第5章
CHAPTER 5


ARM混合编程和ADS 1.2


集成开发环境





视频讲解


5.1C语言和汇编语言混合编程方式

在应用系统的程序设计中，若所有的编程任务均用汇编语言完成，其工作量是可想而知的。事实上，ARM体系结构支持C/C++以及与汇编语言的混合编程，在一个完整的程序设计中，除了初始化部分用汇编语言完成以外，其主要的编程任务一般都用C/C++完成。
汇编语言与C/C++的混合编程主要有以下几种情况。

1. 在C中内嵌汇编语言

在C中内嵌的汇编指令包含大部分的ARM和Thumb指令，不过其使用与汇编文件中的指令有些不同，存在一些限制，主要表现在如下几个方面： 

(1) 不能直接向PC寄存器赋值，程序跳转要使用B或者BL指令。

(2) 在使用物理寄存器时，不要使用过于复杂的C表达式，以避免物理寄存器冲突。

(3) R12和R13可能被编译器用来存放中间编译结果，计算表达式值时可能将R0~R3、R13及R14用于子程序调用，因此要避免直接使用这些物理寄存器。

(4) 一般不要直接指定物理寄存器，而让编译器进行分配。

下面通过一个例子来说明如何在C中内嵌汇编语言： 


#include <stdio.h>

void my_strcpy(const char *src， char *dest)//声明一个函数

{

char ch;//声明一个字符型变量

asm//调用关键词asm

{

LOOP；循环入口

LDRB CH，［src］，#1；Thumb指令，将无符号src地址的数送入CH，src+1;

STRB CH，［dest］，#1；Thumb指令，将无符号CH数据送入［dest］存储, dest+1

CMP CH， #0 ；比较CH是否为零，否则循环，总共循环256次

BNE LOOP；；B 指令跳转，NE为Z位清零不相等

}

}

int main()；C语言主程序

{

char *a = "forget it and move on!";   //声明字符型指针变量

char b［64］;   //字符型数组

my_strcpy(a， b);   //调用子函数，进行复制

printf("original: %s"， a);   //屏幕输出，a的数值

printf("copyed: %s"， b);   //屏幕输出，b的数值

return 0;

}



在这里C和汇编语言之间的值传递是用C的指针来实现的，因为指针对应的是地址，所以汇编语言中也可以访问。

2. 在汇编语言中使用C程序全局变量

内嵌汇编不用单独编辑汇编语言文件，比较简洁，但是有诸多限制，当汇编代码较多时一般要放在单独的汇编文件中。这就需要在汇编程序和C程序之间进行一些数据传递，最简便的办法就是使用全局变量。具体的汇编程序中访问C程序变量的方法如下： 

（1) 使用IMPORT伪操作声明该全局变量。

（2) 使用LDR指令读取该全局变量的内存地址，通常该全局变量的内存地址值存放在程序的数据缓冲池(literal pool)中。

（3) 根据该数据的类型，使用相应的LDR/STR指令读取/修改该全局变量的值。

下面通过一个例子来说明如何在汇编程序中访问C程序的全局变量。


AREA asmfile,CODE,READONLY；建立一个汇编程序段

EXPORT asmDouble；声明可以被调用的汇编函数asmDouble

IMPORT gVar_1；调用C语言中声明的全局变量

asmDouble；汇编子函数入口

LDR R0,=gVar_1；将等于gVar_1地址的数据送入R0寄存器

LDR R1,［R0］；将R0中的值为地址的数据送给R1

MOV R2, #10；将立即数10送给R2

ADD R3, R1, R2；R3=R1+R2，实现了gVar_1=gVar_1+10

STR R3,［R0］；将R3中的数据送给R0

MOV PC, LR；子程序返回

END



3. 在C程序中调用汇编的函数

在C程序中调用汇编文件中的函数，主要工作有两个： 一是在C中声明函数原型，并加extern关键字； 二是在汇编中用EXPORT导出函数名，并用该函数名作为汇编代码段的标识，最后用“MOV PC，LR”返回。然后，就可以在C程序中使用该函数了。

下面是一个C程序调用汇编程序的例子，其中汇编程序strcpy实现字符串复制功能，C程序调用strcpy完成字符串复制的工作。


/* C程序*/

#include <stdio.h>

extern void asm_strcpy(const char *src， char *dest);//声明可以被调用的函数

int main()//C语言主函数

{

const char *s = "seasons in the sun";//声明字符型指针变量

char d［32］;   //声明字符型数组

asm_strcpy(s,d);   //调用汇编子函数

printf("source:%s",s);   //屏幕显示，s的值

printf("destination:%s",d);   //屏幕显示，d的值

return 0;

}

/*汇编程序*/

AREA asmfile,CODE,READONLY；声明汇编语言程序段

EXPORT asm_strcpy；声明可被调用函数名称

asm_strcpy；函数入口地址

LOOP；循环标志

LDRB R4， ［R0］， #1；R0的地址中数字送给R4 , 地址加1后

CMP R4， #0；比较R4是否为零

BEQ OVER；为零跳转到结束

STRB R4， ［R1］， #1；R4的值送入R1， R1地址加1

B LOOP；跳转到循环位置

OVER；跳出标志位




MOV PC， LR；子函数返回

END



4. 在汇编程序中调用C程序的函数

在汇编中调用C程序的函数，需要在汇编程序中使用伪指令IMPORT 声明将要调用的C函数。下面是一个汇编程序调用C程序的例子。其中在汇编程序中设置好各参数的值，本例有3个参数，分别使用寄存器R0存放第1个参数，R1存放第2个参数，R2存放第3个参数。


EXPORT asmfile;可被调用的汇编段

AREA asmfile,CODE,READONLY;声明汇编程序段

IMPORT cFun;声明调用C语言的cFun函数

ENTRY;主程序起始入口

MOV R0， #11;将11放入R0

MOV R1， #22;将22放入R1

MOV R2， #33;将33放入R2

BL cFun;调用C语言子函数

END

/*C 语言函数， 被汇编语言调用*/

int cFun(int a， int b， int c)//声明一个函数

{

return a + b + c;//返回a+b+c的值

}



5.2ADS集成开发环境

ADS全称是ARM Developer Suite，是一款由ARM公司提供的专门用于ARM相关应用开发和调试的综合性软件。ADS在易用性上比上一代的SDT开发环境有较大提高，是一套功能强大又易于使用的开发环境，成熟ADS包括一系列的应用，并有相关的文档和实例的支持。使用者可以用ADS来编写和调试各种基于ARM家族RISC处理器的应用，也可以使用ADS来编辑、编译、调试包括用C、C++以及ARM汇编语言编写的程序。

ADS由命令行开发工具、ARM实时库、GUI开发环境(Code Warrior和AXD)、实用程序和支持软件组成。如图51所示是ADS的组成结构图。



图51ADS的组成结构图


图51 ADS组成结构图包括： 

  ANSIC编译器——armcc and tcc。

 ISO / Embedded C++编译器——armcpp and tcpp。

 ARM／Thumb汇编器——armasm。

 格式目标文件——ELF。

 ARM／Thumb链接器——Linkerarmlink。

 格式转换器——fromelf。

 库管理器——armar。

 C and C++库——Library和Libraries。

 镜像文件——image。

 烧写文件——ROM format。


另外，还包含Windows集成开发环境CodeWarrior和ARM/Thumb调试器AXD Debugger、ARM Firmware Suite、ARM Application Library和RealMonitor等组件。

在工程中接触最多最直接的就是CodeWarrior和AXD Debugger这两个组件。如图52所示是CodeWarrior的基本界面。在工程中通过在CodeWarrior下建立工程，进行编译和链接，最终生成二进制文件，接着在AXD Debugger下进行下载和调试仿真。这里没有对其他组件进行详细介绍并不意味着其他模块没有发挥作用或者不重要。







图52CodeWarrior的基本界面


5.2.1CodeWarrior集成开发环境

CodeWarrior for ARM是一套完整的集成开发工具，充分发挥了ARM RISC 的优势，使产品开发人员能够很好地应用尖端的片上系统技术。该工具是专为基于ARM RISC的处理器而设计的，可加速并简化嵌入式开发过程中的每一个环节，使得开发人员只须通过一个集成软件开发环境就能研制出ARM产品，在整个开发周期中，开发人员无须离开CodeWarrior开发环境，因此节省了在操作工具转换上花费的时间，使开发人员有更多的精力投入到代码编写中。

CodeWarrior集成开发环境(IDE)为管理和开发项目提供了简单多样化的图形用户界面。用户可以使用ADS的CodeWarrior IDE为ARM和Thumb处理器开发用C、C++或ARM汇编语言编写的程序代码。

通过提供下面的功能，CodeWarrior IDE缩短了用户开发项目代码的周期： 

 全面的项目管理功能。

 子函数的代码导航功能，使得用户迅速找到程序中的子函数。

可以在CodeWarrior IDE中为ARM配置环境和参数，实现对工程代码的编译、汇编和链接。

在CodeWarrior IDE中所涉及的target有两种不同的语义。

1. 目标系统(Target system)

目标系统特指代码要运行的环境是基于ARM的硬件。例如，要为ARM开发板编写要运行的程序，这个开发板就是目标系统。

2. 生成目标(Build target)

生成目标是指用于生成特定的目标文件的选项设置(包括汇编选项、编译选项、链接选项以及链接后的处理选项)和所用的文件的集合。

CodeWarrior IDE能够让用户将源代码文件、库文件和其他相关的文件以及配置设置等放在一个工程中，每个工程可以创建和管理生成目标设置的多个配置。例如，要编译一个包含调试信息的生成目标和一个基于ARM7TDMI的硬件优化生成目标，生成目标可以在同一个工程中共享文件，同时使用各自的设置。

CodeWarrior IDE为用户提供下面的功能： 

 源代码编辑器，集成在CodeWarrior IDE的浏览器中，能够根据语法格式，使用不同的颜色显示代码。

 源代码浏览器，保存了在源码中定义的所有符号，能够使用户在源码中快速方便地跳转。

 查找和替换功能，用户可以利用字符串通配符，在多个文件中进行字符串的搜索和替换。

 文件比较功能，可以使用户比较路径中不同文本文件的内容。

ADS的CodeWarrior IDE是基于Metrowerks CodeWarrior IDE 4.2版本的，经过适当的裁剪以支持ADS工具链。

针对ARM的配置面板为用户提供了在CodeWarrior IDE下配置各种ARM开发工具的能力，这样用户不用在命令控制台下就能够使用各种命令。

以ARM为目标平台的工程创建向导，可以使用户以此为基础，快速创建ARM和Thumb工程。

尽管大多数的ARM工具链已经集成在CodeWarrior IDE中，但是仍有许多功能在该集成环境中没有实现，这些功能大多数是和调试相关的，因为ARM的调试器没有集成到CodeWarrior IDE中。

由于ARM调试器(AXD)没有集成在CodeWarrior IDE中，这就意味着用户不能在CodeWarrior IDE中进行断点调试和查看变量。

熟悉CodeWarrior IDE的用户会发现，有许多功能已经从CodeWarrior IDE For ARM中移走，例如快速应用程序开发模板等。

在CodeWarrior IDE For ARM中有很多菜单或子菜单是不能使用的。下面介绍一下这些不能使用的选项。

（1) View菜单下不能使用的菜单选项。

包括Processes、Expressions、Global Variable、Breakpoints、Registers。

（2) Project菜单下不能使用的菜单选项。

Precompile子菜单。因为ARM编译器不支持预编译的头文件。


（3) Debug菜单。

Debug菜单中没有一个子菜单是可以使用的。

（4) Browser菜单下不能使用的菜单选项。

包括New Property、New Method和New Event Set。

（5) Help菜单下不能用于ADS的菜单选项。

包括CodeWarrior Help、Index、Search和Online Manuals。

有关CodeWarrior IDE中一些常用菜单的使用，将在后面的举例中具体说明，此处不再赘述。

5.2.2ADS调试器

调试器本身是一种软件，用户通过这个软件，使用Debug agent可以对包含有调试信息的、正在运行的可执行代码进行变量的查看、断点的控制等调试操作。

ADS中包含以下3个调试器： 

 AXD(ARM eXtended Debugger)——ARM扩展调试器。

 Armsd(ARM Symbolic Debugger)——ARM符号调试器。

 ADW/ADU(Application Debugger Windows/UNIX)——与老版本兼容的Windows或UNIX下的ARM调试工具。

下面对在调试映像文件中涉及的一些术语进行简单介绍。

1.  Debug target

在软件开发的最初阶段，可能还没有具体的硬件设备。如果要测试所开发的软件是否达到了预期的效果，可以由软件仿真来完成。即使调试器和要测试的软件运行在同一台PC上，也可以把目标当作一个独立的硬件来看待。

当然，也可以搭建一个PCB板，这个板上可以包含一个或多个处理器，在这个板上可以运行和调试应用软件。

只有当通过硬件或者是软件仿真所得到的结果达到了预期的效果时，才算是完成了应用程序的编写工作。

调试器能够发送以下指令： 

（1) 装载映像文件到目标内存。

（2) 启动或停止程序的执行。

（3) 显示内存、寄存器或变量的值。

（4) 允许用户改变存储的变量值。

2.  Debug agent

Debug agent执行调试器发出的命令动作，例如，设置断点、从存储器中读数据、把数据写到存储器等。

Debug agent既不是被调试的程序，也不是调试器。在ARM体系中，Debug agent有以下几种方式： MultiICE(Multiprocessor incircuit emulator)、ARMulator和Angel。其中，MultiICE是一个独立的产品，是ARM公司自己的JTAG在线仿真器，不是由ADS提供的。

AXD可以在Windows和UNIX下进行程序的调试，为用C、C++和汇编语言编写的源代码提供了一个全面的Windows 和UNIX 环境。

后面的章节会结合具体实例为读者介绍如何使用AXD调试器。

5.3ADS使用入门
5.3.1ADS调试器的使用
1. 新建工程

通过选择“开始”→“所有程序”→ARM Developer Suite v1.2→CodeWarrior for ARM Developer Suite命令打开开发软件，如图53所示。




图53打开开发软件


启动Metrowerks CodeWarrior for ARM Developer Suite v1.2后界面如图54所示。




图54启动后的界面


在CodeWarrior中新建一个工程的方法有两种： 可以在工具栏中单击New按钮，如图55所示； 也可以在File菜单中选择New命令，如图56所示。



在打开的New对话框中有Project、File和Object这3个选项卡，现在新建工程，故选择Project选项卡。该选项卡中为用户提供了7种可选择的工程类型，如图57所示。

这里选择ARM Executable Image工程类型，在Project name文本框中输入工程名，如ADS，单击Location文本框右侧的Set按钮，浏览该工程所要保存的路径。如存放在F：＼enbend＼experiment＼ADS＼文件夹中，修改名称后，单击“确定”按钮即可建立一个新的名为ADS的工程，这时会出现ADS.mcp对话框，如图58所示。



图55直接单击New按钮





图56选择File菜单中的New命令




图57新建ADS工程






图58ADS.mcp的窗口



此时单击“最大化”按钮可以将ADS.mcp窗口放大，如图59所示。




图59放大的ADS.mcp窗口


2. 设置目标及其参数

开发环境要经过设置才能与实验箱配套使用。在工具栏中有一个用于选择目标的下拉列表，如图510所示。新建工程的默认目标是DebugRel，另外还有两个可选择的目标，分别是Debug和Release，其含义分别如下： 



图510选择目标的下拉列表


 DebugRel——生成目标时，为每一个源文件生成调试信息。

 Release——生成目标时，不生成调试信息。

 Debug——生成目标时，为每一个源文件生成最完全的调试信息。

这里选择Debug，接下来对Debug目标进行参数设置。单击工具栏上的按钮或选择Edit→Debug Settings命令，如图511所示，打开Debug Settings对话框，如图512所示。




图511打开Debug目标的设置框






图512Debug Settings对话框


在Debug Settings对话框中需要设置的内容比较多。设置方法是首先在左侧的树状目录中选中需要设置的对象，然后在右侧的面板中进行相应的设置。下面对经常使用的设置选项进行介绍。

1) 目标设置(Target Settings)

在树状目录中选择Target→Target Settings选项，在右侧面板的Postlinker下拉列表框中选择ARM fromELF选项，使得工程链接后通过fromELF产生二进制代码，使其可以写到ROM中，如图513所示。

2) 语言设置(Language Settings)

开发语言有汇编、C、C++及其混合语言等。在开发前要对其设置，这里主要是对其硬件(架构或处理器)的支持设置，因为实验是在采用TMS320DM365处理器的实验箱中进行的，所以
具体设置方法是先选中树状目录中Language Settings下的开发语言，然后在本语言对应的右侧面板的Architecture or Processor下拉列表框中选择ARM926EJS选项，其他选项保持默认设置。注意，在开发中用到的语言都要进行类似设置。汇编语言的设置过程如图514所示，其他语言设置方法与此一样。



3) 链接器设置(Linker)

在左侧的树状目录中选中Linker→ARM Linker选项，出现链接器的设置对话框，此处的设置很重要，下面详细介绍部分选项卡的设置方法。

(1)  Output选项卡(如图515所示)。

其中，Linktype选项区域中为链接器提供了3种链接类型。



图513目标设置






图514开发语言设置




图515链接器的设置对话框



① Partial： 表示链接器只进行部分链接，链接后的目标文件可以作为以后进一步链接的输入文件。

② Simple： 表示链接器将生成简单的ELF格式的映像文件，地址映射关系在Simple image选项区域中设置。

③ Scattered： 表示链接器将生成复杂的ELF格式的映像文件，地址映射关系在Scatter格式的文件中指定。这里选择常用的Simple类型。选择Simple后，在其右侧Simple image选项区域中包含RO Base和RW Base两个文本框。

 RO Base： 用来设置程序代码存放的起始地址。

 RW Base： 用来设置程序数据存放的起始地址。

这两项的地址均由硬件决定，并应该在SDRAM的地址范围内。本实验箱使用的是32MB×8的SDRAM，其地址范围是0x4000000~0x4FFFFFF，故采用首地址作为程序代码存放的首地址，即在RO Base文本框中输入0x4000000； RW Base文本框可由用户自定义，只要保证在SDRAM地址空间内，并且是字对齐即可，这里可以输入0x4003000。

此处的设置表示在地址为0x4000000~0x4003000的范围是只读区域，用来存放程序代码，从0x4003000开始用来存放程序数据。



(2)  Options选项卡(如图516所示)。

此处Options选项卡只对Image entry point进行设置，该项是程序代码的入口地址。如果程序在SDRAM中运行，那么针对本实验箱可选择的地址范围为0x4000000~0x4FFFFFF。通常程序代码的入口地址与RO Base中程序代码的首地址相同，这里为0x4000000。其他选项保持默认设置即可。

（3) Layout选项卡(如图517所示)。



图516Options选项卡


该选项卡在链接方式为Simple时有效，用来安排一些输入段在映像文件中的位置。即在Place at beginning of image选项区域的Object/Symbol文本框内填写启动程序的目标文件名Startup.o； 在Section文本框中填写程序入口起始段的标号Start，其作用是通知编译器，整个项目从该段开始执行。






图517Layout选项卡


如果希望将编译后生成的二进制文件放到指定文件夹，可以在左侧的树状目录中选择Linker→ARM fromELF选项进行设置，如图518所示。若未见此项，将默认在工程目录下生成二进制文件。该二进制文件可用于以后下载到Flash(实验箱等硬件)中执行。




图518Linker →ARM fromELF的设置


至此，对Debug Settings对话框的设置基本完成，单击Apply按钮，再单击OK按钮，保存设置。

3. 向工程中添加源文件

工程创建、设置好以后就会出现ADS.mcp的窗口，该窗口包含Files、Link Order和Targets这3个选项卡，默认情况下显示的是Files选项卡，此时可以通过选择Project→Add Files命令把与工程有关的所有源文件添加到该工程，如图519所示，或者通过在空白处右击，在弹出的快捷菜单中选择Add Files命令来完成，如图520所示。




图519选择Project→Add Files命令向工程添加源文件




图520通过快捷菜单添加源文件





图521新建源文件


当没有源文件可用时，首先需要新建源文件。这里以新建文件类型为汇编语言的TEST1.S文件为例说明一下过程。选择File→New命令，如图521所示。在弹出的对话框中选择Files选项卡； 在File name文本框中输入新建文件的文件名TEST1.S(注意： 文件名后缀与要使用的开发语言种类有关，如用C语言开发时文件扩展名为.c，汇编语言开发时文件扩展名为.s)； 在Location文本框中输入文件的保存位置D:＼ARM＼experiment＼ADS； 选中Add to Project复选框； 在Project下拉列表框中选择将文件添加到的工程ADS.mcp； 在Targets选项区域中选中文件要添加的目标，过程如图522所示。单击“确定”按钮即可将新建的文件添加到工程中，文件添加到工程后的窗口如图523所示。接下来只需在新建文件中进行编码、保存即可。







图522添加到工程






图523文件添加后的窗口


工程创建好以后，对其进行编译和链接。选择Metrowerks CodeWarrior for ARM Developer Suite v1.2窗口中的Project→Make命令或单击按钮来完成编译和链接。如果有错误或警告，则根据提示更改程序，窗口如图524所示。




图524编译、链接后产生的警告


如果没有语法错误，则将在工程所在目录下生成一个名为“工程名_data”的文件夹。如本例的工程名为ADS.mcp，生成的文件夹名为ADS_data。在该文件夹下，针对不同类型的目标将生成多个文件夹。本例中由于使用的是Debug目标，因此生成的最终文件都在Debug文件夹下。进入Debug文件夹会看到编译、链接后生成的映像文件(xxx.axf)和二进制文件(xxx.bin)。映像文件用于调试，二进制文件用于烧写到Flash中运行。

5.3.2ADS 1.2环境下工程的仿真、调试及配置方法

在“开始”菜单中选择“所有程序”→ARM Developer Suite v1.2→AXD Debugger命令打开调试软件，如图525所示。




图525打开调试软件


如果程序代码没有错误或警告，则可以在Metrowerks CodeWarrior for ARM Developer Suite v1.2窗口中选择Project→Debug命令或单击按钮或工程窗口的按钮来直接调出AXD 调试窗口，如图526和图527所示。




图526直接调出AXD调试窗口方法1






图527直接调出AXD调试窗口方法2


AXD调试窗口如图528所示。



图528AXD调试窗口


第一次使用需要对AXD进行配置，具体方法如下： 

初次运行AXD，左侧的目标平台为ARM7TDMI。实验箱采用的CPU为ARM920，所以需要配置AXD使之匹配。方法为在AXD窗口中选择Options→Configure Target命令，如图529所示。



图529AXD的配置


上述操作将调出Choose Target对话框，如图530所示。在该对话框中，Target栏代表不同的目标CPU。ADP和ARMUL是默认的设置。此处选择ARMUL，表示使用软件仿真，因为此时PC可以不连接任何目标板，ARM系统中CPU的行为完全由软件模拟。

要设置CPU类型需双击ARMUL，然后在弹出的对话框中的Processor区域选择Variant下拉列表框，选择ARM920T，然后单击OK按钮，再单击Choose Target对话框中的OK按钮即可。设置过程如图531所示。



图530Choose Target对话框




图531CPU的设置




设置好的AXD界面左侧会显示ARM920T。现在可以向AXD调试软件中添加工程的映像文件，方法为选择AXD窗口中的File→Load Image命令，选择要加载的映像文件(扩展名为.axf)，如图532所示。



图532向AXD中添加工程的映像文件


加载完映像文件就可以对程序代码进行调试了。下面介绍AXD界面的一些常用工具和窗口，如图533所示。




图533AXD的常用工具和窗口


1. 文件操作工具条

部分按钮作用介绍如下： 


——加载调试文件。


——重新加载文件。

2. 调试观察窗口工具条

部分按钮作用介绍如下： 


——打开寄存器窗口。


——打开观察窗口。


——打开变量观察窗口。


——打开存储器观察窗口。


——打开反汇编窗口。

3. 运行调试工具条

部分按钮作用介绍如下： 

——全速运行(GO)，直到结束或断点停止。


——停止运行(Stop)。


——单步运行，遇到函数调用则转入函数内部。


——单步运行，遇到函数调用则不进入函数内部。


——单步运行，从被调函数中返回。


——运行到光标处停止。


——设置或取消断点。

4.  CPU型号窗口

显示当前目标运行CPU的型号。

5. 程序代码和反汇编窗口

显示当前调整程序代码和反汇编代码。该窗口可是在调试时，实时显示调试的代码位置。

6. 系统信息输出窗口

显示程序运行过程中输出的提示信息或错误信息。可以通过选择System Views→Output命令设置为显示或隐藏。

7. 寄存器窗口

用于查看和修改CPU中各寄存器的值。在不同模式下，不同窗口对应不同的寄存器。通过双击寄存器的值可对其进行修改。可以通过选择Processor Views→Registers命令设置为显示或隐藏。

8. 变量窗口

用于查看程序运行过程中各变量值的变化。可以通过选择Processor Views→Variables命令设置为显示或隐藏。

9. 存储器窗口

用于查看相应存储器地址中的数据。用户可以输入地址，查看相应地址内的数据，如果输入地址是无效的，则显示错误的数据。可以通过选择Processor Views→Memory命令设置为显示或隐藏。

5.4JTAG介绍

JTAG(Joint Test Action Group，联合测试行动小组)是一种国际标准测试协议(IEEE 1149.1兼容)，主要用于芯片内部测试。现在多数的高级器件都支持 JTAG协议，如DSP、FPGA等。标准的JTAG接口是4线： TMS、TCK、TDI、TDO，分别为模式选择、时钟、数据输入和数据输出线。

JTAG最初是用来对芯片进行测试的，基本原理是在器件内部定义一个 TAP (Test Access Port，测试访问口)，通过专用的JTAG测试工具对内部节点进行测试。JTAG测试允许多个器件通过 JTAG接口串联在一起，形成一个JTAG链，能实现对各个器件分别测试。现在，JTAG接口还常用于实现ISP(InSystem Programmable，在线编程)，对Flash等器件进行编程。

目前在ARM调试系统中普遍采用的方式是通过JTAG接口调试目标板系统。由于JTAG调试的目标程序是直接在目标板上执行，因此仿真更接近于目标硬件，且JTAG调试功能较强大。在现实应用中，基于JTAG的ARM调试工具主要有： 

 简单的JTAG电缆。

通过协议转换软件来实现调试，虽然电缆制作简单，软件免费，但是调试速度慢，而且软件检错能力不够完善。



图534实验箱JTAG接口示意图


 基于JTAG的在线仿真器。

采用的是ICD技术，利用串口、并口等实现与主机之间的通信。这类仿真器虽然仿真速度快，但是价格比较贵。

 全功能在线仿真器。

采用仿真头完全取代目标板上的CPU来实现完全仿真ARM芯片行为。这类仿真器的调试和检错功能十分强大，价格也最贵，一般是为某一固定速度的处理器专门开发的，速度是没有办法扩展的。

如图534所示是实验箱JTAG接口示意图，该图主要是根据MultiICE的接口来定义的。


5.5MultiICE仿真器


MultiICE是ARM公司自己的 JTAG在线仿真器。MultiICE的JTAG链时钟可以设置为5kHz~10MHz，JTAG操作的一些简单逻辑由FPGA实现，使得并行口的通信量最小，以提高系统的性能。MultiICE硬件支持低至1V的电压。MultiICE 2.1还可以外部供电，不需要消耗目标系统的电源，这对调试类似手机等便携式、电池供电设备是很重要的。

MultiICE 2.x支持该公司的实时调试工具MultiTrace。MultiTrace 包含一个处理器，因此可以跟踪触发点前后的轨迹，并且可以在不终止后台任务的同时对前台任务进行调试，在微处理器运行时改变存储器的内容，所有这些特性使延时降到最低。

MultiICE 2.x支持 ARM7、ARM9、ARM9E、ARM10和 Intel Xscale微结构系列，通过 TAP控制器串联，提供多个 ARM 处理器以及混合结构芯片的片上调试，还支持低频或变频设计以及超低压核的调试，并且支持实时调试。

MultiICE提供支持Windows NT 4.0、Windows 95/ 98/2000/ME、HPUX 10.20和Solaris V2.6/7.0 的驱动程序。

如图535所示是MultiICE运行示意图。将实验箱与MultiICE正确连接后，通上电，双击MultiICE Server图标，如果能够显示出FA5/FA6，则说明MultiICE已经与实验箱确立了连接关系，接下来就能够用ADS进行裸机调试了。




图535MultiICE运行示意图


本章习题

一、 ARM中汇编语言和C语言混合编程方法

1. 汇编语言的源程序由哪几部分组成？

2.  ARM(Thumb)汇编程序所支持的变量形式有几种？

3. 如何定义全局数字变量、全局逻辑变量、全局字符串变量？如何赋值？

4. 如何定义局部数字变量、局部逻辑变量、局部字符串变量？如何赋值？

5. 列举变量代换符“$”的作用。

6. 说明下面的数字为哪种进制数？

0X11A，2356，&042，2_01101111，8_54231067，'A'，0x41

7. 数字常量怎么定义？

8. 认识算术运算符、逻辑运算符、关系运算符，指出下面的一段代码中所用的运算符。


MOV R5,#0xFF00:MOD:0xF:ROL:2;

IF R5:LAND:R6<=R7;




MOV R0,#0x00;

ELSE

MOV R0,#0xF



9. 认识汇编程序基本结构，请说明以下汇编代码的含义。


AREA example,CODE,READONLY ;

ENTRY ;

Start

MOV R0, #40 ;

MOV R1,#16 ;

ADD R2,R0,R1 ;

MOV R0,#0x18 ;

LDR R1,=0x20026 ;

SWI 0x123456 ;

END



10. 认识子程序调用方法，请说明以下汇编代码的含义。


AREA Init，CODE，READONLY ;

ENTRY ;

LOOP1 MOV R0,#412 ;

MOV R1,# 106 ;

MOV R2,# 64 ;

MOV R3,# 195 ;

BL SUB1 ;

MOV R0,#0x18 ;

LDR R1,=0x20026;

SWI 0x123456 ;

SUB1 SUB R0,R0,R1 ;

SUB R0,R0,R2 ;

SUB R0,R0,R3 ;

MOV PC,LR ;

END



11. 以下是C语言内嵌汇编的例子，请说明代码的含义。


#include <stdio.h>

void my_strcpy(const char *src， char *dest)

{

char ch；

asm

{

LOOP；

LDRB CH，［SRC］，#1 ;

STRB CH，［dest］，#1 ;

CMP CH， #0;

BNE LOOP;

}

}

int main() ;

{

char *a = "forget it and move on!";

char b［64］;

my_strcpy(a， b);

printf("original: %s"， a);

printf("copyed: %s"， b);

return 0;

}



12. 以下是汇编调用C中的全局变量的例子，其中gVar_1为C程序中定义的全局变量，请说明代码的含义。


AREA asmfile,CODE,READONLY ;

EXPORT asmDouble ;

IMPORT gVar_1 ;

asmDouble ;

LDR R0,=gVar_1 ;

LDR R1,［R0］ ;

MOV R2, #10 ;

ADD R3, R1, R2 ;

STR R3,［R0］ ;

MOV PC, LR ;

END



13. 以下是C语言调用汇编函数的例子，请说明代码的含义。


#include <stdio.h>

extern void asm_strcpy(const char *src， char *dest);

int main()

{

const char *s = "seasons in the sun";

char d［32］;

asm_strcpy(s,d);

printf("source: %s",s);

printf(" destination: %s",d);

return 0;

}

AREA asmfile,CODE,READONLY ;

EXPORT asm_strcpy ;

asm_strcpy ;

LOOP ;

LDRB R4， ［R0］， #1 ;

CMP R4， #0 ;

BEQ OVER ;

STRB R4， ［R1］， #1 ;

B LOOP ;

OVER ;

MOV PC， LR ;

END



14. 以下是汇编语言调用C函数的例子，请说明代码的含义。


EXPORT asmfile ;

AREA asmfile,CODE,READONLY;

IMPORT cFun ;

ENTRY ;

MOV R0， #11 ;

MOV R1， #22 ;

MOV R2， #33 ;

BL cFun;

END

/*C 语言函数， 被汇编语言调用 */

int cFun(int a， int b， int c);

{

return a + b + c;

}



二、 ADS集成开发软件

1. ADS的英文全称是什么？

2. ADS软件支持的编译器一般有几种？请列举。

3. ADS中可生成多少种目标文件？请列举，并说明它们的作用。

4. ADS软件建立工程时，对应的3种目标输出分别是DebugRel、Debug、Release，它们代表什么含义？

5.  Project下的Make菜单项主要实现什么功能？

6. ADS软件创建工程时，需要对哪几项关键的部分进行设置？

7. 对Link进行设置时，需要对哪几项关键的部分进行设置？

8.  fromELF实现什么功能？

9. 在ARM系统中，主机和目标板的连接接口一般有哪几种?