Linux之ARM（IMX6U）裸机C语言LED驱动实验--驱动编写,编译

简介

在开始部分用汇编来初始化一下 C 语言环境，比如初始化 DDR、设置堆栈指针 SP 等等，当这些工作都做完以后就可以进入 C 语言环境，也就是运行 C 语言代码，一般都是进入 main 函数。所以我们有两部分文件要做：

①、汇编文件

汇编文件只是用来完成 C 语言环境搭建。

②、C 语言文件

C 语言文件就是完成我们的业务层代码的，其实就是我们实际例程要完成的功能

1.汇编文件初始化C语言运行环境

设置处理器进入 SVC 模式

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

2.设置SP指针

设置 SVC 模式下的 SP 指针=0X80200000，因为 I.MX6U-ALPHA 开发 板 上 的 DDR3 地 址 范 围 是 0X80000000~0XA0000000(512MB) 或 者0X80000000~0X90000000(256MB)，不管是 512MB 版本还是 256MB 版本的，其 DDR3 起始地址都是 0X80000000。由于 Cortex-A7 的堆栈是向下增长的，所以将 SP 指针设置为 0X80200000，因此 SVC 模式的栈大小 0X80200000-0X80000000=0X200000=2MB， 2MB 的栈空间已经很大了，如果做裸机开发的话绰绰有余。

3.跳转到C语言

使用b指令，跳转到C语言函数，比如main函数

4.汇编实现

.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 */

2. 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

/*定义要使用的寄存器*/

#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 

*/

#define SW_MUX_GPIO1_IO03 *((volatile unsigned int *)0X020E0068)

#define SW_PAD_GPIO1_IO03 *((volatile unsigned int *)0X020E02F4)

/*

* GPIO1相关寄存器

*/

#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

在 main.c里面输入代码：

#include "main.h"

/*使能外设时钟*/

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灯*/

void led_init(void)

{

    SW_MUX_GPIO1_IO03 = 0x5; /*复用为GPIO--IO03 */

    SW_PAD_GPIO1_IO03 = 0x10B0;  /*设置GPIO__IO03电器属性*/

    GPIO1_GDIR = 0x8; //设置为输出

    GPIO1_DR = 0x0;

}

/*短延时*/

void delay_short(volatile unsigned int n)

{

    while(n--){}

}

/*

 * 延时  一次循环大概是1ms 在主频396MHz

 * n:延时ms数

*/

void delay(volatile unsigned int n)

{

    while (n--)

    {

        delay_short(0x7ff);

    }

}

/*打开LED灯*/

void  led_on(void)

{

    GPIO1_DR &= ~(1<<3); //bit3清零

}

/*关闭LED灯*/

void led_off(void )

{

    GPIO1_DR |= (1<<3);  //bit3置1

}

int main() 

{

    clk_enable();  //使能外设时钟

    led_init(); //初始化LED

  //  led_off();  

    while(1)

    {

        led_off();  

        delay(500);

        led_on();

        delay(500);

    }

    return 0;

}

main.c 文件里面一共有 7 个函数，这 7 个函数都很简单。 clk_enable 函数是使能CCGR0~CCGR6 所控制的所有外设时钟。 led_init 函数是初始化 LED 灯所使用的 IO，包括设置IO 的复用功能、 IO 的属性配置和 GPIO 功能，最终控制 GPIO 输出低电平来打开 LED 灯。led_on 和 led_off 这两个函数看名字就知道，用来控制 LED 灯的亮灭的。 delay_short()和 delay()这两个函数是延时函数， 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，所以 delay()函数我们可以用来完成 ms 延时。

main 函数就是我们的主函数了，在 main 函数中先调用函数 clk_enable()和 led_init()来完成时钟使能和 LED 初始化，最终在 while(1)循环中实现 LED 循环亮灭，亮灭时间大约是 500ms。

3.编译

1.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 “ @”和“@”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。

4.烧写到SD卡并验证