看完这篇文章你就彻底懂啦｛保姆级讲解｝-----（I.MX6U驱动LED灯《使用C语言编写》） 2023.4.18

2023-05-16

前言

在上一篇文章中我们已经使用汇编语言编写LED灯实验，但是在实际项目中我们如果全部使用汇编，未免难度太大同时也增加了开发难度，这并不是我们想看到的，但是我们也不能完全逃避使用汇编，只不过是最大化的简化汇编文件的编写，大部分是用C语言开发，只是汇编用来完成C语言环境的初始化，然后从汇编跳转到C语言代码里面去。

汇编文件编写 + 分析

汇编：完成C语言环境的初始化

先上完整汇编代码：

.global _start

_start:

    mrs r0, cpsr  
    bic r0, r0, #0x1f  
    orr r0, r0, #0x13  
    msr cpsr, r0  

    ldr sp, =0X80200000  
    b main

好！按照老样子，接下来开始详细讲解每行代码的用处，以及为什么这样写！

.global _start

//相当于声明_start为全局变量

_start:

//代表程序开始运行入口

mrs r0, cpsr  
bic r0, r0, #0x1f  
orr r0, r0, #0x13  
msr cpsr, r0

//这一部分主要的作用是代表进入SVC模式，至于具体怎么设置成SVC模式的可见下面讲解：

以前的ARM处理器有7种运行型：User，FIQ，IRQ，SVC，Abort，Undef，System。其中User是非特权模式，其余6种都是特权模式，所以本篇文章中使用SVC模式。

所有的处理器模式都共用一个CPSR物理寄存器，也就意味着我们需要配置该寄存器，使其功能为SVC模式。
在这里插入图片描述
其中第0~4位为设置处理器模式控制位。具体含义如下所示：

在这里插入图片描述

所以由上图可知我们需要将M[4:0]设置为10011即可，也就是低5位。

因为我们需要使用汇编命令来访问存储器，所以需要提前介绍几个汇编命令，分别如下：

对应于上面命令mrs r0, cpsr相当于是将特殊寄存器CPSR里面的数据复制到r0中。

对应于上面命令bic r0, r0, #0x1f 相当于是
0x1f相当于0x00011111， r0 = r0 & (~0x00011111)。 ~0x00011111 = 0x11100000，所以相当于是将r0的低5位置0。

在这里插入图片描述

对应于上面命令orr r0, r0, #0x13 相当于是
0x13相当于0x00010011，r0 = r0 | 0x00010011,所以相当于是将r0的低5位置10011。

在这里插入图片描述

对应于上面命令msr cpsr, r0 相当于是经r0的值赋值给CPSR中，即至此成功配置输出模式为SVC模式。

ldr sp, =0X80200000

因为 I.MX6U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。

b main

//跳转到main函数，main函数就是C语言代码

C语言文件编写 + 分析

main.c文件

#include "main.h"
//使能 I.MX6U 所有外设时钟
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 对应的 GPIO
void led_init(void){
		/* 1、初始化 IO 复用, 复用为 GPIO1_IO03 */
    SW_MUX_GPIO1_IO03 = 0x5;
    /* 2、配置 GPIO1_IO03 的 IO 属性*/
    SW_PAD_GPIO1_IO03 = 0X10B0;
    /* 3、初始化 GPIO, GPIO1_IO03 设置为输出 */
    GPIO1_GDIR = 0X0000008;
    /* 4、设置 GPIO1_IO03 输出低电平，打开 LED0 */
    GPIO1_DR = 0X0;
}

void led_on(void){
	  /* 将 GPIO1_DR 的 bit3 清零*/
    GPIO1_DR &= ~(1<<3);
}


void led_off(void){
	 /*将 GPIO1_DR 的 bit3 置 1*/
    GPIO1_DR |= (1<<3);
}
/*
* @description : 短时间延时函数
* @param - n : 要延时循环次数(空操作循环次数，模式延时)
* @return : 无
*/
void delay_short(volatile unsigned int n){
    while(n--){}
}
/*
 * @description : 延时函数,在 396Mhz 的主频下延时时间大约为 1ms
 * @param - n : 要延时的 ms 数
 * @return : 无
 *
*/
void delay(volatile unsigned int n){
    while(n--){
        delay_short(0x7ff);
    }

}

int main(void)
{
	clk_enable(); 
	led_init(); 
	
	while(1) 
	{ 
		led_off(); 
		delay(500); 
				
		led_on(); 
		delay(500); 
	}
	
	return 0;
}

好！按照老样子，接下来开始详细讲解每行代码的用处，以及为什么这样写！

clk_enable();

//其中是使能所有的时钟

led_init();

//初始化led

led_off();

//关闭 LED

delay(500);

// 延时大约 500ms

编写Makefile文件

Makefile文件

objs := start.o main.o

ledc.bin:$(objs)
	arm-linux-gnueabihf-ld -Timx6ul.lds -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

好！按照老样子，接下来开始详细讲解每行代码的用处，以及为什么这样写！

objs := start.o main.o

//相当于定义了一个变量objs，只不过生成objs需要依赖start.o 和 main.o,但是生成start.o 和 main.o需要之后的语句来还生成。

ledc.bin:$(objs)

//生成ledc.bin需要依赖start.o 和 main.o,但是生成start.o 和 main.o需要之后的语句来还生成。

%.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 $@ $<

//相当于针对.s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。其中$@代表是目标集合，在这里代表start.o，$<代表依赖目标集合的第一个文件，这里的依赖目标集合为（start.o和main.o），所以第一个文件为start.s。至此应该生成了start.o和main.o，既然我们已经成功生成了依赖目标文件，那么下一步就是要进行链接操作。

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

//使用arm-linux-gnueabihf-ld进行链接，只不过这里的链接为我们自己编写的链接脚本，至于这个链接脚本的内容是什么，之后会做详细讲解。这里先简单介绍下功能。相当于将start.o和main.o生成ledc.elf，也就是链接文件。

arm-linux-gnueabihf-objcopy -O binary -S ledc.elf $@

//使用arm-linux-gnueabihf-objcopy来将ledc.elf文件转为ledc.bin

arm-linux-gnueabihf-objdump -D -m arm ledc.elf > ledc.dis

//使用arm-linux-gnueabihf-objdump来反汇编，生成ledc.dis文件。

clean:
	rm -rf *.o ledc.bin ledc.elf ledc.dis

//工程清理规则，通过命令make clean就可以清理工程。

编写链接脚本

脚本文件imx6ul.lds

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 = .;
}

好！按照老样子，接下来开始详细讲解每行代码的用处，以及为什么这样写！

SECTIONS

//相当于是我们C语言中的函数

. = 0X87800000;

//“.”相当于是特殊符号，即相当于是pc指针，指向了其地址，在这个代码中相当于是将代码链接到以
0X87800000为起始地址的地方。

.text :
    {
        start.o 
        main.o 
        *(.text)
    }

//.text相当于是段名，其中start.o，main.o代表可以链接到段名为.text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。

.rodata ALIGN(4) : {*(.rodata*)} 
    .data ALIGN(4) : { *(.data) }

定义了一个名为“.data”的段，然后所有文件的“.data”段都放到这里面。但是这一行多了一个“ALIGN(4)”，这是什么意思呢？这是用来对“.data”这个段的起始地址做字节对齐的，ALIGN(4)表示 4 字节对齐。也就是说段“.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_start = .; 
    .bss ALIGN(4) : { *(.bss) *(COMMON) } 
    __bss_end = .;

//所有文件中的“.bss”数据都会被放到这个里面，“.bss”数据就是那些定义了但是没有被初始化的变量。就是因为有这个特性，所以我们需要手动对.bss段进行变量清零，因此我们需要知道.bss段的起始和结束地址，这样我们直接对这段内存赋值为0即可完成清零。

最终编译验证

我们将编译出来的ledc.bin烧写到SD卡中，最终结果就是LED0就会以500ms的时间间隔亮灭。

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