跑马灯实验报告

电子系统综合设计报告

学号 201009120229 姓名李文海年级专业 2010级电子信息工程(二) 指导

教师刘怀强

学院理学院

走马灯实验论文--《嵌入式系统技术》

1、实验目的

1、学会dp-51pro实验仪监控程序下载、动态调试等联机调试功能的使用；

2、理解和学会单片机并口的作为通用i/o的使用；

3、理解和学会单片机外部中断的使用；

4、了解单片机定时器/计数器的应用。

2、实验设备

z pc 机、arm 仿真器、2440 实验箱、串口线。

3、实验内容

z 熟悉 arm 开发环境的建立。

z 使用 arm 汇编和 c 语言设置 gpio 口的相应寄存器。

z 编写跑马灯程序。

5、实验原理

走马灯实验是一个硬件实验，因此要求使用dp-51pro 单片机综合仿真实验仪进行硬件

仿真，首先要求先进行软件仿真，排除软件语法错误，保证关键程序段的正确。然后连接仿

真仪，下载监控程序，进行主机与实验箱联机仿真。

为了使单独编译的 c 语言程序和汇编程序之间能够相互调用，必须为子程序间的调用规

定一定的规则。atpcs ，即 arm ， thumb 过程调用标准(arm/thumb procedure call

standard)，是 arm 程序和 thumb 程序中子程序调用的基本规则，它规定了一些子程序间调

用的基本规则，如子程序调用过程中的寄存器的使用规则，堆栈的使用规则，参数的传递规

则等。

下面结合实际介绍几种 atpcs 规则，如果读者想了解更多的规则，可以查看相关的书

籍。

1．基本 atpcs 基本 atpcs 规定了在子程序调用时的一些基本规则，包括下面 3 方面的内容：

(1)各寄存器的使用规则及其相应的名称。

(2)数据栈的使用规则。

(3)参数传递的规则。

相对于其它类型的 atpcs，满足基本 atpcs 的程序的执行速度更快，所占用的内存更少。

但是它不能提供以下的支持： arm 程序和 thumb 程序相互调用，数据以及代码的位置无关

的支持，子程序的可重入性，数据栈检查的支持。

而派生的其他几种特定的 atpcs 就是在基本 atpcs 的基础上再添加其他的规则而形成

的。其目的就是提供上述的功能。

2．寄存器的使用规则

寄存器的使用必须满足下面的规则：

(1) 子程序间通过寄存器 r0～r3 来传递参数。这时，寄存器 r0～r3 可以记作 a0～a3。

被调用的子程序在返回前无需恢复寄存器 r0～r3 的内容。

(2) 在子程序中，使用寄存器 r4～rll 来保存局部变量。这时，寄存器 r4～r11 可以记

作 v1～v8。如果在子程序中使用到了寄存器 v1～v8 中的某些寄存器，子程序进入时必须保

存这些寄存器的值，在返回前必须恢复这些寄存器的值；对于子程序中没有用到的寄存器则不必进行这些操作。在 thumb 程序中，通常只能使用寄存器 r4～r7 来保存局部变量。

(3) 寄存器 r12 用作子程序间 scratch 寄存器，记作 ip。在子程序间的连接代码段中常有这种使用规则。

(4) 寄存器 r13 用作数据栈指针，记作 sp。在子程序中寄存器 r13 不能用作其他用途。寄存器 sp 在进入子程序时的值和退出子程序时的值必须相等。

(5) 寄存器 r14 称为连接寄存器，记作 lr。它用于保存子程序的返回地址。如果在

子程序中保存了返回地址，寄存器 r14 则可以用作其他用途。

(6) 寄存器 r15 是程序计数器，记作 pc。它不能用作其他用途。

3.参数传递规则根据参数个数是否固定可以将子程序分为参数个数固定的

(nonvariadic)子程序和参数

个数可变的(variadic)子程序。这两种子程序的参数传递规则是不同

的。

（1）参数个数可变的子程序参数传递规则

对于参数个数可变的子程序，当参数不超过 4 个时，可以使用寄存器 r0～r3 来传递参数；当参数超过 4 个时，还可以使用数据栈来传递参数。

在参数传递时，将所有参数看作是存放在连续的内存字单元中的字数据。然后，依次将各字数据传送到寄存器 r0、r1、r2、r3 中，如果参数多于 4 个，将剩余的字数据传送到数据栈中，入栈的顺序与参数顺序相反，即最后一个字数据先入栈。按照上面的规则，一个浮点数参数可以通过寄存器传递，也可以通过数据栈传递，也可能一半通过寄存器传递，另一半通过数据栈传递。

(2)参数个数固定的子程序参数传递规则对于参数个数固定的子程序，参数传递与参数个数可变的子程序参数传递规则不同。

如果系统包含浮点运算的硬件部件，浮点参数将按照下面的规则传

递：

·各个浮点参数按顺序处理。

·为每个浮点参数分配 fp 寄存器。

·分配的方法是，满足该浮点参数需要的且编号最小的一组连续的 fp 寄存器。第一个整数参数，通过寄存器 r0～r3 来传递。其他参数通过数据栈传递。

(3)子程序结果返回规则子程序

中结果返回的规则如下：

·结果为一个 32 位的整数时，可以通过寄存器 r0 返回。

·结果为一个 64 位整数时，可以通过寄存器 r0 和 rl 返回，依次类推。

·结果为一个浮点数时，可以通过浮点运算部件的寄存器 f0、d0 或者 s0 来返回。·结果为复合型的浮点数(如复数)时，可以通过寄存器 f0～fn 或者 d0～dn 来返回。·对于位数更多的结果，需要通过内存来传递。

4.c 语言函数和 arm 汇编语言函数间相互调用高级语言函数与汇编语言函数的混合

调用也要遵循 atpcs 规则，保证程序调用时参数的正确传递。在汇编程序中使用

export 伪指令声明本子程序，使其它程序可以调用此子程序，而在 c 语言程序中使用ex tern 关键字声明外部函数(声明要调用的汇编子程序)，即可调用此汇编子程序。下面给出两个例子来介绍函数相互调用。

6、实验步骤

1．编写一段程序，用p1口作为控制端口，使d1区的led 轮流点亮。原理图如下图。

图3-1 走马灯实验原理图