imx6ull-裸机学习实验2——C语言版LED灯实验

花小璇学linux2025-07-09 23:29

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汇编文件start.s

C语言程序代码

main.h

main.c

编译代码

Makefile

链接脚本

下载验证

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在学习实验1------汇编LED灯实验中，我们分别介绍了LED0驱动的硬件原理图，imx6ull驱动GPIO的方法（复用、属性配置、8个相关的寄存器），还有时钟配置的6个寄存器。为了点亮LED0，我们使能时钟、配置IO属性、编写汇编代码、使用gcc工具编译代码、烧写并验证程序，这些基础知识不熟悉的宝子们可以回看上一篇博客，本章不再赘述。

我们使用的是正点原子的开发板im6ull，这一讲我们就使用C语言版本，来开启我们的点灯之旅。

汇编文件start.s

学过stm32的同学们就知道，它有一个启动文件如startup_stm32f10x_hd.s，主要目的就是为了完成c语言环境的搭建。那么，我们也准备一个start.s文件来实现这个目的。

cpp 复制代码 
​

_start:



	/* 进入SVC模式 */

	mrs r0, cpsr

	bic r0, r0, #0x1f 	/* 将r0寄存器中的低5位清零，也就是cpsr的M0~M4 	*/

	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 					*/



	ldr sp, =0X80200000	/* 设置栈指针			 */

	b main				/* 跳转到main函数 		 */

​

  1. 定义一个全局标号_start

  2. 设置处理器进入SVC模式。CPSR 是当前程序状态寄存器，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。将CPSR寄存器的低5位设置为0x13 (10011).

  1. 设置栈指针为0X80200000，也就是将栈空间设置为2MB，因为ddr起始地址是0X80000000，

0X80200000-0X80000000=0X200000=2MB

  1. 跳转到main函数

C语言程序代码

main.h

在头文件中，我们以宏定义的形式定义了要使用到的所有寄存器：时钟使能相关寄存器CCR，GPIO的复用和属性配置寄存器、GPIO相关的8个寄存器。寄存器的名称和地址是根据参考手册来的，可以参考上一讲对这些寄存器的描述。

cpp 复制代码 
#ifndef __MAIN_H

#define __MAIN_H


/*  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)


#endif

main.c

main.c里的代码和汇编原理一样。

首先使能所有外设时钟：

cpp 复制代码 
/* @description	: 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GPIO1_03 , 先配置IO口复用为GPIO，再配置IO属性，设置为输出模式，默认状态为低电平也就是开灯。

cpp 复制代码 
/*
 * @description	: 初始化LED对应的GPIO
 * @param 		: 无
 * @return 		: 无
 */
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;
}

然后将开灯/关灯的代码，封装成相应的函数：

cpp 复制代码 
/*
 * @description	: 打开LED灯
 * @param 		: 无
 * @return 		: 无
 */
void led_on(void)
{
	/* 
	 * 将GPIO1_DR的bit3清零	 
	 */
	GPIO1_DR &= ~(1<<3); 
}

/*
 * @description	: 关闭LED灯
 * @param 		: 无
 * @return 		: 无
 */
void led_off(void)
{
	/*    
	 * 将GPIO1_DR的bit3置1
	 */
	GPIO1_DR |= (1<<3);
}

为了直观显示开灯、关灯的展示效果，正点原子的例程还编写了一个软件延时函数：

cpp 复制代码 
/*
 * @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);
	}
}

最后是我们不可或缺的main函数：实现一个500ms循环开关灯的一个效果。

cpp 复制代码 
/*
 * @description	: mian函数
 * @param 	    : 无
 * @return 		: 无
 */
int main(void)
{
	clk_enable();		/* 使能所有的时钟		 	*/
	led_init();			/* 初始化led 			*/

	while(1)			/* 死循环 				*/
	{	
		led_off();		/* 关闭LED   			*/
		delay(500);		/* 延时大约500ms 		*/

		led_on();		/* 打开LED		 	*/
		delay(500);		/* 延时大约500ms 		*/
	}

	return 0;
}

编译代码

上一讲中，我们编写的makefile可以很方便地来编译led.s文件，但这一讲增加了好几个文件，我们的操作也应该升级了，下面开始升级版makefile和链接脚本。自动化才是生产力嘛~

Makefile

bash 复制代码 
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 -O2 -o $@ $<
	
%.o:%.S
	arm-linux-gnueabihf-gcc -Wall -nostdlib -c -O2 -o $@ $<
	
%.o:%.c
	arm-linux-gnueabihf-gcc -Wall -nostdlib -c -O2 -o $@ $<
	
clean:
	rm -rf *.o ledc.bin ledc.elf ledc.dis

  1. 定义一个变量objs，objs 包含着要生成 ledc.bin 所需的材料： start.o 和 main.o

  2. ledc.bin，默认目标，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 的时候就会找到相应的规则去生成 start.o 和 main.o

  1. makefile语法，自动变量**"\^"**，"^"的意思是所有依赖文件的集合。

在这里就是 objs 这个变量的值： start.o 和 main.o。

使用 arm-linux-gnueabihf-ld 进行链接，链接起始地址是 0X87800000，翻译为：

arm-linux-gnueabihf-ld -Ttext 0X87800000 -o ledc.elf start.o main.o

  1. makefile语法，自动变量**"@"**，"@"的意思是目标集合。

在这里就是"ledc.bin"

使用 arm-linux-gnueabihf-objcopy 来将 ledc.elf 文件转为 ledc.bin，翻译为：

arm-linux-gnueabihf-objcopy -O binary -S ledc.elf ledc.bin

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

  2. makefile语法，自动变量**"\<"** ，"<"的意思是依赖目标集合的第一个文件。

针对不同的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

  1. -Wall 是一个常用的警告参数，它会开启 GCC 编译器的大部分常见警告选项。使用 -Wall 可以帮助开发者发现代码中潜在的问题，提高代码的质量。

-nostdlib是 GCC 提供的一个编译选项，用于在链接阶段禁止使用标准系统启动文件和库。它主要用于需要完全控制程序运行环境的场景，当使用 -nostdlib 时，编译器不会自动链接标准 C 库（如 libc）或启动文件（如 crt1.o、crti.o 等）。这意味着程序中需要的所有功能，包括启动代码和库函数，都需要由开发者自行提供。

  1. clean, 工程清理规则，通过命令"make clean"就可以清理工程。

链接脚本

在上面的 Makefile 中我们链接代码的时候使用如下语句：

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

这一点都不灵活！来写一个链接脚本吧~

链接脚本主要用于链接的，用于描述文件应该如何被链接在一起形成最终的可执行文件。其主要目的是描述输入文件中的段如何被映射到输出文件中，并且控制输出文件中的内存排布。比如我们编译生成的文件一般都包含 text 段、 data 段等等。

bash 复制代码 
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 = .;
}

  1. 设置定位计数器为0X87800000，因为我们的链接地址就是0X87800000

  2. ".text"是段名，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。

设置链接到开始位置的文件为start.o

  1. ALIGN(4)表示 4 字节对齐.

  2. "__bss_start"和"__bss_end"是符号，用来保存.bss 段的起始地址和结束地址。

有了链接脚本后，需要对我们的makefile做一下小小的修改：

bash 复制代码 
arm-linux-gnueabihf-ld -Ttext 0X87800000 -o ledc.elf $^

这一行修改为下面的样式：

bash 复制代码 
arm-linux-gnueabihf-ld -Timx6ul.lds -o ledc.elf $^

其实就是将-T 后面的 0X87800000 改为 imx6ul.lds，表示使用 imx6ul.lds 这个链接脚本文件。

下载验证

代码写好后就执行make命令编译，使用软件 imxdownload 将编译出来的 ledc.bin 烧写到 SD 卡中。

注意事项：

  1. 给予 imxdownload 可执行权限，，一般chmod 777。

  2. 烧写前查看sd卡是否已正常连接上虚拟机，确认一下设备名。

  3. 查看烧写速度是否正常，确保已烧录到SD卡中。

4.将SD卡插入到开发板上，确认拨码开关正确，然后复位开发板，观察现象。

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