Linux之ARM（MX6U）裸机C语言版LED灯实验--驱动编写、编译

Linux之ARM（MX6U）裸机C语言版 LED灯实验–驱动编写、编译

一、C语言运行环境构建

汇编文件只是用来完成 C 语言环境搭建。
设置处理器模式

设置6ULL处于SVC模式 下。设置CPSR寄存器的bit4-0，也就是M[4:0]为10011=0X13。读写状态寄存器需要用到MRS和MSR指令。MRS将CPSR寄存器数据读出到通用寄存器里面，MSR指令将通用寄存器的值写入到CPSR寄存器里面去。

以前的 ARM 处理器有 7 种运行模型：User、FIQ、IRQ、Supervisor(SVC)、Abort、Undef和 System，其中 User 是非特权模式，其余 6 中都是特权模式。但新的 Cortex-A 架构加入了TrustZone 安全扩展，所以就新加了一种运行模式：Monitor，新的处理器架构还支持虚拟化扩展，因此又加入了另一个运行模式：Hyp，所以 Cortex-A7 处理器有 9 种处理模式，如表



M[4:0]：处理器模式控制位，含义如表

①、设置sp指针

Sp可以指向内部RAM，也可以指向DDR，我们将其指向DDR。Sp设置到哪里？因为 I.MX6U-ALPHA 开发板上（512MB）的范围0x80000000~0x9FFFFFFF。栈大小，0x200000=2MB。处理器栈增长方式，对于A7而言是向下增长的。设置sp指向0x80200000。

②、跳转到C语言

使用b指令，跳转到C语言函数，比如main函数。

汇编代码实现：

  .global _start
   _start:

    /*设置处理器进入SVC模式 */
    mrs r0,cpsr      /*读取cpsr到r0 */
    bic r0,r0,#0x1f  /*清除cpsr的bit4--0 */
    orr r0,r0,#0x13  /*使用SVC模式 */
    msr cpsr,r0      /*将r0写入到cpsr中去 */

    /*设置SP指针 */

    ldr sp,=0x80200000
    b main              /*跳转到C语言main函数 */

二、C 语言部分实验程序编写

C 语言部分有两个文件 main.c 和 main.h，main.h 里面主要是定义的寄存器地址，在 main.h 里面输入代码：

#ifndef __MAIN_H
#define __MAIN_H

/* CCM 相关寄存器地址 */

#define CCM_CCGR0         *((volatile unsigned int *)0x020c4068)
#define CCM_CCGR1         *((volatile unsigned int *)0x020c4068)
#define CCM_CCGR2         *((volatile unsigned int *)0x020c406c)
#define CCM_CCGR3         *((volatile unsigned int *)0x020c4074)
#define CCM_CCGR4         *((volatile unsigned int *)0x020c4078)
#define CCM_CCGR5         *((volatile unsigned int *)0x020c407c)
#define CCM_CCGR6         *((volatile unsigned int *)0x020c4080)


/*IOMUX 相关寄存器地址 */

#define SW_MUX_GPIO1_IO03    *((volatile unsigned int *)0x020e0068)
#define SW_PAD_GPIO1_IO03    *((volatile unsigned int *)0x020e02f4)


/*GPIO1 相关寄存器地址 */

#define GPIO1_DR             *((volatile unsigned int *)0x0209c000)
#define GPIO1_GDIR           *((volatile unsigned int *)0x0209c004)
#define GPIO1_PSR            *((volatile unsigned int *)0x0209c008)
#define GPIO1_ICR1           *((volatile unsigned int *)0x0209c00c)
#define GPIO1_ICR2           *((volatile unsigned int *)0x0209c010)
#define GPIO1_IMR            *((volatile unsigned int *)0x0209c014)
#define GPIO1_ISR            *((volatile unsigned int *)0x0209c018)
#define GPIO1_EDGE_SEL       *((volatile unsigned int *)0x0209c01c)

#endif

在 main.h 中我们以宏定义的形式定义了要使用到的所有寄存器，后面的数字就是其地址， 比如 CCM_CCGR0 寄存器的地址就是 0X020C4068。

接下看一下 main.c 文件，在 main.c 里面输入如下所示代码：

#include "main.h"

/*使能 I.MX6U 所有外设时钟 */
void clk_enable(void)
{
    CCM_CCGR0 = 0xffffffff;
    CCM_CCGR1 = 0xffffffff;
    CCM_CCGR2 = 0xffffffff;
    CCM_CCGR3 = 0xffffffff;
    CCM_CCGR4 = 0xffffffff;
    CCM_CCGR5 = 0xffffffff;
    CCM_CCGR6 = 0xffffffff;
}

/* 初始化 LED 对应的 GPIO */

void led_init(void)
{
     /* 1、初始化 IO 复用, 复用为 GPIO1_IO03 */ 
     SW_MUX_GPIO1_IO03 =0x5;

      /* 2、配置 GPIO1_IO03 的 IO 属性 */
     SW_PAD_GPIO1_IO03 = 0x10b0;

      /* 3、初始化 GPIO, GPIO1_IO03 设置为输出 */ 
      GPIO1_GDIR = 0x0000008;

       /* 4、设置 GPIO1_IO03 输出低电平，打开 LED0 */ 
       GPIO1_DR = 0x0;


}

/* 打开 LED 灯 */
void led_on(void)
{ 
    /*将 GPIO1_DR 的 bit3 清零 */
    GPIO1_DR &= ~(1<<3);

}

void led_off(void)                /* 关闭 LED 灯 */
{

   /* 将 GPIO1_DR 的 bit3 置 1 */
   GPIO1_DR |= (1<<3);

}

void delay_short(volatile unsigned int n)
{

    while (n--)
    {
        
    }
    
}

void delay(volatile unsigned int n)
{
    while(n--){

        delay_short(0x7ff);
    }
}



int main(void)
{
    clk_enable();     /* 使能所有的时钟     */ 
    led_init();        /* 初始化 led          */ 

    while (1)
    {
        led_off();    /* 关闭 LED            */ 
        delay(500);
 
        led_on();     /* 打开 LED            */ 
        delay(500);
    }
    
    return 0;
}

三、编写 Makefile

objs := start.o main.o 

ledc.bin:$(objs) 
	arm-linux-gnueabihf-ld -Ttext 0x87800000 -o ledc.elf $^ 
	arm-linux-gnueabihf-objcopy -O binary -S ledc.elf $@ 
	arm-linux-gnueabihf-objdump -D -m arm ledc.elf > ledc.dis

%.o:%.s 
	arm-linux-gnueabihf-gcc -Wall -nostdlib -c  -o $@ $< 

%.o:%.S 
	arm-linux-gnueabihf-gcc -Wall -nostdlib -c  -o $@ $< 

%.o:%.c
	arm-linux-gnueabihf-gcc -Wall -nostdlib -c  -o $@ $<

clean:  
	rm -rf *.o ledc.bin ledc.elf ledc.dis 

第 1 行定义了一个变量 objs，objs 包含着要生成 ledc.bin 所需的材料：start.o 和 main.o，也 就是当前工程下的 start.s 和 main.c 这两个文件编译后的.o 文件。这里要注意 start.o 一定要放到 最前面！因为在后面链接的时候 start.o 要在最前面，因为 start.o 是最先要执行的文件！

第 3 行就是默认目标，目的是生成最终的可执行文件 ledc.bin，ledc.bin 依赖 start.o 和 main.o 如果当前工程没有 start.o 和 main.o 的时候就会找到相应的规则去生成 start.o 和 main.o。比如 start.o 是 start.s 文件编译生成的，因此会执行第 8 行的规则。

第 4 行是使用 arm-linux-gnueabihf-ld 进行链接，链接起始地址是 0X87800000，但是这一行 用到了自动变量“${}^{”}，“$^”的意思是所有依赖文件的集合，在这里就是 objs 这个变量的值： start.o 和 main.o。链接的时候 start.o 要链接到最前面，因为第一行代码就是 start.o 里面的，因 此这一行就相当于：

 arm-linux-gnueabihf-ld -Ttext 0X87800000 -o ledc.elf start.o main.o

第 5 行使用 arm-linux-gnueabihf-objcopy 来将 ledc.elf 文件转为 ledc.bin，本行也用到了自动变量 “$@”，“$@”的意思是目标集合，在这里就是“ledc.bin”，那么本行就相当于：

 arm-linux-gnueabihf-objcopy -O binary -S ledc.elf ledc.bin 

第 6 行使用 arm-linux-gnueabihf-objdump 来反汇编，生成 ledc.dis 文件。

第 8~15 行就是针对不同的文件类型将其编译成对应的.o 文件，其实就是汇编.s(.S)和.c 文 件，比如 start.s 就会使用第 8 行的规则来生成对应的 start.o 文件。第 9 行就是具体的命令，这 行也用到了自动变量“ $@”和“ $<”，其中“ $<”的意思是依赖目标集合的第一个文件。比如 start.s 要编译成 start.o 的话第 8 行和第 9 行就相当于：

start.o:start.s    
	arm-linux-gnueabihf-gcc -Wall -nostdlib -c -O2 -o start.o start.s  	

第 17 行就是工程清理规则，通过命令“make clean”就可以清理工程。

四、代码验证

参考烧写bin文件到sd卡并运行那篇文章