开发板 的 LED 灯 作用 : 嵌入式软件的开发初期, 如 开发 BootLoader 代码 或者 Kernel 内核代码 过程中, 有效的调试方法有限, 此时通常使用 开发板上的 LED 灯 作为 程序调试的手段 ; 另外除 LED 灯 之外 并不是没有调试手段, JLink 调试器可以进行本阶段的调试 ;
之后的博客中开始接触 外围 硬件的操作, 外围硬件包括 串口, Flash, SD卡, 网卡 等; LED 是最简单的一种 外围硬件;
外围硬件驱动程序设计流程 : ① 分析原理图 ② 阅读分析 芯片手册, ③ 驱动设计, ④ 代码编写 ;
本博客的参考文章及相关资料下载 :
#一. LED 简介
LED 底板原理图分析 :
LED 核心板原理图 :
NLED1
接在 CPU GPIO 的 GPM0
引脚上, 因此可以通过操作 GPIO 的 GPM0 引脚 来进行设置 NLED1 引脚的低电平操作;###( 1 ) GPIO 简介
GPIO 简介 : 英文全称 General-Purpose Input / Output Ports, 中文翻译为 : 通用输入输出端口;
###( 2 ) GPIO 文档
参考手册 : ARM芯片 手册 S3C6410X.pdf ( 基于 6410 开发板 ARM 11 )
GPIO 文档 :
###( 3 ) 点亮 LED 灯
点亮 LED 灯 :
1.地板原理图分析 : 四个 LED 灯的低电平, 分别由 NLED1, NLED2, NLED3, NLED4 四个引脚控制;
2.核心板原理图 : NLED1, NLED2, NLED3, NLED4 四个引脚分别接在了 GPIO 端口的 GPM0, GPM1, GPM2, GPM3 四个引脚上;
4.设置 GPIO 数据寄存器 : 设置 GPM0, GPM1, GPM2, GPM3 对应的 数据寄存器 ; 其中 设置 0 为 低电平, 设置 1 为 高电平, 使 LED 灯亮起来, 该引脚需要设置 低电平 达到 发光二极管的电压差阈值, LED 才能亮起来;
###( 1 ) C15 寄存器 简介
C15 寄存器 : 英文全称 Peripheral Port Memory Remap Register, 外设端口内存映射寄存器 ;
###( 2 )外设端口内存映射寄存器 属性
外设端口内存映射寄存器 属性 :
#二. LED 控制代码编写
LED 控制 汇编代码编写 : 基于 OK6410 开发板; 1 ~ 3 步骤为 数据准备, 4 ~ 6 步骤为 设置 GPIO 的 GPM 控制寄存器值, 将引脚设置为输出功能, 7 ~ 9 步骤 为 设置 GPIO 的 GPM 数据寄存器值 ;
#define GPBCON 0x7F008820
, 下图是 S3C6410X.pdf 文档中 10-GPIO Page 338 介绍;#define GPBDAT 0x7F008824
, 上图是 S3C6410X.pdf 文档中 10-GPIO Page 338 介绍;light_led :
, 可以在其它位置通过 跳转到 该标号处执行 LED 灯打开的操作;ldr r0, =GPBCON
, 其中 将 0x7F008820 地址装载到了 r0 寄存器中, GPBCON
是之前定义的 GPM 控制器地址 的常量 ;ldr r1, =0x1111
;str r1, [r0]
, 解读 : 将 r1 中的值 存储到 r0 指向的地址的内存中 ;此时还未完成, 如果烧写该程序, 会出现无法点亮 LED 灯的情况, OK6410 开发板还需要进行外设基地址初始化步骤;
参考手册 : ARM核 手册 Arm1176jzfs.pdf ( 基于 OK6410 开发板 ARM 11 )
外设端口基地址初始化 步骤 :
set_serial_port :
;0x70000000
; 使用 ldr r0, =0x70000000
语句将基地址值 0x70000000 立即数值 装载到 r0 寄存器中;
orr r0, r0, #0x13
;mcr p15, 0, r0, c15, c2, 4
;
MCR p,o,Rd,CRN,CRM,q
将 rd 寄存器值 传递给 CRN 协处理器,mov pc, lr
, 该标号处代码执行完毕, 跳转回调用处继续执行下面的内容;set_serial_port :
ldr r0, =0x70000000 @ 将基地址装载到 r0 寄存器中, 该基地址 在 arm 核 手册中定义
orr r0, r0, #0x13 @ 设置初始化基地址的范围, 将 r0 中的值 与 0x13 立即数 进行或操作, 将结果存放到 r0 中
mcr p15, 0, r0, c15, c2, 4 @ 将 r0 中的值设置给 c15 协处理器
mov pc, lr
完整汇编代码 : 详细注释版本 ;
@****************************
@File:start.S
@
@BootLoader 初始化代码
@****************************
.text @ 宏 指明代码段
.global _start @ 伪指令声明全局开始符号
_start: @ 程序入口标志
b reset @ reset 复位异常
ldr pc, _undefined_instruction @ 未定义异常, 将 _undefined_instruction 值装载到 pc 指针中
ldr pc, _software_interrupt @ 软中断异常
ldr pc, _prefetch_abort @ 预取指令异常
ldr pc, _data_abort @ 数据读取异常
ldr pc, _not_used @ 占用 0x00000014 地址
ldr pc, _irq @ 普通中断异常
ldr pc, _fiq @ 软中断异常
_undefined_instruction: .word undefined_instruction @ _undefined_instruction 标号存放了一个值, 该值是 32 位地址 undefined_instruction, undefined_instruction 是一个地址
_software_interrupt: .word software_interrupt @ 软中断异常
_prefetch_abort: .word prefetch_abort @ 预取指令异常 处理
_data_abort: .word data_abort @ 数据读取异常
_not_used: .word not_used @ 空位处理
_irq: .word irq @ 普通中断处理
_fiq: .word fiq @ 快速中断处理
undefined_instruction: @ undefined_instruction 地址存放要执行的内容
nop
software_interrupt: @ software_interrupt 地址存放要执行的内容
nop
prefetch_abort: @ prefetch_abort 地址存放要执行的内容
nop
data_abort: @ data_abort 地址存放要执行的内容
nop
not_used: @ not_used 地址存放要执行的内容
nop
irq: @ irq 地址存放要执行的内容
nop
fiq: @ fiq 地址存放要执行的内容
nop
reset: @ reset 地址存放要执行的内容
bl set_svc @ 跳转到 set_svc 标号处执行
bl set_serial_port @ 设置外设基地址端口初始化
bl disable_watchdog @ 跳转到 disable_watchdog 标号执行, 关闭看门狗
bl disable_interrupt @ 跳转到 disable_interrupt 标号执行, 关闭中断
bl disable_mmu @ 跳转到 disable_mmu 标号执行, 关闭 MMU
bl light_led @ 打开开发板上的 LED 发光二极管
set_svc:
mrs r0, cpsr @ 将 CPSR 寄存器中的值 导出到 R0 寄存器中
bic r0, r0, #0x1f @ 将 R0 寄存器中的值 与 #0x1f 立即数 进行与操作, 并将结果保存到 R0 寄存器中, 实际是将寄存器的 0 ~ 4 位 置 0
orr r0, r0, #0xd3 @ 将 R0 寄存器中的值 与 #0xd3 立即数 进行或操作, 并将结果保存到 R0 寄存器中, 实际是设置 0 ~ 4 位 寄存器值 的处理器工作模式代码
msr cpsr, r0 @ 将 R0 寄存器中的值 保存到 CPSR 寄存器中
mov pc, lr @ 返回到 返回点处 继续执行后面的代码
#define pWTCON 0x7e004000 @ 定义看门狗控制寄存器 地址 ( 6410开发板 )
disable_watchdog:
ldr r0, =pWTCON @ 先将控制寄存器地址保存到通用寄存器中
mov r1, #0x0 @ 准备一个 0 值, 看门狗控制寄存器都设置为0 , 即看门狗也关闭了
str r1, [r0] @ 将 0 值 设置到 看门狗控制寄存器中
mov pc, lr @ 返回到 返回点处 继续执行后面的代码
disable_interrupt:
mvn r1,#0x0 @ 将 0x0 按位取反, 获取 全 1 的数据, 设置到 R1 寄存器中
ldr r0,=0x71200014 @ 设置第一个中断屏蔽寄存器, 先将 寄存器 地址装载到 通用寄存器 R0 中
str r1,[r0] @ 再将 全 1 的值设置到 寄存器中, 该寄存器的内存地址已经装载到了 R0 通用寄存器中
ldr r0,=0x71300014 @ 设置第二个中断屏蔽寄存器, 先将 寄存器 地址装载到 通用寄存器 R0 中
str r1,[r0] @ 再将 全 1 的值设置到 寄存器中, 该寄存器的内存地址已经装载到了 R0 通用寄存器中
mov pc, lr @ 返回到 返回点处 继续执行后面的代码
disable_mmu :
mcr p15,0,r0,c7,c7,0 @ 设置 I-Cache 和 D-Cache 失效
mrc p15,0,r0,c1,c0,0 @ 将 c1 寄存器中的值 读取到 R0 通用寄存器中
bic r0, r0, #0x00000007 @ 使用 bic 位清除指令, 将 R0 寄存器中的 第 0, 1, 2 三位 设置成0, 代表 关闭 MMU 和 D-Cache
mcr p15,0,r0,c1,c0,0 @ 将 R0 寄存器中的值写回到 C1 寄存器中
mov pc, lr @ 返回到 返回点处 继续执行后面的代码
set_serial_port :
ldr r0, =0x70000000 @ 将基地址装载到 r0 寄存器中, 该基地址 在 arm 核 手册中定义
orr r0, r0, #0x13 @ 设置初始化基地址的范围, 将 r0 中的值 与 0x13 立即数 进行或操作, 将结果存放到 r0 中
mcr p15, 0, r0, c15, c2, 4 @ 将 r0 中的值设置给 c15 协处理器
mov pc, lr
#define GPBCON 0x7F008820
#define GPBDAT 0x7F008824
light_led :
ldr r0, =GPBCON @ 将 0x7F008820 GPM 控制寄存器的地址 0x7F008820 装载到 r0 寄存器中
ldr r1, =0x1111 @ 设置 GPM 控制寄存器的行为 为 Output 输出, 即每个对应引脚的设置为 0b0001 值
str r1, [r0] @ 将 r1 中的值 存储到 r0 指向的 GPBCON 0x7F008820 地址的内存中
ldr r0, =GPBDAT @ 将 GPBDAT 0x7F008824 地址值 装载到 r0 寄存器中
ldr r1, =0b110000 @ 计算 GPM 数据寄存器中的值, 设置 0 为 低电平, 设置 1 为高电平, 这里设置 0 ~ 3 位为低电平, 其它为高电平
str r1, [r0] @ 将 r1 中的值 存储到 r0 指向的 GPBDAT 0x7F008824 地址的内存中
mov pc, lr
gboot.lds 链接器脚本 代码解析 :
OUTPUT_ARCH(架构名称)
指明***输出格式, 即处理器的架构***, 这里是 arm 架构的, OUTPUT_ARCH(arm)
;ENTRY(入口位置)
, 在上面的 Start.S 中设置的程序入口是 _start
, 代码为 ENTRY(_start)
;.text :
设置代码段;.data :
设置数据段;.bss :
设置 BSS 段;
bss_start = .;
;bss_end = .;
;. = ALIGN(4);
设置四字节对齐即可;OUTPUT_ARCH(arm) /*指明处理器结构*/
ENTRY(_start) /*指明程序入口 在 _start 标号处*/
SECTIONS {
. = 0x50008000; /*整个程序链接的起始位置, 根据开发板确定, 不同开发板地址不一致*/
. = ALIGN(4); /*对齐处理, 每段开始之前进行 4 字节对齐*/
.text : /*代码段*/
{
start.o (.text) /*start.S 转化来的代码段*/
*(.text) /*其它代码段*/
}
. = ALIGN(4); /*对齐处理, 每段开始之前进行 4 字节对齐*/
.data : /*数据段*/
{
*(.data)
}
. = ALIGN(4); /*对齐处理, 每段开始之前进行 4 字节对齐*/
bss_start = .; /*记录 bss 段起始位置*/
.bss : /*bss 段*/
{
*(.bss)
}
bss_end = .; /*记录 bss 段结束位置*/
}
makefile 文件编写 :
%.o : %.S
, 产生过程是 arm-linux-gcc -g -c $^
, 其中 ^
标识是所有的依赖文件, 在该规则下 start.S 会被变异成 start.o ;%.o : %.c
, 产生过程是 arm-linux-gcc -g -c $^
;all:
设置最终编译目标;
all: start.o
表示最终目标需要依赖该文件;arm-linux-ld -Tgboot.lds -o gboot.elf $^
, 需要使用链接器脚本进行连接, ①链接工具是 arm-linux-ld 工具, ②使用 -Tgboot.lds
设置链接器脚本 是刚写的 gboot.lds 链接器脚本, ③输出文件是 gboot.elf 这是个中间文件, ④ 依赖文件是 $^
代表所有的依赖;arm-linux-objcopy -O binary gboot.elf gboot.bin
, 使用 -O binary
设置输出二进制文件, 依赖文件是 gboot.elf
, 输出的可执行二进制文件 即 结果是 gboot.bin
;all: start.o #依赖于 start.o
arm-linux-ld -Tgboot.lds -o gboot.elf $^ #使用链接器脚本, 将 start.o 转为 gboot.elf
arm-linux-objcopy -O binary gboot.elf gboot.bin #将 gboot.elf 转化为可以直接在板子上执行的 gboot.bin 文件
%.o : %.S #通用规则, 如 start.o 是由 start.S 编译来的, -c 是只编译不链接
arm-linux-gcc -g -c $^
%.o : %.c #通用规则, 如 start.o 是由 start.c 编译来的, -c 是只编译不链接
arm-linux-gcc -g -c $^
.PHONY: clean
clean: #清除编译信息
rm *.o *.elf *.bin
编译过程 :
make
;OK6410 开发板启动切换方式 : 通过控制 开发板右侧的 8个开关来设置启动来源;
制作 SD 卡启动盘 :
参考资料 : OK6410烧写裸板程序方法
这是之前写过的博客, 仅作为参考;
SecureCRT 连接开发板并烧写程序 步骤 :
本博客的参考文章及相关资料下载 :