嵌入式Linux裸机开发（二）C语言LED驱动

系列文章目录

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前言

前面学习了如何用汇编LED驱动，现在学习如何用汇编构建C语言环境，完成C语言的LED驱动。

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介绍

在开发STM32F103的时候，启动文件 startup_stm32f10x_hd.s 这个汇编文件就是完成 C 语言环境搭建的，当然还有一些其他的处理，比如中断向量表等等。

STM32F103的启动文件解析

Stack_Size EQU 0x00000400   

		   AREA STACK, NOINIT, READWRITE, ALIGN=3
Stack_Mem SPACE Stack_Size
__initial_sp

; <h> Heap Configuration
; <o> Heap Size (in Bytes) <0x0-0xFFFFFFFF:8>
; </h>

Heap_Size EQU 0x00000200

		  AREA HEAP, NOINIT, READWRITE, ALIGN=3
__heap_base
Heap_Mem SPACE Heap_Size
__heap_limit
*******************省略掉部分代码***********************
Reset_Handler PROC
			EXPORT Reset_Handler [WEAK]
			IMPORT __main
			IMPORT SystemInit
			LDR R0, =SystemInit
			BLX R0
			LDR R0, =__main
			BX R0
			ENDP

Stack_Size ，首先设置栈的大小为 0X400=1024 字节
__initial_sp，就是初始化 SP 指针
Heap_Size ，设置堆的大小
Reset_Handler PROC，复位中断服务函数，STM32 复位完成后会执行
SystemInit完成其他初始化工作
__main， __main 是库函数，其会调用 main()函数

IMX6U汇编C语言环境

这里我们不考虑中断服务函数

设置处理器模式

设置IMX6ULL处于SVC模式，即CPSR寄存器的bit4-bit0为10011，读写状态寄存器需要用到MRS 和MSR。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。

设置SP指针

• SP可以指向内部RAM，也可以指向DDR，我们指向DDR。512MB的范围0x80000000~0x9FFFFFFF。
• 栈大小，0x200000=2MB。2MB的栈空间很大了，裸机开发够用了。
• 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。
• 这里没有没有初始化 DDR3 的代码，却将 SVC 模式下的 SP 指针设置到了 DDR3 的
  地址范围中，是因为DCD数据包含了DDR配置参数， I.MX6U内部的 Boot ROM 会读取 DCD 数据中的 DDR 配置参数然后完成 DDR 初始化的。

跳转到C语言

使用b指令，跳转到C语言函数，比如main函数。

实现流程

启动文件

创建start.s启动文件：

.global _start  		/* 全局标号 */

/*
 * 描述：	_start函数，程序从此函数开始执行，此函数主要功能是设置C
 *		 运行环境。
 */
_start:

	/* 进入SVC模式 */
	mrs r0, cpsr
	bic r0, r0, #0x1f 	/* 将r0寄存器中的低5位清零，也就是cpsr的M0~M4 	*///位清除
	orr r0, r0, #0x13 	/* r0或上0x13,表示使用SVC模式					*///或
	msr cpsr, r0		/* 将r0 的数据写入到cpsr_c中 					*/

	ldr sp, =0X80200000	/* 设置栈指针			 */
	b main				/* 跳转到main函数 		 */

C语言驱动文件

main.h

#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 *)0X020C406C)

#define CCM_CCGR2 			*((volatile unsigned int *)0X020C4070)
#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

main.c

#include "main.h"
/*
 * @description	: 使能I.MX6U所有外设时钟
 * @param 		: 无
 * @return 		: 无
 */
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;
}
/*
 * @description	: 初始化LED对应的GPIO
 * @param 		: 无
 * @return 		: 无
 */
void led_init(void)
{
	/* 1、初始化IO复用 */
	SW_MUX_GPIO1_IO03 = 0x5;	/* 复用为GPIO1_IO03 */

	/* 2、、配置GPIO1_IO03的IO属性	
	 *bit 16:0 HYS关闭
	 *bit [15:14]: 00 默认下拉
     *bit [13]: 0 kepper功能
     *bit [12]: 1 pull/keeper使能
     *bit [11]: 0 关闭开路输出
     *bit [7:6]: 10 速度100Mhz
     *bit [5:3]: 110 R0/6驱动能力
     *bit [0]: 0 低转换率
     */
	SW_PAD_GPIO1_IO03 = 0X10B0;		

	/* 3、初始化GPIO */
	GPIO1_GDIR = 0X0000008;	/* GPIO1_IO03设置为输出 */

	/* 4、设置GPIO1_IO03输出低电平，打开LED0 */
	GPIO1_DR = 0X0;
}

/*
 * @description	: 打开LED灯
 * @param 		: 无
 * @return 		: 无
 */
void led_on(void)
{
	/* 
	 * 将GPIO1_DR的bit3清零	 
	 */
	GPIO1_DR &= ~(1<<3); 
}

/*
 * @description	: 关闭LED灯
 * @param 		: 无
 * @return 		: 无
 */
void led_off(void)
{
	/*    
	 * 将GPIO1_DR的bit3置1
	 */
	GPIO1_DR |= (1<<3);
}

/*
 * @description	: 短时间延时函数
 * @param - n	: 要延时循环次数(空操作循环次数，模式延时)
 * @return 		: 无
 */
void delay_short(volatile unsigned int n)
{
	while(n--){}
}

/*
 * @description	: 延时函数,在396Mhz的主频下
 * 			  	  延时时间大约为1ms
 * @param - n	: 要延时的ms数
 * @return 		: 无
 */
void delay(volatile unsigned int n)
{
	while(n--)
	{
		delay_short(0x7ff);
	}
}

/*
 * @description	: mian函数
 * @param 	    : 无
 * @return 		: 无
 */
int main(void)
{
	clk_enable();		/* 使能所有的时钟		 	*/
	led_init();			/* 初始化led 			*/

	while(1)			/* 死循环 				*/
	{	
		led_off();		/* 关闭LED   			*/
		delay(500);		/* 延时大约500ms 		*/

		led_on();		/* 打开LED		 	*/
		delay(500);		/* 延时大约500ms 		*/
	}

	return 0;
}

delay_short()函数是靠空循环来实现延时的，delay()是对 delay_short()的简单封装， 在 I.MX6U 工作在 396MHz(Boot ROM 设置 的 396MHz) 的主频的时候，delay_short(0x7ff)基本能够实现大约 1ms 的延时。

链接脚本文件

在 Makefile 同目录下新建一个名为“imx6ul.lds”的文件

SECTIONS{
	. = 0X87800000;
	.text :
	{
		start.o 
		main.o 
		*(.text)
	}
	.rodata ALIGN(4) : {*(.rodata*)}     
	.data ALIGN(4)   : { *(.data) }    
	__bss_start = .;    
	.bss ALIGN(4)  : { *(.bss)  *(COMMON) }    
	__bss_end = .;
}

Makefile

objs := start.o main.o   #ledc.bin依赖这两个文件

ledc.bin:$(objs)         # ledc.bin是目标文件
	arm-linux-gnueabihf-ld -Timx6ul.lds -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 -O2 -o $@ $<
	
%.o:%.S
	arm-linux-gnueabihf-gcc -Wall -nostdlib -c -O2 -o $@ $<
	
%.o:%.c
	arm-linux-gnueabihf-gcc -Wall -nostdlib -c -O2 -o $@ $<
	
clean:
	rm -rf *.o ledc.bin ledc.elf ledc.dis

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！

下载

chmod 777 imxdownload //给予 imxdownload 可执行权限，一次即可
./imxdownload ledc.bin /dev/sdd //烧写到 SD 卡中，不能烧写到/dev/sda 或 sda1 设备里面

注意，当你有地方写错但运行Makefile之后，要把所有生成的文件删除，不然你再运行Makefile的时候，可能会依据上次生产的.o文件运行。