阿尔法点亮LD灯(二) C语言

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前言

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提示：以下是本篇文章正文内容

一、C语言环境搭建

阿尔法开发板没有像STM32那样有着已经写好的底层（C语言环境搭建，寄存器初始化…), 我们一般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 ，然后就可以进入C语言运行环境，进入main()函数，执行工作。

1.设置处理器模式

设置阿尔法处于SVC模式（Supervisor(SVC) 超级管理员模式，特权模式，供操作系统使用）下

CPSR(程序状态寄存器)：该寄存器包含了条件标志位、中断禁止位、当前处理器模式标志等一些状态位以及一些控制位

所以要使用SVC模式，我们要设置CPSR寄存器的bit4-0，也就是M[4:0]为10011=0X13

CPSR不是普通的寄存器读写不能用LDR，读写状态寄存器必须用到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）

@进入SVC模式 
mrs r0, cpsr
bic r0, r0, #0x1f 	@将r0寄存器中的低5位清零，为了不影响其他位 	
orr r0, r0, #0x13 	@r0或上0x13,表示使用SVC模式					
msr cpsr, r0		@将r0 的数据写入到cpsr_c中 					

2.设置SP指针

Sp可以指向内部RAM，也可以指向DDR将其指向DDR

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

设置指令：

ldr sp, =0X80200000	@设置栈指针

注：这里并没有初始化DDR， 前面我们知道DCD 数据包含了 DDR 配置参数， 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

3.跳转main

使用b指令，跳转到main函数

b main		@跳转到main函数 

二、C语言编写

1.寄存器设置

使用C语言来编程，还要定义寄存器的地址

/* 
 * 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)

volatile 关键字是一种类型修饰符，声明的类型变量表示可以被某些编译器未知的因素更改

volatile 提醒编译器它后面所修饰的变量随时都有可能改变，因此编译后的程序每次需要存储或读取这个变量的时候，都会直接从变量地址中读取数据

如果没有 volatile 关键字，则编译器可能优化读取和存储，可能暂时使用寄存器中的值，如果这个变量由别的程序更新了的话，将出现不一致的现象

所以volatile关键字声明的变量，编译器对访问该变量的代码就不再进行优化，从而可以提供对特殊地址的稳定访问

(volatile unsigned int *)0X020C4068: 将地址0X020C4068强制转化为int型指针
*((volatile unsigned int *)0X020C4068): 指向该地址的值的变量

以上代码都可以写在main.h里面

2.主程序编写

主程序的编写和前面汇编编写的流程一样：
1.使能 GPIO 对应的时钟

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;
}

2.设置寄存器 IOMUXC_SW_MUX_CTL_PAD_XX_XX，设置 IO 的复用功能，使其复用为 GPIO 功能

3.设置寄存器 IOMUXC_SW_PAD_CTL_PAD_XX_XX，设置 IO 的上下拉、速度的属性

4.配置 GPIO，设置输入/输出、是否使用中断、默认输出电平

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;
}

三、编译下载

1.编写Makefile

Makefile 里面是由一系列的规则组成的，规则格式

目标…… : 依赖文件集合……
<\t>命令 1
<\t>命令 2
(必须有一个Tab键）

Makefile自动化变量

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

变量 objs， objs 包含着要生成 ledc.bin 所需的文件： 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
注：链接时 start.o 要在最前面，因为 start.o 是最先要执行的文件

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 就会找到相应的规则去生成 start.o 和 main.o

$^的意思是所有依赖文件的集合，指 objs 变量的值：start.o 和 main.o
$@的意思是目标集合，指“ledc.bin”
$<的意思是依赖目标集合的第一个文件

2.链接脚本

使用Makefile编译整个工程时需要我们指定链接的地址，

arm-linux-gnueabihf-ld -Ttext 0X87800000 -o ledc.elf $^

通过-Ttext,所有的文件都会链接到0X87800000为起始地址的区域

其实，我们还可以将不同的数据链接到指定的区域（段），这就需要使用到链接脚本

假设代码要被链接到 0X10000000 地址，数据要被链接到0X30000000

SECTIONS
{
    
    
	. = 0X10000000;
	.text : {
    
    *(.text)}
	. = 0X30000000;
	.data ALIGN(4) : {
    
     *(.data) }
	.bss ALIGN(4) : {
    
     *(.bss) }
}

SECTIONS：关键字，后面有一对大花括号
每个命令是一个带有参数的关键字或者一个对符号的赋值，使用分号分隔命令

特殊符号“.”：在链接脚本里叫做定位计数器，默认的定位计数器为 0

一般编译出来的代码都包含在 text、 data、 bss 和 rodata 这四个段内
.text是段名，后面的冒号是语法要求必须有，也要有空格隔开，冒号后面的大括号里面填上要链接到“.text” 这个段里面的所有文件，
*(.text)中的 *是通配符，表示所有输入文件的.text段都放到.text中

同样的，.data也同样是一个段，ALIGN(4)表示 4 字节对齐，也就是说.data的起始地址要能被 4 整除，一般常见的都是 ALIGN(4)或者 ALIGN(8)，也就是 4 字节或者 8 字节对齐

.bss段存放没有被初始化的变量

本工程中的链接脚本

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 = .;
}

注：设置链接到开始位置的文件为start.o，因为 start.o 里面包含着第一个要执行的指令，所以一定要链接到最开始的地方

__bss_start和__bss_end只是一个符号，保存.bss 段的起始地址和结束地址，其值为定位符“.”，要对.bss 段的变量清零的（没有初始化的数据），因此需要知道.bss 段的起始和结束地址，这样我们直接对这段内存赋 0 即可完成清零

同时.bss 段的起始地址和结束地址就保存在“__bss_start”和“__bss_end”中，可以直接在汇编或者 C 文件里面使用这两个符号

然后在修改Makefile文件，将ld链接命令修改为如下命令

arm-linux-gnueabihf-ld -Timx6ul.lds -o ledc.elf $^

3.程序下载

将汇编工程中的imxdownload拷贝到该工程下

使用imxdownload下载到SD卡
查看SD挂载磁盘命令

ls /dev/sd*

下载命令

./imxdownload ledc.bin /dev/sdb

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总结

提示：这里对文章进行总结：