嵌入式Linux裸机开发（一）基础介绍及汇编LED驱动

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前言
IMX6ULL介绍
- 主要资料
- IO表现形式
汇编LED驱动
- 原理图
- 初始化流程
- - 时钟设置
  - IO复用设置
  - 电气属性设置
  - 使用GPIO
- 编写驱动
- 编译程序
- - 编译.o文件
  - 地址链接.elf
  - 格式转换.bin
  - 反汇编（其他）
- 综合成Makefile完成一步编译
- 烧录程序
- - imxdownload
  - 准备SD卡
  - 向SD卡烧写程序

前言

现在开始正式在开发板上进行开发，仍然看的是正点原子的资料

IMX6ULL介绍

主要资料

使用的是Cortex-A7
在这里插入图片描述
点击芯片名字打开介绍，主要参考的手册是：

以及数据手册：

IO表现形式

对于一般的STM32来说，IO的表现形式为：
在这里插入图片描述
管教名为PA1，管脚的功能在倒数第二列

对于IMX6ULL，IO形式在参考手册里面，且没有上面的表格：目录列表即管教名：SNVS_TAMPER2这样格式的，是对寄存器介绍的。
在这里插入图片描述
下图的这两种，有MUX的表示本节介绍的是复用功能

配置其电气模式：就是速度、上下拉类似stm32那些

汇编LED驱动

Cortex-A汇编的功能：

初始化SOC外设
初始化DDR（一般内部ROM存放了启动代码，读取DDR配置信息，完成DDR初始化）
设置SP指针，一般指向DDR，设置好C语言环境

原理图

在这里插入图片描述

初始化流程

参考STM32的初始化过程：
在这里插入图片描述

使能GPIO时钟
设置IO复用，复用为GPIO
配置电气属性
使用

时钟设置

对IMX6ULL来说：CCM为其时钟控制
在这里插入图片描述
打开发现CCGR0-6，控制了其所有的外设时钟

有几种模式，但先直接初始化为11，所有模式下都开启，且CG0-CG15都这样，即0xfffffff

这里有地址：0x20C4068

IO复用设置

在这里插入图片描述

需要设置为0101，即复用为GPIO模式
SION寄存器，设置为默认0就行

电气属性设置

SRE(bit0)：对应图 8.1.4.2 中的 SRE，设置压摆率，当此位为 0 的时候是低压摆率，当为 1的时候是高压摆率。这里的压摆率就是 IO 电平跳变所需要的时间（高速通信就用高压摆率），要过EMC就用低压摆率。

DSE(bit5:3)：对应图 8.1.4.2 中的 DSE，当 IO 用作输出的时候用来设置 IO 的驱动能力，111驱动能力最强。
在这里插入图片描述
SPEED(bit7:6)：对应图 8.1.4.2 中的 SPEED，当 IO 用作输出的时候，此位用来设置 IO 速度

PUE(bit13)：当 IO 作为输入的时候，为 0 的时候使用状态保持器，当为 1 的时候使用上下拉。状态保持器在当外部电路断电以后此 IO 口可以保持住以前的状态。

PKE(bit12)：此位为0 时禁止上下拉/状态保持器，为 1 时使能上下拉和状态保持器。

ODE(bit11)：当 IO 作为输出的时候，此位为 0 的时候禁止开路输出，当此位为 1 的时候就使能开路输出功能。

PUS(bit15:14)：用来设置上下拉电阻的
在这里插入图片描述
HYS(bit16)：使能迟滞比较器，当 IO 作为输入功能的时候有效，用于设置输入接收器的施密特触发器是否使能。如果需要对输入波形进行整形的话可以使能此位。此位为 0 的时候禁止迟滞比较器，为 1 的时候使能迟滞比较器。

使用GPIO

在这里插入图片描述

DR：读写数据
GDIR：IO是输入还是输出
PSR：功能和输入状态下的DR寄存器一样，读取IO状态
ICR1、ICR2：中断控制寄存器，ICR1配置IO0-15，ICR2配置IO16-31

要设置 GPIO1_IO15为上升沿触发中断，那么 GPIO1.ICR1=2<<30
IMR：中断屏蔽寄存器，使能某个 GPIO 的中断，那么设置相应的位为 1 即可，反之，如果要禁止中断，那么就设置相应的位为 0，使能 GPIO1_IO00 的中断，那么就可以设置 GPIO1.MIR=1
ISR：中断状态寄存器，32 位寄存器，只要某个 GPIO 的中断发生，那么ISR 中相应的位就会被置 1
EDGE_SEL：边沿选择寄存器，设置边沿中断，这个寄存器会覆盖 ICR1 和 ICR2 的设置，同样是一个 GPIO 对应一个位。如果相应的位被置 1，那么就相当与设置了对应的 GPIO 双边沿触发。

各个地址在这里：
在这里插入图片描述
以GDIR为例子：每一位代表一个IO，IO3为1即0x8

编写驱动

.global _start   //全局start入口

_start:
    //使能所有外设时钟
    ldr r0, =0x020C4068 //CCGR0寄存器地址
    ldr r1, =0xffffffff //写入的数据
    str r1, [r0]        

    ldr r0, =0X020C406C /* 寄存器 CCGR1 */
    str r1, [r0]

    ldr r0, =0X020C4070 /* 寄存器 CCGR2 */
    str r1, [r0]

    ldr r0, =0X020C4074 /* 寄存器 CCGR3 */
    str r1, [r0]

    ldr r0, =0X020C4078 /* 寄存器 CCGR4 */
    str r1, [r0]

    ldr r0, =0X020C407C /* 寄存器 CCGR5 */
    str r1, [r0]

    ldr r0, =0X020C4080 /* 寄存器 CCGR6 */
    str r1, [r0]

    // 设置 GPIO1_IO03 复用为 GPIO
    ldr r0, =0X020E0068 /* 将寄存器 SW_MUX_GPIO1_IO03_BASE 加载到 r0 中 */
    ldr r1, =0X5 /* 设置寄存器 SW_MUX_GPIO1_IO03_BASE 的 MUX_MODE 为 5 */
    str r1,[r0]

    /* 3、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
    */
    ldr r0, =0X020E02F4 /*寄存器 SW_PAD_GPIO1_IO03_BASE */
    ldr r1, =0X10B0
    str r1,[r0]

    //设置为输出模式
    ldr r0, =0X0209C004 /*寄存器 GPIO1_GDIR */ 
    ldr r1, =0X0000008
    str r1,[r0]

    //输出低电平
    ldr r0, =0X0209C000 /*寄存器 GPIO1_DR */
    ldr r1, =0
    str r1,[r0]

    //loop循环
loop：
    b loop

编译程序

编译.o文件

在这里插入图片描述

arm-linux-gnueabihf-gcc -g -c leds.s -o leds.o

用交叉编译器进行编译，“-g”选项是产生调试信息， GDB 能够使用这些调试信息进行代码调试。“-c”选项是编译源文件，但是不链接。“-o”选项是指定编译产生的文件名字，这里我们指定 led.s 编译完成以后的文件名字为 led.o。

地址链接.elf

在STM32中，keil会链接存储的起始地址和运行地址0x80000000
我们烧写到SD卡中，上电以后 I.MX6U 的内部 boot rom 程序会将可执行文件拷贝到链接地址处，这个链接地址可以在 I.MX6U 的内部 128KB RAM 中(0X900000~0X91FFFF)，也可以在外部的 DDR 中。

拷贝到DDR中：
链接起始地址为 0X87800000。 I.MX6U-ALPHA 开发板的 DDR 容量有两种： 512MB 和256MB，起始地址都为 0X80000000，只不过 512MB 的终止地址为 0X9FFFFFFF，而 256MB 容量的终止地址为 0X8FFFFFFF。之所以选择 0X87800000 这个地址是因为后面要讲的 Uboot 其链接地址就是 0X87800000，这样我们统一使用 0X87800000 这个链接地址，不容易记混。

arm-linux-gnueabihf-ld -Ttext 0X87800000 leds.o -o leds.elf

在这里插入图片描述
最后还需要格式转换到bin文件：

arm-linux-gnueabihf-objcopy -O binary -S -g leds.elf leds.bin

格式转换.bin

arm-linux-gnueabihf-objcopy -O binary -S -g leds.elf leds.bin

“-O”选项指定以什么格式输出，后面的“binary”表示以二进制格式输出，选项“-S”表示不要复制源文件中的重定位信息和符号信息，“-g”表示不复制源文件中的调试信息。
在这里插入图片描述

反汇编（其他）

反汇编：多数是用 C 语言写的，有时候查看其汇编代码来调试，一般可以将 elf 文件反汇编

arm-linux-gnueabihf-objdump -D leds.elf > leds.dis

“-D”选项表示反汇编所有的段，反汇编完成以后就会在当前目录下出现一个名为 led.dis 文件
在这里插入图片描述

综合成Makefile完成一步编译

创建Makefile文件：

leds.bin:leds.s
	arm-linux-gnueabihf-gcc -g -c leds.s -o leds.o
	arm-linux-gnueabihf-ld -Ttext 0X87800000 leds.o -o leds.elf
	arm-linux-gnueabihf-objcopy -O binary -S -g leds.elf leds.bin
	arm-linux-gnueabihf-objdump -D leds.elf > leds.dis
clean:
	rm -rf *.o leds.bin leds.elf leds.dis