硬件开发2-ARM裸机开发2-I.MX6ULL-main点灯

一、利用main函数调用外设接口 - led

1、配置好启动文件：start.S；

1. 其内部包含（按顺序记录）：
   1. 配置异常向量表，并封装跳转异常向量表情况的函数
   2. 模式切换与栈指针初始化
      1. 切换到IRQ模式并设置其栈指针
      2. 切回SYS/USER模式并设置其栈指针
   3. 调b main

2、main函数

1. 封装寄存器地址封装、灯初始化、灯亮、灯暗、灯延时的函数
2. 在main函数内部调用函数接口                       

关键字：volatile：

        防止被修饰的变量会被 “意外修改”，禁止编译器对该变量进行优化

3、编译：

//定义交叉编译工具链的前缀和工具

COPLITE=arm-linux-gnueabihf-

CC=$(COPLITE)gcc

LD=$(COPLITE)ld

OBJCOPY=$(COPLITE)objcopy

OBJDUMP=$(COPLITE)objdump

//列出目标与依赖文件target

OBJS=start.o main.o

TARGET=led

//.S（汇编）和.c（C语言）文件编译为.o目标文件（后者源文件，前者目标文件）
%.o : %.S

    $(CC) -c -g $^ -o $@        //$^表示：所有依赖文件(%.S %.c)   $@表示：目标文件(%.o)

%.o : %.c

    $(CC) -c -g $^ -o $@

//链接->二进制文本->反汇编
$(TARGET).bin:$(OBJS)

    $(LD) -Ttext 0x87800000 $(OBJS) -o $(TARGET).elf

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

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

clean:

    rm $(OBJS) $(TARGET).elf $(TARGET).bin $(TARGET).dis -f

load:

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

4、小点：

• sp寄存器
  • 概念：
    • ARM架构中，SP寄存器（Stack Pointer，栈指针寄存器）：是用于管理函数调用、中断处理等场景中栈操作的核心寄存器；
    • 有效RAM范围内（如0x80000000~0x90000000）
  • 功能：   
    • SP寄存器指向当前栈顶的内存地址，能够动态进行处理压栈和弹栈
    • 属于满减栈，保存函数调用的返回地址、局部变量、中断现场信息等

5、代码实现：

start.S

main.c

makefile

6、优化1.0 - 配置时钟

改动：在main.c中配置了时钟寄存器

7、优化2.0 - 添加硬件寄存器定义和驱动库文件

改动：在main.c中，添加硬件寄存器定义和驱动库文件，

（1）GPIO方向寄存器

• ARM架构中，GPIO方向寄存器（GDIR）的每个bit控制一个引脚（bit3对应GPIO1_IO03）。
• |= (1 << 3) 将bit3置1，配置为输出模式，符合硬件要求的原子性位操作（避免影响其他引脚）

（2）GPIO1->DR 位操作注释：

开漏/推挽输出：
DR寄存器bit3直接驱动引脚电平：

• DR &= ~(1 << 3) 输出低电平（LED点亮，假设共阳极接法）

• DR |= (1 << 3) 输出高电平（LED熄灭）

8、优化3.0 将功能性函数分离

改动：将有关led的函数封装，放入 led.c led.h

9、makefile

二、唤醒蜂鸣器

操作类似：进行优化，进行了BSP工程管理

1、BSP工程管理

    1.project ：存放必要程序

    2.imx6ull ：存放NXP提供的i.mx6ull头文件

    3.bsp ：存放硬件外设相关功能模块

    4.Makefile： 需要遍目录

如下图所示

2、链接脚本(.lds)

（1）概要

        使用BSP进行工程管理时，makefile就要升级了，同时也需要写一个链接脚本，保证插电启动时，首先运行的是start.S。

        明确链接器：代码段、数据段、BSS 段的存放地址和顺序(为 I.MX6ULL 启动做准备）

        start.S(启动代码)放在最前面，且需初始化BSS段（未初始化全局变量清 0）

（2）规则

1）内存布局定义核心结构

链接脚本的核心是SECTIONS命令块，用于定义程序各段在内存中的布局：

SECTIONS {
    /* 各段定义 */
}

2）关键要素分类说明

- 定位计数器与起始地址

• . = 0x87800000;
  • 使用定位计数器(.)设置起始链接地址
  • 示例中设置为I.MX6ULL的SD启动地址
  • 后续段将从这个地址开始依次排列

- 代码段(.text)处理

.text : {
    obj/start.o      /* 必须首先放置启动文件 */
    *(.text)        /* 收集所有目标文件的.text段 */
}

• 确保启动代码(start.o)位于最前
• 通配符*(.text)收集所有.text段

- 数据段组织

段类型	语法示例	作用	对齐要求
只读数据段	.rodata ALIGN(4) : {*(.rodata*)}	存放常量数据(如字符串)	4字节对齐
已初始化数据	.data ALIGN(4) : {*(.data)}	存放已初始化全局/静态变量	4字节对齐
未初始化数据	.bss ALIGN(4) : {*(.bss)}	存放未初始化全局/静态变量	4字节对齐

- BSS段特殊处理

__bss_start = .;     /* 定义BSS起始符号 */
.bss ALIGN(4) : {
    *(.bss)          /* 标准BSS段 */
    *(COMMON)        /* 公共块数据 */
}
__bss_end = .;       /* 定义BSS结束符号 */

• 需要显式定义起止符号供启动代码使用
• 必须包含COMMON段
• 通常需要4字节对齐

- 对齐控制

• ALIGN(4)指令确保段起始地址4字节对齐
• 对齐操作对32位处理器至关重要
• 可防止内存访问越界和性能下降

3）完整要素流程图

SECTIONS
│
├─ 定位计数器设置(.=0x87800000)
│
├─ .text段
│   ├─ 强制包含start.o
│   └─ 收集所有.text段
│
├─ .rodata段(ALIGN4)
│
├─ .data段(ALIGN4)
│
├─ BSS段处理
│   ├─ __bss_start标记
│   ├─ .bss段(ALIGN4)
│   │   ├─ 标准.bss
│   │   └─ COMMON块
│   └─ __bss_end标记

4）代码示例解释

3、代码实现

start.S

imx6ull.lds

beep.c  beep.h

main.c

makefile