嵌入式学习——ARM(3)

LED 实验

1. 开发板介绍

(1) IMX6ULL-Mini 开发板由正点原子提供，搭载 NXP 生产 i.MX6ULL 的 SOC，主打高性能、低功耗与紧凑体积。
(2) 整个开发板由核心板与底板组成，核心板通过双列直插方式与底板连接。
(3) 核心板（六层板）：
- CPU：NXP i.MX 6ULL Cortex-A7 单核处理器，主频 528MHz（工业级）或 800MHz（商业级），BGA 封装；
- 内存：512MB DDR3L RAM，支持高速数据存取；
- 存储：8GB eMMC，支持多种启动模式（SD 卡、NAND、eMMC）；
- 屏幕：4.3 寸屏 800*480 分辨率。
(4) 底板（看了 LED 模块）：
- 红色 led 灯提供用户可控的 LED 灯；
- 蓝色 led 灯是电源指示灯；
- 510 欧姆限流电阻作用：防止电流过大保护灯珠。
关系：Cortex-A7 核心设计：ARM；i.MX6ULL SOC：NXP；IMX6ULL-Mini 开发板：正点原子。

2. 开发工具下载

(1) 安装 Visual Studio Code，汇编高亮插件：Arm Assembly。
(2) 创建工程文件夹 D:\IMX6ULL\led_asm。
(3) 创建启动代码 start.S（注意大写 S 后缀，会进行预处理，后期用到一些宏）。

3. 编写启动代码

(1) .global _start；rom：0x8000 0000，size：512M。
(2) cps 指令：
- CPS<effect> <iflags>{, #<mode>} / CPS #<mode>
- 示例：cpsid i（i f a）、cps #0x12、ldr sp, =0x820000000、cps #0x1F、ldr sp, =0x840000000、cpsie i

4. 点亮 LED 灯

（1）查阅手册（参考文档：IMX6ULL_MINI_V2.2(Mini 底板原理图).pdf、IMX6ULL 参考手册.pdf）
- (1) 初始化：
  - ① 复用功能配置：Chapter 32：IOMUX Controller (IOMUXC)，IOMUXC_SW_MUX_CTL_PAD_GPIO1_IO03：低四位（0101）；
  - ② 电气特性：Chapter 32：IOMUX Controller (IOMUXC)，IOMUXC_SW_PAD_CTL_PAD_GPIO1_IO03；
  - ③ GPIO 方向寄存器：Chapter 28：General Purpose Input/Output (GPIO)，GPIOx_GDIR。
- (2) 运行时开关灯：
  - GPIO 数据寄存器：Chapter 28：GPIO，GPIOx_DR。
（2）修改外设寄存器：
- LDR 指令格式：LDR<c> <Rt>, [<Rn>{, #+/-<imm12>}]、LDR<c> <Rt>, [<Rn>], #+/-<imm12>、LDR<c> <Rt>, [<Rn>, #+/-<imm12>]!、LDR<c> <Rt>, <label>、LDR<c> <Rt>, [PC, #-0]、LDR<c> <Rt>, [<Rn>,+/-<Rm>{, <shift>}]{!}、LDR<c> <Rt>, [<Rn>],+/-<Rm>{, <shift>}；
- STR 指令格式：STR<c> <Rt>, [<Rn>{, #+/-<imm12>}]、STR<c> <Rt>, [<Rn>], #+/-<imm12>、STR<c> <Rt>, [<Rn>, #+/-<imm12>]!、STR<c> <Rt>, [<Rn>,+/-<Rm>{, <shift>}]{!}、STR<c> <Rt>, [<Rn>],+/-<Rm>{, <shift>}；STRB：STRB<c> <Rt>, [<Rn>{, #+/-<imm12>}]、STRB<c> <Rt>, [<Rn>], #+/-<imm12>、STRB<c> <Rt>, [<Rn>, #+/-<imm12>]!；
- 示例：
  复制代码
```
ldr r0, =0x020C4068
ldr r1, =0xFFFFFFFF
str r1, [r0]
```

4. 编译代码

(1) 使用 arm-linux-gnueabihf-gcc 只汇编不链接：arm-linux-gnueabihf-gcc -c start.S -o start.o -g；
(2) 使用 arm-linux-gnueabihf-ld 链接代码到特定地址（得到可执行、可连接程序 linux executable linkable file）：arm-linux-gnueabihf-ld -Ttext 0x87800000 start.o -o start.elf；
(3) 使用 arm-linux-gnueabihf-objcopy 格式转换：arm-linux-gnueabihf-objcopy -O binary -S(去符号信息) -g(去调试信息) start.elf start.bin；
(4) 使用 arm-linux-gnueabihf-objdump 反汇编（此处只是为了阅读代码，非必要步骤）：arm-linux-gnueabihf-objdump -D start.elf > start.dis。

5. led.bin 拷贝到 TFcard

(1) 连接 SD 卡到 Ubuntu：(1) 可移动设备 (2) 右下角图标；
(2) 查看 /dev：ls /dev/sdb；
(3) 拷贝下载工具 imxdownload 到 Ubuntu 工程目录下，修改权限：chmod +777 imxdownload；
(4) 烧写程序到 SD 卡：./imxdownload start.bin /dev/sdb；注意烧写速度，如果上M的速度是不成功的，必须拔掉 USB 读卡器，重启 Ubuntu。

6. 测试

(1) 启动方式选择 SD 卡：原理图 BOOT 模块（USB 启动、SD 卡启动、板载 EMMC 启动、nandflash 启动）→ 通过拨码开关选择；
(2) 插入 SD 卡：查看开发板图找到 TFcard 插入 SD 卡；
(3) 开发板上电：保证开关弹起的状态下，插上电源适配器，按下旁边蓝色开关，查看蓝色电源灯；
(4) 观察红色 Led 灯。

7. Makefile 简化编译过程

(1) Makefile 的三要素：目标：start.bin，依赖：start.S，规则：如何产生目标：

复制代码

start.bin : start.S
    arm-linux-gnueabihf-gcc -c start.S -o start.o -g
    arm-linux-gnueabihf-ld -Ttext 0x87800000 start.o -o start.elf
    arm-linux-gnueabihf-objcopy -O binary -S -g start.elf start.bin
    arm-linux-gnueabihf-objdump -D start.elf  > start.dis

(2) 伪目标 clean（不加依赖）：rm start.o start.elf start.bin start.dis -f；
(3) 伪目标 load：./imxdownload start.bin /dev/sdb；

(4) 优化（存放变量）：

复制代码

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

start.bin : start.S
    $(CC) -c start.S -o start.o -g
    $(LD) -Ttext 0x87800000 start.o -o start.elf
    $(OBJCOPY) -O binary -S -g start.elf start.bin
    $(OBJDUMP) -D start.elf  > start.dis

clean:
    rm start.o start.elf start.bin start.dis -f

load:
    ./imxdownload start.bin /dev/sdb