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PXA270处理器ADS编程 嵌入式实验报告

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楼主
ID:108615 发表于 2016-3-14 16:44 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
实验目的
①了解PXA270处理器结构
②了解ARM指令集
③了解嵌入式系统的引导过程
④了解八段数码管的知识
⑤了解系统的硬件寻址方式
⑥掌握ADS编程和调试方法
⑦掌握JTAG调试技巧

实验内容
①分析PXA270基本结构
②分析Eeliod实验平台实现的存储系统架构
③分析PXA270的引导过程
④分析Eeliod实验平台LED发光管和7段数码管的设计原理图
⑤参考系统引导示例程序完成数码管的控制代码
⑥编译程序，下载执行，让数码管显示一组特定的数组

实验原理
①LED实验原理
实验板上的八个LED的阴极直接与锁存器74574的输出端相连，阳极通过限流电阻上拉到+5V，所以锁存器的输出直接控制了LED的发光与否；锁存器的输入连接到PXA270的数据总线的低八位上，锁存器的锁存信号来自一块3-8译码器的输出Y5，所以Y5从低到高的跳变将PXA270数据总线第八位数据送到锁存器锁存住，而3-8译码器的输入的译码信号ABC连接到PXA270地址线的A20、A21和A22上，所以Y5选中需要A22~A20为101b；另外3-8译码器的使能控制信号G2B与PXA270的内存空间片选信号CS4相连，CS4片选的内存地址空间为0x1000_0000~0x13FF_FFFF，为简单起见，可将设为0x1000_0000，再加上A22~A20的编码可得到LED的片选地址为0x1000_0000+0x0050_0000=0x1050_0000，后面只需向该地址写一个字节的数据就可以控制LED。
②数码管实验原理
实验板上有四个一位共阳极八段数码管，采用分立的锁存器单独控制。数码管的阴极通过限流电阻直接与锁存器74574的输出相连。数码管的第八段小数点没有使用，相应的第八段控制信号被用来控制数码管的通电与否，通过一个PNP的三极管来控制，锁存器输出的Q8脚连接到该三极管的基极，Q8低电平时三极管导通，数码管供电，所以数码管正常显示时Q8必须为低电平。以上对于四个数码管通用。对于第一二个数码管，它们相连的锁存器的输入数据信号分别为PXA270数据信号的D0~D7和D8~D15，两个锁存器的片选信号都接到LED实验原理中提到的3-8译码器的Y3上，同LED实验原理中的地址计算方法，可得数码管1和2的地址为0x1000_0000+0x0030_0000=0x1030_0000，后面控制数码管1和2时只需要向这个地址写半个字(16位)的数据即可，其中数据的低八位对应第一个数码管，高八位对应第二个数码管（注意需要将每个八位的最高位置0来打开数码管的供电）。数码管3和4的控制跟1和2的控制类似，只不过将地址改为0x1000_0000+0x0040_0000=0x1040_0000即可。

实验步骤
第一步 分析代码
结合以上说明，对本实验提供的示例代码分析，深入理解针对具体的硬件实现，软件是如何配合工作的。
第二步 程序的编译和下载
利用ADS打开示例工程文件，执行Project→Make，编译、链接生成可执行映像文件
第三步 观察系统运行情况，对系统进行源码调试

程序说明
①LED控制
通过对LED的地址直接写入数据即可完成对LED的控制，在高级语言中一般无法直接完成对内存指定地址的操作，但在C语言中可以利用指针来完成该操作。同时由于PXA270内部带有高速缓存Cache，所以需要用关键字volatile来限定该指针使得每次对指针的操作都直接操作到内存，而不通过Cache。
②数码管控制
数码管基本控制原理与LED控制相同，只是地址换成数码管的地址。实验板上共有4个数码管，4个数码管分成两组，每组用一个地址；在一组内，用16位二进制（半字）来控制两个数码管；注意要使数码管正常工作，每个该半字的第8位和第16位必须为0来控制三极管打开使得数码管通电。

程序源代码、注释
①LED代码
  1. //LED地址
  2. #define LED_VALUE                (*((volatile unsigned char *)(0x10500000)))

  4. //位定义
  5. #define BITNULL        (0x00<<0)
  6. #define BIT0                (0x01<<0)
  7. #define BIT1                (0x01<<1)
  8. #define BIT2                 (0x01<<2)
  9. #define BIT3                (0x01<<3)
  10. #define BIT4                (0x01<<4)
  11. #define BIT5                (0x01<<5)
  12. #define BIT6                (0x01<<6)
  13. #define BIT7                (0x01<<7)

  15. //粗略延时函数
  16. void Delay(unsigned int x)
  17. {
  18.         unsigned int n, j, k;
  19.         for (n =0; n <=x; n++)
  20.                 for (j = 0; j <0xff; j++)
  21.                         for (k = 0; k <0xff; k++);
  22. }

  24. int main(void)
  25. {       
  26.         int i;
  27.         //流水花样查找表，这里是逻辑层0表示不显示，1表示显示，与硬件无关
  28.         unsigned char LUT[] =
  29.         {
  30.                 BIT0 + BIT7,
  31.                 BIT1 + BIT6,
  32.                 BIT2 + BIT5,
  33.                 BIT3 + BIT4,
  34.                 BIT2 + BIT5,
  35.                 BIT1 + BIT6,
  36.                 BIT0 + BIT7,
  37.                 BITNULL,
  38.         };

  40.         while (1)
  41.         {       
  42.                 LED_VALUE = 0xff;
  43.                
  44.                 for (i = 0; i < 8; i++)
  45.                 {
  46. //这里是电气层，由于LED是共阳极，所以这里需要取反
  47.                         LED_VALUE = ~LUT[i];
  48. Delay(200);
  49.                 }
  50.         }
  51.        
  52.         return 0;
  53. }

  55. ②数码管代码
  56. 1）SegLed.h文件
  57. #ifndef __SEGLED_H__
  58. #define __SEGLED_H__

  60. #define SEG_NULL        ('9' + 1)

  62. //显示数字函数的控制参数
  63. enum
  64. {
  65.         DISP_NORMAL = 0,
  66.         DISP_BLANKING
  67. };

  69. extern signed char SegLedDispAt(unsigned char, signed char);
  70. extern signed char SegLedDispNum(short, unsigned char);

  72. #endif

  74. 2）SegLed.c文件
  75. #include "SegLed.h"

  77. //第一组和第二组数码管的地址
  78. #define SEGLED0                (*((volatile unsigned short int *)(0x10300000)))
  79. #define SEGLED1                (*((volatile unsigned short int *)(0x10400000)))

  81. //数码管上各个段对应一个字节中的某个位的宏定义
  82. #define        SEGA        (0x01<<0u)
  83. #define        SEGB        (0x01<<1u)
  84. #define        SEGC        (0x01<<2u)
  85. #define        SEGD        (0x01<<3u)
  86. #define        SEGE        (0x01<<4u)
  87. #define        SEGF        (0x01<<5u)
  88. #define        SEGG        (0x01<<6u)
  89. #define        SEGH        (0x01<<7u)

  91. //数码管显示不显示以及显示0~9宏定义，这里只是逻辑层的定义，具体还需根据数码管是共的什么极来确定需不需要取反
  92. #define DIGNULL        (SEGH)
  93. #define DIG0                (SEGA + SEGB + SEGC + SEGD + SEGE + SEGF + SEGH)
  94. #define DIG1                (SEGB + SEGC + SEGH)
  95. #define DIG2                (SEGA + SEGB + SEGD + SEGE + SEGG + SEGH)
  96. #define DIG3                (SEGA + SEGB + SEGC + SEGD + SEGG + SEGH)
  97. #define DIG4                (SEGB + SEGC + SEGF + SEGG + SEGH)
  98. #define DIG5                (SEGA + SEGC + SEGD + SEGF + SEGG + SEGH)
  99. #define DIG6                (SEGA + SEGC + SEGD + SEGE + SEGF + SEGG + SEGH)
  100. #define DIG7                (SEGA + SEGB + SEGC + SEGH)
  101. #define DIG8                (SEGA + SEGB + SEGC + SEGD + SEGE + SEGF + SEGG + SEGH)
  102. #define DIG9                (SEGA + SEGB + SEGC + SEGD + SEGF + SEGG + SEGH)


  105. unsigned short segBuff0, segBuff1;        //定义数码管的"显示缓冲"


  108. /*
  109.         名    称：SegLedDispAt()
  110.         功    能：在四个数码管的指定位置显示指定的字符
  111.         入口参数：ch：需要显示的字符的ASCII值，目前支持的字符仅限于数字0~9（即'0' <= ch <= '9'）和空字符SEGNULL
  112.                           pos：显示的字符位于哪个数码管，0 <= pos <= 3 分别表示第一到第四个数码管
  113.         出口参数：正确执行返回0，否则返回-1
  114.         说    明：本函数是对于底层数码管的硬件抽象，所有上层驱动都调用此函数完成各种显示功能，一般情况下用户程序
  115.                           不需要调用此函数。确实需要调用此函数时，注意第一个参数是ASCII值，不是数字，而是数字对应的ASCII
  116.         使用范例：SegLedDispAt('6', 0); 在第一个数码管上显示数字6
  117. */
  118. signed char SegLedDispAt(unsigned char ch, signed char pos)
  119. {
  120.         unsigned char tempDisp;
  121.         const unsigned char segLUT[] = {DIG0, DIG1, DIG2, DIG3, DIG4, DIG5, DIG6, DIG7, DIG8, DIG9, DIGNULL};
  122.         if((pos < 0) || (pos > 3))
  123.                 return -1;
  124.        
  125.         tempDisp = ~segLUT[ch - '0'];        //数码管共阳极的需要在这里取反，注意共阴极的除了不需要取反还要修改空显示的宏定义
  126.                
  127.         switch(pos)
  128.         {
  129.                 case 0: segBuff0 = ((segBuff0 & 0xFF00) | tempDisp);break;
  130.                 case 1: segBuff0 = ((segBuff0 & 0x00FF) | tempDisp << 8);break;
  131.                 case 2: segBuff1 = ((segBuff1 & 0xFF00) | tempDisp);break;
  132.                 case 3: segBuff1 = ((segBuff1 & 0x00FF) | tempDisp << 8);break;
  133.                 default:break;
  134.         }
  135.        
  136.         SEGLED0 = segBuff0;
  137.         SEGLED1 = segBuff1;
  138.        
  139.         return 0;
  140. }

  142. /*
  143.         名    称：SegLedDispNum()
  144.         功    能：在四个数码管上显示0~4位正整数
  145.         入口参数：num：需要显示的正整数，范围0~9999
  146.                           argv：显示控制参数，目前可选赋值为DISP_NORMAL和DISP_BLANKING支持普通显示（不够四位时前面补零）
  147.                           和消隐显示（不够四位时右对齐，前面不足处不显示）
  148.         出口参数：正确执行返回0，否则返回-1
  149.         说    明：无
  150.         使用范例：SegLedDispNum(666, DISP_BLANKING); 在数码管上显示666，右对齐，第一个数码管不显示
  151. */
  152. signed char SegLedDispNum(short num, unsigned char argv)
  153. {
  154.         unsigned char numLen = 0;
  155.         signed char i;
  156.         short tempNum;
  157.        
  158.        
  159.         if(num < 0 || num > 9999)
  160.                 return -1;
  161.        
  162.         switch(argv)
  163.         {
  164.                 case DISP_NORMAL:
  165.                 {
  166.                         for(i = 3; i != -1; i--)
  167.                         {
  168.                                 SegLedDispAt(num % 10 + '0', i);
  169.                                 num /= 10;
  170.                         }
  171.                         break;
  172.                 }
  173.                
  174.                 case DISP_BLANKING:
  175.                 {
  176.                         numLen = 1;
  177.                         for(tempNum = num; tempNum /= 10; numLen++);        //计算数字长度，供消隐使用
  178.                        
  179.                         for(i = 3; i != 3 - numLen; i--)
  180.                         {
  181.                                 SegLedDispAt(num % 10 + '0', i);        //从个位开始一直显示到消隐前一位
  182.                                 num /= 10;
  183.                         }
  184.                        
  185.                         for(; i != -1; i--)
  186.                         {
  187.                                 SegLedDispAt(SEG_NULL, i);        //对剩下的前面几位消隐（写空）
  188.                         }
  189.                         break;
  190.                 }
  191.                 default:
  192.                         break;
  193.         }
  194.        
  195.         return 0;
  196. }
复制代码


总结
ADS集成开发环境的编译器不支持在函数外对全局变量进行初始化，在LED实验时，定义了一个全局的查找表，通过查找表控制LED的显示花样，但是在运行时发现LED的显示始终不对，后来在单步调试的时候发现全局变量那个查找表的内容根本不对，后来在函数内部定义了一个查找表，问题解决。


实验报告, 处理器, 嵌入式
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