语言实验程序

5．4　C语言实验程序

5．4．1实验目的

（1）掌握建立基本完整的ARM工程，包含启动代码、连接属性的配置等．

（2）了解ARM9的启动过程，学会使用MDK编写简单的C语言程序和汇编启动代码并进行调试．

（3）掌握如何指定代码入口地址与入口点．

（4）掌握通过memory、register、watch、Local等窗口分析判断结果．

5．4．2　实验设备

（1）硬件：PC．

（2）软件：μVision IDE for ARM集成开发环境，Windows 98／2000／NT／XP．

5．4．3　实验内容

用C语言编写延时函数，使用嵌入汇编．

5．4．4　实验原理

（1）ARM异常向量表．

当正常的程序执行流程暂时挂起时，称之为异常，例如处理一个外部的中断请求．在处理异常之前，必须保存当前的处理器状态，以便从异常程序返回时可以继续执行当前的程序．ARM异常向量表如下：

表5－1　ARM异常向量表

续表

处理器允许多个异常同时发生，这时，处理器会按照固定的顺序进行处理，参照下面的异常优先级．

高优先级：

1——Reset

2——Data abort

3——FIQ

4——IRQ

5——Prefetch abort

低优先级：

6——Undefined Instruction，Software interrupt

由上可见，Reset入口，即为整个程序的实际入口点．因此，我们在编写代码的时候，第一条语句是在0x00000000处开始执行的．一般地，我们使用下面的代码：

　　area　RESET，code，readonly

　　entry

　　b　　　Reset＿Handler

Undefined＿Handler

　　b　　　Undefined＿Handler

SWI＿Handler

　　b　　　SWI＿Handler

Prefetch＿Handler

　　b　　　Prefetch＿Handler

Abort＿Handler

　　b　　　Abort＿Handler nop

IRQ＿Handler

　　b　　　IRQ＿Handler

FIQ＿Handler

　　b　　　FIQ＿Handler

Reset＿Handler

　　ldr　　sp，＝0x0C002000

　　．

　　．

　　．

（2）分散加载文件．

Scatter file（分散加载描述文件）用于LARM链接器的输入参数，它指定映像文件内部各区域的download与运行时位置．LARM将会根据scatter file生成一些区域相关的符号，它们是全局的供用户建立运行环境时使用．通过这个文件可以指定程序的入口地址．在利用MDK进行实际应用程序开发时，常常需要使用分散加载描述文件，例如以下情况：

存在复杂的地址映射：例如代码和数据需要分开放在多个区域．

存在多种存储器类型：例如包含Flash、ROM、SDRAM、快速SRAM．需要根据代码与数据的特性把他们放在不同的存储器中，比如中断处理部分放在快速SRAM内部来提高响应速度，而把不常用到的代码放到速度比较慢的Flash内．

函数的地址固定定位：可以利用Scatter file实现把某个函数放在固定地址，而不管其应用程序是否已经改变或重新编译．

利用符号确定堆与堆栈：

内存映射的IO：采用Scatter file可以实现把某个数据段放在精确的地址处．

因此对于实际的嵌入式系统来说Scatter file是必不可少的，因为嵌入式系统通常采用了ROM、RAM和内存映射的IO．关于Scatter file的相关知识非常多，详细内容可以参考MDK所带的帮助，下面给出一个简单实例．

这个分散加载描述文件对应的分散加载映像如图5－15所示，文件中各项内容的含义分别是：

图5－15　分散加载映像图

（3）内嵌汇编语言．

编译C时，可以通过＿asm汇编程序说明符调用内嵌汇编程序．说明符后面跟随有一列包含在大括号中的汇编程序指令．例如：

如果两条指令在同一行中，必须用分号将其分隔．如果一条指令占用多行，必须用反斜线符号（＼）指定续行．可在内嵌汇编语言块内的任意位置处使用C注释．可在任何可以使用C语句的地方使用＿asm语句．

5．4．5　实验操作步骤

（1）参考5．1．5小节实验的操作步骤建立一个新的工程，命名为CTest2，注意在建立工程的过程中添加设备数据库中S3C2410芯片自带的启动代码，也可手动添加启动代码startup．s．

（2）参考5．1．5小节实验的步骤和实验参考程序编辑输入源代码，编辑完毕后，保存文件为CCode．c．

（3）在Project workspace工作区中右击target1→Source Group 1，在弹出菜单中选择" Add file to Group＇Source Group 1＇"，在随后弹出的文件选择对话框中，选择刚才建立的源文件CCode．c．

（4）在Option for Target对话框Linker页Scatter File对话框中添加分散加载描述文件CTest2．sct．

（5）选择菜单项Project→Build target或快捷键F7，生成目标代码．

（6）选择菜单项Debug→Start／Stop Debug Session或快捷键Ctrl＋F5，即可进入调试模式．这里使用的是μVision3IDE中的软件仿真器．

（7）选择菜单项Debug→Run或F5，即可运行代码．

（8）打开memory、register、watch、Local窗口，单步执行，并通过memory／register／watch／variable窗口分析判断结果．注意观察程序如何跳转进主程序＿main，在call stack窗口观察当前执行函数之间的调用．在watch框中输入要观察变量I的值，并记录下来．特别注意在local窗口观察变量I的变化并记录下来．

（9）结合实验内容和相关资料，观察程序运行．

（10）理解和掌握实验后，完成实验练习题．

5．4．6　实验参考程序

（1）CCode．c的源代码．

（2）Startup．s的源代码．

（3）CTest2．sct的源代码．

调试命令脚本文件可使用5．1节的．

5．4．7　练习题

1．改进C语言使用实验一中的练习题，在C语言文件中定义全局及局部变量，并在编译链接时使用链接脚本文件，使用Tools菜单下的Disassemble all产生objdump文件，从该文件中观察代码及变量在目标输出代码中的存放情况．

2．在以上实验例程C语言文件中，加入嵌入汇编语言，使用汇编指令实现读写某存储单元的值，初步掌握嵌入汇编语言的使用．