ARM汇编学习笔记（四）：i.MX6ULL裸机开发：从汇编点灯到C语言BSP工程管理

前言

在上一篇文章中，我们完成了汇编语言的LED点灯实验。今天我们将进一步优化，用C语言重写LED驱动，引入SDK头文件，编写蜂鸣器驱动，并使用BSP工程管理方式组织代码，最后通过链接脚本控制程序布局。

本文涉及的知识点较多，建议按顺序阅读：

volatile关键字与寄存器地址定义
C语言点灯实现
Makefile优化
寄存器访问方式优化（结构体封装）
SDK头文件的使用
蜂鸣器驱动编写
BSP工程管理
链接脚本编写

一、volatile关键字

在嵌入式开发中，volatile是一个非常重要的关键字。它告诉编译器：

这个变量的值可能会被程序之外的因素改变，每次访问都必须从内存中重新读取，不能优化。

对于寄存器操作，必须使用volatile修饰，否则编译器可能会将多次读写优化掉，导致程序行为异常。

c 复制代码

#define P2 *((volatile unsigned char*)0x80)

二、C语言点灯实现

2.1 定义寄存器地址

方式一：宏定义直接映射

c 复制代码

#define CCM_CCGR0 *((unsigned int *)0x020C4068)
#define CCM_CCGR1 *((unsigned int *)0x020C406C)
#define CCM_CCGR2 *((unsigned int *)0x020C4070)
#define CCM_CCGR3 *((unsigned int *)0x020C4074)
#define CCM_CCGR4 *((unsigned int *)0x020C4078)
#define CCM_CCGR5 *((unsigned int *)0x020C407C)
#define CCM_CCGR6 *((unsigned int *)0x020C4080)

#define IOMUXC_SW_MUX_CTL_PAD_GPIO1_IO03    *((unsigned int *)0x020E0068)
#define IOMUXC_SW_PAD_CTL_PAD_GPIO1_IO03    *((unsigned int *)0x020E02F4)
#define GPIO1_DR                            *((unsigned int *)0x0209C000)
#define GPIO1_GDIR                          *((unsigned int *)0x0209C004)

2.2 编写驱动函数

c 复制代码

void clock_init(void)
{
    CCM_CCGR0 = 0xFFFFFFFF;
    CCM_CCGR1 = 0xFFFFFFFF;
    CCM_CCGR2 = 0xFFFFFFFF;
    CCM_CCGR3 = 0xFFFFFFFF;
    CCM_CCGR4 = 0xFFFFFFFF;
    CCM_CCGR5 = 0xFFFFFFFF;
    CCM_CCGR6 = 0xFFFFFFFF;
}

void led_init(void)
{
    IOMUXC_SW_MUX_CTL_PAD_GPIO1_IO03 = 0x05;
    IOMUXC_SW_PAD_CTL_PAD_GPIO1_IO03 = 0x10B0;
    GPIO1_GDIR |= (1 << 3);
}

void led_on(void)
{
    GPIO1_DR &= ~(1 << 3);
}

void led_off(void)
{
    GPIO1_DR |= (1 << 3);
}

void led_delay(unsigned int time)
{
    while (time--);
}

三、优化Makefile

makefile 复制代码

COMPLITER = arm-linux-gnueabihf-
CC = $(COMPLITER)gcc
LD = $(COMPLITER)ld
OBJCOPY = $(COMPLITER)objcopy
OBJDUMP = $(COMPLITER)objdump

OBJS = start.o main.o
TARGET = led

%.o : %.S
	$(CC) -c $^ -o $@ -g

%.o : %.c
	$(CC) -c $^ -o $@ -g

$(TARGET).bin : $(OBJS)
	$(LD) -Ttext 0x87800000 $^ -o $(TARGET).elf
	$(OBJCOPY) -O binary -S -g $(TARGET).elf $@
	$(OBJDUMP) -D $(TARGET).elf > $(TARGET).dis

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

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

注意：原文件中COMPLITER拼写有误，正确应为COMPILER，这里保留原样以便对照，实际使用建议修正。

四、优化寄存器访问方式

当寄存器数量较多时，使用宏定义会显得冗长。我们可以用结构体封装一组连续的寄存器：

c 复制代码

struct GPIO_t
{
    unsigned int DR;
    unsigned int DGIR;
    unsigned int PSR;
    unsigned int ICR1;
    unsigned int ICR2;
    unsigned int IMR;
    unsigned int ISR;
    unsigned int EDGE_SEL;
};
#define GPIO1 (*((struct GPIO_t *)0x0209C000))

这样访问寄存器就像访问结构体成员一样自然：GPIO1->DR、GPIO1->GDIR。

小提示：结构体成员DGIR应为GDIR（General Direction Register），原笔记中拼写有误，实际开发中需以参考手册为准。

五、使用SDK头文件

5.1 SDK简介

NXP官方提供了i.MX6ULL的SDK包，路径为IMAX6ULL/SDK/。虽然完整的SDK是一个IDE（类似Keil），需要额外的下载器、仿真器，但在裸机开发中，我们只需要它的头文件即可。

5.2 构建新工程

新建文件夹led_sdk
拷贝led_c中的start.S、main.c、Makefile
拷贝SDK目录下所有头文件到新工程
熟悉关键头文件，如GPIO_Type

5.3 利用SDK编写点灯程序

c 复制代码

void clock_init(void)
{
    CCM->CCGR0 = 0xFFFFFFFF;
    CCM->CCGR1 = 0xFFFFFFFF;
    CCM->CCGR2 = 0xFFFFFFFF;
    CCM->CCGR3 = 0xFFFFFFFF;
    CCM->CCGR4 = 0xFFFFFFFF;
    CCM->CCGR5 = 0xFFFFFFFF;
    CCM->CCGR6 = 0xFFFFFFFF;
}

void led_init(void)
{
    IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_GPIO1_IO03_GPIO1_IO03, 0);
    IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_GPIO1_IO03_GPIO1_IO03, 0x10B0);
    GPIO1->GDIR |= (1 << 3);
}

void led_on(void)
{
    GPIO1->DR &= ~(1 << 3);
}

void led_off(void)
{
    GPIO1->DR |= (1 << 3);
}

void led_flicker(void)
{
    GPIO1->DR ^= (1 << 3);
}

使用SDK后，代码可读性和可维护性大幅提升。

六、蜂鸣器驱动编写

蜂鸣器电路使用S8550 PNP型三极管 作为开关，基极低电平导通。

c 复制代码

/* beep.c */
void beep_init(void)
{
    IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_GPIO1_IO03_GPIO1_IO03, 0); /* 根据实际引脚修改 */
    IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_GPIO1_IO03_GPIO1_IO03, 0x10B0);
    GPIO1->GDIR |= (1 << 3);
    beep_off();
}

void beep_on(void)
{
    GPIO1->DR &= ~(1 << 3);  /* PNP：低电平导通 */
}

void beep_off(void)
{
    GPIO1->DR |= (1 << 3);
}

七、BSP工程管理

随着外设增多，代码需要模块化管理。推荐如下目录结构：

复制代码

project/          存放必要程序
    main.c
    start.S
imx6ull/          存放NXP提供的i.MX6ULL头文件
    cc.h
    core_ca7.h
    fsl_common.h
    fsl_iomuxc.h
    MCIMX6Y2.h
bsp/              存放硬件外设相关功能模块
    led.c  led.h
    beep.c beep.h
Makefile          需要遍历目录

Makefile需要支持多目录编译，可通过wildcard、VPATH等实现。

八、链接脚本

链接脚本imx6ull.lds在链接阶段为连接器提供"蓝图"。关键点：启动代码必须在进入C语言第一条指令前，将.bss和.COMMON段清零。

ld 复制代码

SECTIONS
{
    . = 0x87800000;
    .text :
    {
        obj/start.o
        *(.text)
    }
    .rodata ALIGN(4) : {*(.rodata*)}
    .data ALIGN(4) : {*(.data)}

    __bss_start = .;
    .bss ALIGN(4) : {*(.bss) *(.COMMON)}
    __bss_end = .;
}

对应在start.S中需要添加清零.bss段的代码：

asm 复制代码

ldr r0, =__bss_start
ldr r1, =__bss_end
mov r2, #0
bss_loop:
    cmp r0, r1
    strlt r2, [r0], #4
    blt bss_loop

九、总结

本文从汇编点灯进阶到C语言驱动，核心要点：

知识点	说明
volatile	防止编译器优化寄存器访问
寄存器定义	宏定义或结构体封装
SDK头文件	只用头文件，不用完整IDE
BSP管理	按project/imx6ull/bsp分层
链接脚本	指定入口、段布局、bss清零

下一步可以尝试：

按键输入驱动
中断控制器配置
时钟树详细配置

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参考

NXP i.MX6ULL参考手册
正点原子/野火i.MX6ULL裸机教程