硬件开发（6）—IMX6ULL裸机—led灯

1.LED 模块硬件设计

• 用户可控 LED：红色 LED，阳极通过 510Ω 限流电阻连接到 GPIO1_IO03 引脚，阴极接地（GND）；
• 电源指示灯：蓝色 LED，直接接电源，上电即亮（无需软件控制，仅用于判断供电）
• 控制逻辑：GPIO_IO03输出低电平时，LED 两端形成电压差（VCC → 电阻 → LED → GND），电流流过点亮；输出高电平时，两端无压差，LED 熄灭。

2.LED模块软件设计

1.内核初始化：启动代码框架与关键指令

1.异常向量表

.global _start ; 声明入口符号，链接器需识别

_start: ; 异常向量表（地址 0x00000000 开始，对应复位后 PC 初始值）

        ldr pc, =_start_handler //复位异常（唯一会执行的异常入口）

        ldr pc, =_undef_handler //未定义指令异常

        ldr pc, =_svc_handler //SVC 异常（软中断）

        ldr pc, =_prefetch_handler //预取指异常

        ldr pc, =_data_handler//数据异常

        ldr pc, =_reserved_handler //预留异常

        ldr pc, =_irq_handler //IRQ 中断（外设常用）

        ldr pc, =_fiq_handler//FIQ 中断 ; 复位异常处理函数 

        

_undefined_hander:

    b _undefined_hander

_supervisor_hander:

    b _supervisor_hander

   

_prefetch_hander:

    b _prefetch_hander

   

_data_hander:

    b _data_hander

_not_use_hander:

    b _not_use_hander

_irq_hander:

    b _irq_hander  

_fiq_hander:

    b _fiq_hander

2.系统初始化：复位异常处理函数

重点指令：cps

CPS<effect> <iflags>{, #<mode>}

CPS #<mode>

<effect>:

参数值	含义	说明
ie	Interrupt Enable（使能）	允许指定类型的中断触发（仅对 IRQ/FIQ 生效）
id	Interrupt Disable（禁止）	禁止指定类型的中断触发

<iflags>:

参数值	对应中断类型	说明
i	IRQ 中断	普通外设中断（如 GPIO 中断、UART 中断、定时器中断），优先级较低
f	FIQ 中断	快速中断（如高速 ADC、紧急硬件故障），优先级较高，响应速度更快
a	All（所有）	同时控制 IRQ 和 FIQ 中断（禁止 a 即禁止所有可屏蔽中断）

<mode>:目标 CPU 工作模式（M 域编码）7种工作模式

_start_hander:   //上电触发

        

    cpsid i         //关闭普通中断，在模式转换过程中不被打扰

    cps #0x12  //irq

    ldr sp, =0x82000000  //分配irq栈地址

    

    cps #0x1F   //sys

    ldr sp, =0x84000000    //分配sys栈地址

    cpsie i        //打开普通中断

2.外设操作核心：GPIO 寄存器配置

1.确定需要配置值

寄存器名称	基地址	偏移地址	完整地址	核心功能
PAD_GPIO1_IO03	0x020E0000	0x0068	0x020E0068	配置引脚复用功能（切换为 GPIO）
PAD_GPIO1_IO03	0x020E0000	0x02F4	0x020E02F4	配置引脚电气特性
GPIO1_GDIR（方向寄存器）	0x0209C000	0x0004	0x0209C0004	配置 GPIO 为输入 / 输出
GPIO1_DR（数据寄存器）	0x0209C000	0x0000	0x0209C0000	控制 GPIO 输出

2.LED 初始化函数

led_init: 

        //配置复用功能

        GPIO ldr r0, =0x020E0068 /加载复用控制寄存器地址

        ldr r1, =0x05 //配置值

        str r1, [r0] //将配置值写入寄存器

        //配置引脚电气特性为默认值

        ldr r0, =0x020E02F4 // 加载电气特性寄存器地址

        ldr r1, =0x10B0 //配置值

        str r1, [r0]  //将配置值写入寄存器

        //配置 GPIO 方向：设为输出模式

        ldr r0, =0x0209C004//加载 GPIO1 方向寄存器地址

        ldr r1, [r0] //先读取当前配置（避免覆盖其他引脚设置）

        orr r1, r1, #(1 << 3)// 将 bit3 置 1（GPIO1_IO03 对应 bit3，1=输出）

        str r1, [r0] // 写入生效

        bx lr 

3.LED控制函数

//点亮 LED：GPIO1_IO03 输出低电平

led_on:

        ldr r0, =0x0209C000 ; 加载 GPIO1 数据寄存器地址

        ldr r1, [r0] ; 读取当前电平（避免覆盖其他引脚）

        bic r1, r1, #(1 << 3); 将 bit3 清 0（低电平，点亮 LED）

        str r1, [r0] ; 写入生效

        bx lr ;

//熄灭 LED：GPIO1_IO03 输出高电平

led_off:

        ldr r0, =0x0209C000 ; 加载 GPIO1 数据寄存器地址

        ldr r1, [r0] ; 读取当前电平

        orr r1, r1, #(1 << 3); 将 bit3 置 1（高电平，熄灭 LED）

        str r1, [r0] ; 写入生效

        bx lr ;

// 延时函数

led_delay:

        ldr r0, =0x7FFFFF ; 延时计数（528MHz 主频下，约 500ms）

loop: sub r0, r0, #1 ; 计数器减 1

        cmp r0, #0 ; 比较是否为 0

        bgt loop_delay ; 大于 0 则继续循环

        bx lr ; 主循环：实现 LED 闪烁

主函数：

        bl led_init  //初始化

        b finish

finish: //进行led亮暗变化

    bl led_on

    bl led_delay

    bl led_off

    bl led_delay

    b finish

3.编译、烧录与测试

1.编译

1.汇编（.S → .o）

将汇编代码转为目标文件

arm-linux-gnueabihf-gcc -c start.S -o start.o -g  //-c 只汇编不链接，-g 保留调试信息

2.链接（.o → .elf）

将目标文件链接到指定地址（i.MX6ULL 从 SD 卡启动时，代码加载地址为 0x87800000)

arm-linux-gnueabihf-ld -Ttext 0x87800000 start.o -o start.elf   //-Ttext 指定代码段起始地址

3.格式转换（.elf → .bin）

ELF 文件包含调试信息，需转为纯二进制文件（开发板才能识别）

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

//-O binary 指定输出格式，-S/-g 去除符号/调试信息

4.反汇编（.elf → .dis）

将 ELF 文件转为汇编代码（可选)

arm-linux-gnueabihf-objdump -D start.elf > start.dis  // -D 反汇编所有段

2.烧录

1.连接SD卡到Ubuntu

2.拷贝下载工具imxdownload到Ubuntu工程目录下

3.修改权限：改为可执行文件

chmod +777 imxdownload

4.烧写程序到SD卡

./imxdownload start.bin /dev/sdb

注：注意烧写速率，如果上M的速度是不成功的，必须拔掉USB读卡器，重启Ubuntu

编译和烧录可用makefile改写：

COPLITE=arm-linux-gnueabihf-

CC=$(COPLITE)gcc

LD=$(COPLITE)ld

OBJCOPY=$(COPLITE)objcopy

OBJDUMP=$(COPLITE)objdump

TAGRET=start

$(TAGRET).bin:$(TAGRET).S

    $(CC) -c -g $(TAGRET).S -o $(TAGRET).o

    $(LD) -Ttext 0x87800000 $(TAGRET).o -o $(TAGRET).elf

    $(OBJCOPY) -O binary -S -g $(TAGRET).elf $(TAGRET).bin

    $(OBJDUMP) -D $(TAGRET).elf > $(TAGRET).dis

clean:

    rm $(TAGRET).o $(TAGRET).elf $(TAGRET).bin $(TAGRET).dis -f

load:

    ./imxdownload $(TAGRET).bin /dev/sdb

3.测试

1.启动方式选择SD卡，如图

2.插入SD卡

3.开发板上电

4.观察红色LED灯