ARM嵌入式系统实验教程（一） (2008 年度畅销榜NO.3976 )

本书是《ARM嵌入式系统系列教程》中的实验教材之一，可与本套教程中的理论课教材《ARM嵌入式系统基础教程》相配套使用。\r\n 以EasyARM2200为教学实验平台，以ADS 1.2集成开发环境、μC/OSII操作系统以及各种中间件为软件平台，搭建ARM嵌入式系统教学实验体系。共分5章。第1章全面介绍EasyARM2200教学实验平台的设计原理以及各种跳线、接口的使用说明。第2章主要介绍ADS 1.2集成开发环境的使用，以及LPC2200专用工程模板和EasyJTAG仿真器的安装与使用。第3～5章为实验内容，共包括47个实验，分为3部分： 无操作系统的基础实验、基于μC/OSII操作系统的实验以及综合实验，形成了从易到难的实验教学体系。\r\n 本书可作为高等院校电子、自动化、机电一体化及计算机等相关专业的实验教材及相关工程技术人员培训教材，也可作为从事ARM嵌入式系统应用开发工程技术人员的参考用书。\r\n 本书配套多媒体实验教学课件。

第1章 EasyARM2200教学实验平台硬件结构\r\n1.1 功能特点1\r\n1.2 硬件原理2\r\n1.2.1 电路原理图2\r\n1.2.2 原理说明5\r\n1.3 硬件结构19\r\n1.3.1 元件布局图19\r\n1.3.2 跳线器说明20\r\n1.3.3 连接器说明25\r\n1.4 硬件使用的资源28\r\n1.5 其他30\r\n1.5.1 EasyARM2200教学实验平台电源30\r\n1.5.2 跳线器30\r\n1.5.3 CPU PACK的安装30\r\n\r\n第2章 ADS集成开发环境及EasyJTAG仿真器应用\r\n2.1 ADS 1.2集成开发环境的组成31\r\n2.1.1 CodeWarrior IDE简介32\r\n2.1.2 AXD调试器简介33\r\n2.2 工程的编辑33\r\n2.2.1 建立工程33\r\n2.2.2 建立文件35\r\n2.2.3 添加文件到工程35\r\n2.2.4 编译连接工程36\r\n2.2.5 打开旧工程39\r\n2.3 工程的调试39\r\n2.3.1 选择调试目标39\r\n2.3.2 调试工具条39\r\n2.4 LPC2200系列ARM7微控制器工程模板41\r\n2.4.1 为ADS1.2增加LPC2200专用工程模板41\r\n2.4.2 使用LPC2200专用工程模板建立工程42\r\n2.4.3 模板适用范围44\r\n2.5 EasyJTAG仿真器的安装与应用47\r\n2.5.1 安装EasyJTAG仿真器48\r\n2.5.2 使用EasyJTAG仿真器48\r\n2.6 固化程序51\r\n2.6.1 片内FLASH的固化51\r\n2.6.2 片外FLASH的固化56\r\n\r\n第3章 基础实验\r\n3.1 ADS 1.2集成开发环境练习59\r\n3.2 汇编指令实验163\r\n3.3 汇编指令实验266\r\n3.4 汇编指令实验369\r\n3.5 汇编指令实验472\r\n3.6 汇编指令实验574\r\n3.7 ARM微控制器工作模式实验78\r\n3.8 C语言程序实验82\r\n3.9 C语言调用汇编程序实验85\r\n3.10 GPIO输出控制实验187\r\n3.11 GPIO输出控制实验292\r\n3.12 GPIO输入实验95\r\n3.13 存储器重映射实验98\r\n3.14 外部中断实验1100\r\n3.15 外部中断实验2103\r\n3.16 外部存储器接口实验1105\r\n3.17 外部存储器接口实验2111\r\n3.18 定时器实验1116\r\n3.19 定时器实验2119\r\n3.20 UART实验1121\r\n3.21 UART实验2125\r\n3.22 Modem接口实验131\r\n3.23 I2C接口实验1134\r\n3.24 I2C接口实验2138\r\n3.25 SPI接口实验143\r\n3.26 PWM输出实验146\r\n3.27 RTC实验1147\r\n3.28 RTC实验2153\r\n3.29 模/数转换器实验159\r\n3.30 WDT实验164\r\n3.31 低功耗实验1167\r\n3.32 低功耗实验2170\r\n3.33 图形液晶显示实验174\r\n\r\n第4章 基于μC/OSII的实验\r\n4.1 蜂鸣器控制实验190\r\n4.2 串口中间件应用实验196\r\n4.3 Modem通信实验202\r\n4.4 I2C总线驱动中间件实验205\r\n4.5 SPI总线驱动中间件实验208\r\n4.6 时钟显示实验211\r\n\r\n第5章 综合实验\r\n5.1 USBE2PROM编程器实验215\r\n5.2 ZLG/CF驱动接口函数实验226\r\n5.3 ZLG/CF驱动使用实验239\r\n5.4 UDP通信实验249\r\n5.5 TCP通信实验255\r\n5.6 GUI实验1261\r\n5.7 GUI实验2266\r\n5.8 系统消息循环实验273\r\n5.9 打印机接口实验283\r\n\r\n附录AEasyARM软件的使用\r\nA.1 EasyARM软件窗口介绍288\r\nA.2 EasyARM软件通信协议290\r\n\r\n附录B常见问题解答\r\nB.1 程序写入FLASH后不能运行292\r\nB.2 不能进入ISP293\r\nB.3 JTAG调试出错293\r\nB.4 项目复制到其他目录不能使用293\r\n参考文献

1. ARM嵌入式系统的发展趋势 由于网络与通信技术的发展, 嵌入式系统在经历了近20年的发展历程后, 又进入了一个新的历史发展阶段, 即从普遍的低端应用进入到一个高. 低端并行发展, 并且不断提升低端应用技术水平的时代, 其标志是近年来32位MCU的发展. 32位MCU的应用不会走8位机百花齐放. 百余种型号系列齐上阵的道路, 这是因为在8位机的低端应用中, 嵌入对象与对象专业领域十分广泛而复杂, 而当前32位MCU的高端应用则多集中在网络. 通信和多媒体技术领域, 32位MCU将会集中在少数厂家发展的少数型号系列上. 在嵌入式系统高端应用的发展中, 曾经有众多的厂家参与, 很早就有许多8位嵌入式MCU厂家实施了8位. 16位和32位机的发展计划. 后来, 8位和32位机的技术扩展侵占了16位机的发展空间. 传统电子系统智能化对8位机的需求使这些厂家将主要精力放在8位机的发展上, 形成了32位机发展迟迟不前的局面. 当网络. 通信和多媒体信息家电业兴起后, 出现了嵌入式系统高端应用的市场, 而在嵌入式系统的高端应用中, 进行多年技术准备的ARM公司适时地推出了32位ARM系列嵌入式微处理器, 以其明显的性能优势和知识产权平台扇出的运行方式, 迅速形成32位机高端应用的主流地位, 以至于使不少传统嵌入式系统厂家放弃了自己的32位发展计划, 转而使用ARM内核来发展自己的32位MCU. 甚至在嵌入式系统发展史上做出卓越贡献的Intel公司以及将单片微型计算机发展到微控制器的PHILIPS公司, 在发展32位嵌入式系统时都不另起炉灶, 而是转而使用ARM公司的嵌入式系统内核来发展自己的32位MCU. 网络. 通信. 多媒体和信息家电时代的到来, 无疑为32位嵌入式系统高端应用提供了空前巨大的发展空间, 同时, 也为力不从心的8位机向高端发展起到了接力作用. 一般来说, 嵌入式系统的高. 低端应用模糊地界定为： 高端用于具有海量数据处理的网络. 通信和多媒体领域, 低端则用于对象系统的控制领域. 然而, 控制系统的网络化. 智能化的发展趋势要求在这些8位机的应用中提升海量数据处理能力. 当8位机无法满足这些提升要求时, 便会转而求助32位机的解决办法. 因此, 32位机的市场需求发展由两方面所致： 一方面是高端新兴领域（网络. 通信. 多媒体和信息家电）的拓展, 另一方面是低端控制领域应用在数据处理能力的提升要求. 后PC时代的到来以及32位嵌入式系统的高端应用吸引了大量计算机专业人士的介入, 加之嵌入式系统软/硬件技术的发展, 导致了嵌入式系统应用模式的巨大变化, 即使嵌入式系统应用进入到一个基于软/硬件平台. 集成开发环境的应用系统开发时代, 并带动了SoC技术的发展. 在众多嵌入式系统厂家参与下, 基于ARM系列处理器的应用技术会在众多领域取得突破性进展. Intel公司将ARM系列向更高端的嵌入式系统发展, 而PHILIPS公司则在向高端嵌入式系统发展的同时, 向低端的8位和16位机的高端应用延伸. Intel公司和PHILIPS公司的发展都体现了各自的特点, 并充分发挥了各自的优势. 因此, 在32位嵌入式系统的应用中, ARM系列会形成ARM公司领军, 众多厂家参与, 计算机专业. 电子技术专业以及对象专业人士共同推动的局面, 形成未来32位嵌入式系统应用的主流趋势. 这种集中分工的技术发展模式有利于嵌入式系统的快速发展 . 面对这种形势, 近年来, 嵌入式系统业界人士掀起了广泛学习嵌入式系统理论及应用开发的热潮, 相关的出版物和培训班如雨后春笋不断出现. 无论是原有的嵌入式系统业界人士, 还是刚进入嵌入式系统的人们, 都渴望了解嵌入式系统理论, 掌握嵌入式系统的应用技术. 高等院校面对这种形式, 也迫切需要开设相应的课程. 因此, 为了满足高等院校嵌入式系统教学以及社会上各种培训的需要, 作者结合几年来在嵌入式系统领域教学与开发的经验和特点, 编写了本套《ARM嵌入式系统系列教程》. 2. 本套教程的组成 本套教程由理论教材. 实验教材和学习指导3部分（共5册）组成, 且配套的所有教学实验平台都是基于PHILIPS公司的LPC2000系列ARM微控制器（基于ARM7TDMIS核心）而设计. 理论教材《ARM嵌入式系统基础教程》 --含开放式多媒体教学课件, 可自行添加或删减内容实验教材《ARM嵌入式系统实验教程（一）》--含开放式多媒体实验教学课件, 可自行添加或删减内容--配套EasyARM2200教学实验平台《ARM嵌入式系统实验教程（二）》--含开放式多媒体实验教学课件, 可自行添加或删减内容--配套SmartARM2200教学实验平台《ARM嵌入式系统实验教程（三）》--含开放式多媒体实验教学课件, 可自行添加或删减内容--配套MagicARM2200教学实验平台 辅导资料 《ARM嵌入式系统学习指导》 上述5本图书构成了一个完整的, 可根据不同教学特点及时进行裁剪. 配套的教材体系. 除此之外, 还将我们近年来在ARM嵌入式系统领域的应用开发成果编辑成两册在北京航空航天大学出版社出版. 选用本套教程作为教学或培训教材的师生以及工程技术开发人员, 可选用下面两本图书作为参考资料. 这两本参考资料可对ARM嵌入式系统的应用开发人员提供进一步的帮助. 参考资料《ARM嵌入式系统软件开发实例 (一) 》《ARM嵌入式系统软件开发实例 (二) 》 3. 本套教程的特点 本套教程可面对不同教学或培训需要, 并配备有相对应的教学实验平台, 配有开放式多媒体教学课件, 具有完整性. 实践性强及便于教学等特点. 完整性--体现在理论教材. 实验教材. 辅导资料及参考资料的完全配套性, 实践性强--体现在所提供的教学实验系统是成熟且易于上手的软/硬件应用平台, 便于教学--体现在针对不同教学要求, 能方便地选择教学与实验教材的最佳组合, 无论是理论教材, 还是实验教材都配有多媒体教学课件. 4. 本套教程各册内容简介 《ARM嵌入式系统基础教程》本套教程中的理论课教材. 以PHILIPS公司LPC2000系列ARM微控制器为例, 深入浅出地介绍嵌入式系统开发的各个方面. 共分3部分： ① 理论部分： 主要介绍嵌入式系统相关的概念及开发方法, ② 基础部分： 主要介绍ARM7体系结构. 指令系统及LPC2000系列ARM微控制器的结构原理, ③ 应用部分： 主要介绍如何设计嵌入式系统, 包括硬件的设计. μC/OSII的移植. 建立软件开发平台的方法及嵌入式系统开发平台的应用. 《ARM嵌入式系统实验教程（一）》本套教程中的实验课教材之一. 以具有丰富硬件资源的EasyARM2200教学实验平台为基础, 以ADS 1.2集成开发环境. μC/OSII操作系统以及各种中间件为软件平台, 搭建经济实用的ARM嵌入式系统教学实验体系. 共分5章, 共有47个实验例子. 第1章全面介绍EasyARM2200教学实验平台的设计原理以及各种跳线. 接口的使用说明. 第2章重点介绍ADS 1.2集成开发环境的使用, 包括建立工程. 添加源文件. 编译链接设置以及AXD调试操作等, 并介绍LPC2200专用工程模板及EasyJTAG仿真器的安装与使用. 第3章为基础实验, 包含32个实验. 第4章为基于μC/OSII操作系统的实验, 包含6个实验. 第5章为综合实验, 包含9个实验. 《ARM嵌入式系统实验教程（二）》本套教程中的实验课教材之二. 以具有丰富硬件资源的SmartARM2200教学实验平台为硬件基础, 使用2.2英寸TFT LCD显示屏作为人机界面, 使用μC/OSII和μCLinux双操作系统. 开源的MiniGUI图形用户界面等各种中间件为软件平台, 搭建高性价比的ARM嵌入式系统教学实验体系, 同时还非常适合构建手持便携式产品教学与开发示范平台, 如掌上游戏机. PDA. POS机. 手持式电度表抄表器. 智能卡系列产品手持式数据录入器. 酒店点菜器以及手持式测量仪器仪表等. 《ARM嵌入式系统实验教程（三）》本套教程中的实验课教材之三. 以具有丰富硬件资源的MagicARM2200为教学实验平台, 使用5.2英寸STN LCD触摸显示屏作为人机界面, 使用μC/OSII和μCLinux双操作系统. 开源的MiniGUI图形用户界面等各种中间件为软件平台, 搭建ARM嵌入式系统教学实验体系, 完全覆盖了EasyARM2200 与SmartARM2200教学实验平台几乎所有的软/硬件功能模块. 《ARM嵌入式系统学习指导》为读者提供学习指导和课外补充, 答疑解惑. 对本套教程中的理论教材和3本实验教材中的习题进行解答, 并对理论教材中的重点和难点进行剖析, 还补充了许多相关资料作为课外补充读物. 两本参考资料的内容简介如下： 《ARM嵌入式系统软件开发实例(一)》详细介绍当前几大热点ARM嵌入式系统软件模块的原理及其在ARM7上的实现. 分为5章, 每一章介绍一种模块. 第1章介绍FAT文件系统的基础知识, 以及兼容FAT12. FAT16和FAT32的文件系统模块ZLG/FS的源码分析. 第2章介绍USB从模块驱动程序的设计思想及实现过程. 第3章详细介绍CF卡和IDE硬盘相应的软件模块ZLG/CF的设计思想及实现过程. 第4章详细介绍TCP/IP及相应的软件模块ZLG/IP的设计思想及实现过程. 第5章介绍GUI的基础知识及GUI模块ZLG/GUI的设计思想及实现过程. 《ARM嵌入式系统软件开发实例(二)》详细介绍当前几大热点ARM嵌入式系统软件模块的原理及其在ARM7上的实现. 如USB1.1（ISP1181B）/HOST(ISP1160/1161). 1英寸微型1/1.5/2 GB硬盘. SD卡等软件的开发思想与源码分析. 5. 本套教程的读者对象以及如何配套选用 本套教程适用于高等院校测控技术与仪器设计. 智能化控制. 电子工程. 机电一体化. 自动化以及计算机等专业开设嵌入式系统课程的教材, 也可用作各种嵌入式系统应用开发工程技术人员的培训教材. 各高等学校及嵌入式系统应用开发工程技术人员, 可以根据自己的需求及实验室的状况配套选用本套教程. 作者给出了3种基本方案供参考, 学校在建立实验室时也可以组合使用. 6. 本套教程的网络辅助 作者在其网站（www.zlgmcu.com）上将开辟"跟我学ARM"和"应用设计"等辅导专栏, 帮助读者深入浅出地学习ARM嵌入式系统, 并结合大学生的课程设计与毕业设计做好ARM嵌入式系统的软/硬件开发, 有针对性地不断更新各种资料. 读者也可在该栏目上发表应用文章, 交流学习心得. 我们相信, 本套《ARM嵌入式系统系列教程》的出版一定会对国内32位嵌入式系统的教学与实践起到推动作用, 通过这些努力, 一定会使我国嵌入式系统应用提升到一个更高的水平, 并推动32位嵌入式系统的普及. 我们也真诚地欢迎广大读者给我们来信（zlg3@zlgmcu.com）, 将您对本套图书的意见及修改建议及时提供给我们, 以便在本套图书再版时修订. 我们真诚希望能够得到广大读者持续不断的支持. 作者 2004年10月

本书是《ARM嵌入式系统系列教程》中的实验教材之一, 基于EasyARM2200教学实验平台, 可与本教程中的理论课教材《ARM嵌入式系统基础教程》相配套使用, 亦可单独使用. 嵌入式系统是一门实践性很强的学科, 不经过实践就想设计一个成功的嵌入式系统几乎是不可能的. 因此, 对于这门课程的教学必须理论与实践相结合, 实验课则是必需的环节. 本教材是作者根据国内高等院校教学实验的现状, 经过大量实践而编写的. 其各个章节内容安排如下： 第1章——EasyARM2200教学实验平台的硬件结构. 嵌入式系统实验是基于一定的硬件基础的, 本章主要介绍一种适合作实验的硬件——EasyARM2200教学实验平台的硬件结构. 第2章——ADS集成开发环境及EasyJTAG 仿真器的使用. 介绍本书实验所必备的一些操作方面的知识, 主要介绍集成开发环境ADS1.2的使用（包括LPC2200专用工程模块的使用）, 以及EasyJTAG仿真器的安装与使用. 第3章——基础实验. 介绍多达33个比较简单的实验. 通过这些基础实验, 可让学生巩固理论教材《ARM与嵌入式系统基础教程》中的各个知识点. 第4章——基于μC/OSII 的实验. 介绍6个基于μC/OSII的实验. 通过这些实验可让学生了解RTOS开发的特点和优点. 第5章——综合实验. 介绍9个实验, 但都是综合性试验, 难度较高一些, 在教学过程中可仅选做一两个实验. 参与本书编写工作的主要人员有陈明计. 黄邵斌. 戚军. 叶皓贲. 周立山. 郑明远. 刘英斌. 岳宪臣和朱旻等. 由周立功负责全书的规划. 内容安排. 定稿与修改. 由于作者水平有限, 书中难免有疏忽. 不恰当甚至错误的地方, 恳请各位老师及同行指正. 感谢北京航空航天大学出版社的大力支持, 使本书得以快速出版, 感谢PHILIPS美国半导体公司CK Phua先生几年来对我们一如既往的支持和关心. 作者 2004年10月