【正文】 Harbin Institute of Technology實驗報告 課程名稱： 嵌入式系統(tǒng) 院 系： 電信學(xué)院 班 級： 1105301 姓 名： 張常樂 學(xué) 號： 1110530110 指導(dǎo)教師： 任廣輝 實驗時間： 2014年12月 哈爾濱工業(yè)大學(xué)第二章 非操作系統(tǒng)下的實驗 GPIO接口實驗 實驗?zāi)康?. 熟悉ADS軟件的使用2. 熟悉程序的下載和調(diào)試流程3. 熟悉GPIO的操作 實驗原理1)GPIO的原理及寄存器操作GPIO(General Purpose I/O，通用輸入/輸出接口)也稱為并行I/O(parallel I/O)，是最基本的I/O形式，由一組輸入引腳、輸出引腳或輸入/輸出引腳組成，CPU對它們能夠進行存取操作。GPIO引腳能夠通過軟件編程改變輸入/輸出方向。S3C2440A共有130個多功能復(fù)用輸入／輸出端口(I/O口)，分為端口A～端口J共9組。端口A除了作為功能口外，只能夠作為輸出口使用，其他端口都可以為輸入/輸出端口。為了滿足不同系統(tǒng)設(shè)計的需要，每個I/O口可以很容易地通過軟件對進行配置。每個引腳的功能必須在啟動主程序之前進行定義。如果一個引腳沒有使用復(fù)用功能，那么它可以配置為I/O口。與配置I/O口相關(guān)的寄存器包括：u 端口控制寄存器(GPACON～GPJCON)u 端口數(shù)據(jù)寄存器(GPADAT～GPJDAT)u 端口上拉寄存器(GPBUP～GPJUP)以端口B為例，說明端口寄存器的配置方式，端口B的寄存器如下所示：端口B控制寄存器：端口B數(shù)據(jù)寄存器：端口B上拉電阻寄存器:2). LED硬件接口電路LED的硬件接口電路如圖21所示，LED與ARM的GPB端口連接，需要使用的寄存器有： 3). 蜂鳴器硬件接口電路蜂鳴器的硬件接口如圖22所示，其與ARM的GPB端口的第0位GPB0連接，對其操作涉及的寄存器有4) 按鍵硬件接口電路按鍵硬件接口如圖23所示，其采用的上拉的形式，按鍵沒有按下則管腳的電平為高電平，當(dāng)按鍵按下后，管腳電平為低電平。四個按鍵分別跟ARM的GPF口的第0、2和4位連接，對其操作涉及的寄存器有： 實驗儀器與設(shè)備1. TQ2440實驗平臺2. JLINK 調(diào)試器 實驗步驟1．實現(xiàn)控制LED開啟關(guān)閉功能(1) 單步調(diào)試?yán)?，也可以雙擊程序中的某一行添加斷點，則全速運行后程序會停在斷點處。并且在調(diào)試過程中觀察LED的變化。寫出控制LED開啟和關(guān)閉的程序語句和對應(yīng)LED的狀態(tài)，填入下表當(dāng)中序號程序現(xiàn)象1rGPFDAT=rGPFDATamp。(~(10))。 //PORTB[0]為低電平LED0點亮2rGPFDAT=rGPFDAT|(10)。 //PORTB[0]為高電平LED0熄滅(2) 例程中實現(xiàn)的是對一個LED的控制，修改例程，寫出一個對所有LED控制的通用函數(shù)，該函數(shù)的參數(shù)有兩個：LED的號碼和LED的開關(guān)狀態(tài)。寫出該函數(shù)并且寫出調(diào)用該函數(shù)控制4個LED狀態(tài)的語句和對應(yīng)現(xiàn)象，填入下表中：序號程序現(xiàn)象1rGPFDATamp。=~((10)|(11)|(12)|(13))。 //PORTB[0至3]為低電平LED0~LED3全部點亮2rGPFDAT|=((10)|(11)|(12)|(13))。 //PORTB[0至3]為高電平LED0~LED3全部熄滅3rGPFDATamp。=~((10)|(11)|(12)|(13))。 //PORTB[0至3]為低電平delay(20)。 rGPFDAT|=((10)|(11)|(12)|(13))。 //PORTB[0至3]為高電平delay(20)。LED0~LED3循環(huán)點亮熄滅2. 實現(xiàn)流水燈功能(1) 利用上面編寫的通用的LED控制函數(shù)，實現(xiàn)LED依次亮滅的過程(流水燈)，把流水燈控制的語句填入下表中并描述LED的變化序號程序現(xiàn)象1rGPFDATamp。=~((10))。 //PORTB[0]為低電平 delay(20)。 rGPFDAT|=((10))。 //PORTB[0]為高電平 delay(20)。 rGPFDATamp。=~((11))。 //PORTB[1]為低電平 delay(20)。 rGPFDAT|=((11))。 //PORTB[1]為高電平 delay(20)。 rGPFDATamp。=~((12))。 //PORTB[2]為低電平 delay(20)。 rGPFDAT|=((12))。 //PORTB[2]為高電平 delay(20)。 rGPFDATamp。=~((13))。 //PORTB[3]為低電平 delay(20)。 rGPFDAT|=((13))。 //PORTB[3]為高電平 delay(20)。LED0~LED3循環(huán)點亮熄滅實現(xiàn)流水燈功能3. 實現(xiàn)控制蜂鳴器功能(1) 跟LED的控制類似，蜂鳴器的控制也是通過控制IO輸出電平來控制的。蜂鳴器使用的是GPB0，只需要對該端口操作即可(2) 寫出控制蜂鳴器鳴叫和靜音的語句，并把實驗現(xiàn)象填入下表當(dāng)中序號程序現(xiàn)象1rGPBDAT=rGPBDATamp。(~(10))。 //PORTB[0]為低電平delay(10)。 rGPBDAT=rGPBDAT|(10)。 //PORTB[0]為高電平delay(10)。TX實驗板上的蜂鳴器實現(xiàn)鳴叫和靜音循環(huán)4. 實現(xiàn)按鍵控制LED功能(1) 寫出查詢按健狀態(tài)函數(shù)，并根據(jù)不同的按鍵控制不同的LED亮(2) 按鍵使用的是IO口是GPF0、GPFGPF2和GPF4。需要將其配置為輸入的模式，然后讀取數(shù)據(jù)寄存器即可(3) 把按鍵檢測的程序段和對應(yīng)的現(xiàn)象寫入下表中序號程序現(xiàn)象1For(j=0。j4。j++){ If((rGPFDATamp。=(1j)==0) {rGPFDATamp。=~((10))。}Else{rGPFDAT|=((10))。}}程序循環(huán)監(jiān)測4個按鍵，當(dāng)按下1~4對應(yīng)的按鍵后1~4的LED對應(yīng)點亮，松開后便熄滅 實驗思考題從程序編寫的角度，比較51單片機和SC32440的IO操作的不同之處答：51單片機可以單獨對1bit的位進行操作，而SC32440必須一次性對整個IO口進行操作。 中斷實驗 實驗?zāi)康?. 熟悉ARM的中斷操作2. 掌握按鍵檢測的方法 實驗原理1). 中斷的原理和相關(guān)寄存器S3C2440A 中的中斷控制器可以從60個中斷源接收中斷請求。這些中斷源由內(nèi)部外設(shè)提供，例如DMA控制器、UART、IIC等。當(dāng)接收來自內(nèi)部外設(shè)和外部中斷請求引腳的多個中斷請求時，在仲裁過程后中斷控制器請求ARM920T的FIR或IRQ中斷。S3C2440A中與中斷相關(guān)的寄存器有:u 中斷源掛起寄存器(SRCPND)u 中斷掛起寄存器(INTPND)u 中斷模式寄存器(INTMOD)u 中斷屏蔽寄存器(INTMSK)u 中斷優(yōu)先級寄存器(PRIORITY)S3C2440A中的外部中斷在上述中斷寄存器的基礎(chǔ)上增加了以下寄存器:u 外部中斷控制寄存器(EXTINT0~2)u 外部中斷濾波寄存器(EINTFLT0~3)u 外部中斷屏蔽寄存器(EINTMASK)u 外部中斷掛起寄存器(EINTPEND)本次實驗采用了外部中斷EINT0、EINTEINT2和EINT4。下面分析相關(guān)寄存器的意義：中斷源掛起寄存器(SRCPND)該寄存器標(biāo)志哪個中斷源產(chǎn)生中斷請求，產(chǎn)生中斷請求但未必響應(yīng)，該寄存器不受中斷屏蔽和優(yōu)先級的影響。中斷處理函數(shù)需要將其清零以免重復(fù)觸發(fā)。下表列出了SRCPND中部分位的意義中斷掛起寄存器(INTPND)該寄存器標(biāo)志中斷源掛起寄存器(SRCPND)中非屏蔽的且優(yōu)先級最高的中斷，只有一位被標(biāo)志，該中斷將產(chǎn)生IRQ。中斷處理函數(shù)中應(yīng)該將其清零以防止重復(fù)觸發(fā)。下表列出了INTPND中部分位的意義。中斷模式寄存器(INTMOD)用于選擇中斷源屬于FIQ還是IRQ，只有一個中斷源能夠配置為FIQ。下表列出了INTMOD中部分位的意義。中斷屏蔽寄存器(INTMSK)該寄存器用于用于屏蔽某些中斷。若某被屏蔽的中斷產(chǎn)生了，中斷源掛起寄存器(SRCPND)相應(yīng)的位仍然會被置1，但中斷掛起寄存器(INTPND)相應(yīng)的位不會被置1，該中斷也不會被處理。下表列出了INTMSK中部分位的意義。外部中斷控制寄存器(EXTINT0~2)外部中斷控制寄存器(EXTINT0~2)主要用于配置外部中斷的觸發(fā)方式，觸發(fā)方式有：低電平觸發(fā)、高電平觸發(fā)、下降沿觸發(fā)、上升沿觸發(fā)、雙邊觸發(fā)。下表列出了EXTINT0的部分位的意義。外部中斷屏蔽寄存器(EINTMASK)外部中斷屏蔽寄存器(EINTMASK)用于屏蔽某些外部中斷，當(dāng)其中的位為1時，表示屏蔽對應(yīng)的中斷源。其部分位的意義如下表所示，本實驗只用到其第4位：外部中斷掛起寄存器(EINTPEND)外部中斷掛起寄存器(EINTPEND)用于標(biāo)志產(chǎn)生中斷請求的外部中斷源，其各位的意義如下所示。 實驗儀器與設(shè)備1. TQ2440實驗平臺2. JLINK 調(diào)試器 實驗步驟1. 2. 閱讀代碼，單步執(zhí)行，體會void KeyScan_Test(void)函數(shù)里面對中斷相關(guān)寄存器的設(shè)置方法和意義，了解中斷服務(wù)函數(shù)static void __irq Key_ISR(void)中對相關(guān)寄存器的設(shè)置方法3. 注意：要進入中斷服務(wù)函數(shù)，必須全速執(zhí)行程序，不能單步執(zhí)行。因此，可以在中斷服務(wù)函數(shù)static void __irq Key_ISR(void)添加一個斷點，然后點擊全速執(zhí)行程序。當(dāng)按下按鍵后，程序就會停在斷點處4. 例程中只給出外部中斷0和外部中斷4的程序，只能實現(xiàn)對按鍵K2和K4的檢測，仿照對外部中斷0的配置，完成對按鍵K1和K3的檢測，寫出對外部中斷1和2的配置代碼還有對LED的控制程序，并進行調(diào)試，把代碼和現(xiàn)象列入下表中序號程序現(xiàn)象1if(rINTPND==BIT_EINT1){ ClearPending(BIT_EINT1)。}if(rINTPND==BIT_EINT2){ ClearPending(BIT_EINT2)。}檢測按鍵中斷并清除相應(yīng)中斷掛起位2if((rGPFDATamp。(11)) == 0 ){LED_Control(1,ON)。Delay(1000)。LED_Control(1,OFF)。}LED1亮1s后熄滅3if((rGPFDATamp。(12)) == 0 ){ LED_Control(3,ON)。Delay(1000)。LED_Control(4,OFF)。}LED3亮1s后熄滅 實驗思考題，要實現(xiàn)檢測按鍵被按下的功能，采用中斷和查詢的方法哪個響應(yīng)的速度會更快？兩者有什么優(yōu)缺點？答：（1）采用中斷方式的相應(yīng)速度會更快。（2）查詢方式，就是在主函數(shù)里面不停循環(huán)，查詢端口狀態(tài)，明顯其弊端在于響應(yīng)速度，在處理事件多，處理