《Cortex-M0权威指南》之Cortex-M0编程入门

嵌入式系统编程入门 

微控制器是如何启动的

　　为了保存编译号的二进制程序代码，大多数的现代微控制器都会包含片上flash存储器。有些微控制器还可能有一个独立的启动ROM，里面装有Bootloader程序。微控制器启动后，再执行flash的用户程序前，Bootloader会首先运行。

　　在复位流程中，处理器会取出MSP的初始化值和复位向量，然后开始执行复位处理，这些信息都放在一个叫做启动代码的程序文件中。启动代码中的复位处理可能还会旅行初始化的职责，比如时钟控制电路和锁相环PLL的初始化。有些情况下，系统初始化的工作是放在C程序的main()函数中进行的。

　　对于用C开发的应用程序，在进入主流程之前，启动代码已经开始执行，并且对应用程序用到的变量和内存等进行初始化。启动代码无需编程者担心，C开发工具会将其自动插入程序映像中。

　　执行完C启动代码后，应用程序就开始执行了，应用程序通常包含下面几个部分：

• 硬件初始化（如时钟，PLL和外设）

• 应用程序的处理部分

• 中断服务程序

　　另外，应用程序可能会用到C语言库，此时，C编译器/链接器会将所需要的库函数加入编译好的程序映像中。

　　硬件初始化可能会涉及到一系列的外设、系统控制寄存器和中断控制器。如果在复位处理时没有进行处理，系统时钟控制和PLL此时也需要进行初始化。外设初始化完成后，程序就可以继续执行应用程序部分了。

嵌入式程序设计

　　应用程序处理流程的实现方式如下：

• 轮询，如图4-4

• 中断驱动，如图4-5

• 轮询和中断组合使用，如图4-6

• 处理并发任务（操作系统），如图4-7

　　对于复杂的应用程序，可以使用实时操作系统（RTOS）。RTOS将处理器时间划分为多个时间片，在有多个应用进程运行时，只有一个进程会获得时间片。使用RTOS，需要有定时器产生周期性的中断请求，当一个时间片的时间到时，RTOS的任务调度器会由定时器中断触发，调度器判断是否需要执行上下文切换。如果需要进行上下文切换，调度器会暂停当前执行的任务，并切换到下一个准备就绪的任务。

输入和输出

　　在许多嵌入式系统中，输入或输出可能会局限与简单的电子接口，如uart、IO、LCD、SD卡等，这些接口由微控制器的外设控制。

　　Cortex-M0的寄存器映射到了系统空间，并且它们还控制这外设，外设的典型初始化步骤如下：

1. 配置时钟控制回路，使能外设的时钟信号，如果有必要的话，初始化相应的引脚。在许多低功耗控制器中，时钟信号被分为了多路，而且为了降低功耗，它们可以单独开关。大多数时钟信号默认都是关闭的，配置外设前需要使能相应的时钟。有些情况下，还可能需要使能外设总线系统的时钟。

2. 配置IO口。大多数控制器的引脚都是复用的，需要对IO引脚进行相应的功能配置。

3. 配置外设。大多数外设有自己的控制寄存器，为了确保外设工作正常，需要对寄存器进行配置。

4. 配置中断。如果外设操作需要中断处理，需要配置中断控制器（NVIC）。

开发流程

 　　在嵌入式开发中，可以使用C、汇编、C和汇编混合编程。程序代码的生成流程如下图所示。

　　C/汇编通过对应的编译器生成相应的目标文件，链接器脚本加载分散的目标文件生成可执行映像。

　　混合编程的实现是因为C编译器提供了内联汇编器，以便在C程序文件中内联汇编代码。

C和汇编的选择

程序映像详解

　　Cortex-M0的程序映像一般包括以下几部分:

• 向量表

• C启动代码

• 程序代码（应用程序代码和数据）

• C库代码（C库函数的程序代码，链接时插入）