ARM裸机笔记
ARM启动代码中做的事
Cortex‑A7裸机，上电首先执行启动汇编，完成硬件、内核模式、栈、缓存初始化，最后跳转C语言main函数。
- 设置异常向量表
将复位、未定义指令、软中断、预取中止、数据中止、IRQ、FIQ异常的跳转指令放在内存起始处，发生异常CPU自动跳转到对应偏移地址执行。 - 异常向量表地址重映射
把异常向量表重映射到程序链接地址0x87800000，告诉Cortex‑A7内核从此处读取异常向量。 - 为不同处理器工作模式分配栈指针SP
ARM7/A7有多种工作模式：管理模式、IRQ中断模式、FIQ模式、系统模式。
每种模式拥有独立SP栈寄存器；在汇编里给IRQ模式、System模式设置栈空间，中断发生才能正常入栈保存寄存器。
ARM默认是满减栈，STMFD入栈、LDMFD出栈。
- 使能IRQ内核总中断
修改CPSR程序状态寄存器，打开内核层面IRQ中断开关；注意：GIC外设中断还需要单独使能，此处只是内核允许接收IRQ。 - 清零BSS段
BSS段存放初始化为0/未初始化的全局、静态变量；BSS段在bin文件中不占空间，汇编需要手动把BSS内存区域全部置0，防止随机脏数据。 - 打开I‑CACHE指令缓存，关闭D‑CACHE数据缓存
CP15协处理器控制Cache：
- I‑Cache：指令高速缓存，打开，CPU取指令速度大幅提升；
- D‑Cache：数据高速缓存，裸机下关闭，避免IO寄存器访问被缓存优化出现异常。
- 跳转到C语言main函数执行
使用bl main，把返回地址存入LR，正式进入C语言裸机业务代码。
关键指令补充：
MRS：读取CPSR特殊寄存器到通用寄存器；MSR：把通用寄存器写回CPSR，用来切换工作模式、开关中断。stmfd sp!,{r0‑r12,lr}：中断入栈保护现场；ldmfd sp!,{r0‑r12,lr}：中断出栈恢复现场。
中断系统（GIC V2，IMX6ULL）
GIC是ARM提供的通用中断控制器，Cortex‑A7使用GIC V2，IMX6ULL硬件支持160路中断源。
GIC中断三大类
- SPI共享外设中断：各类外设产生（GPIO、EPIT、GPT、UART、I2C），多核之间可以共享处理。
- PPI私有中断：属于单个CPU内核，用于核间通信，和外部外设无关。
- SGI软件中断：SVC/swi指令软件触发，多用于操作系统。
IMX6ULL外部中断完整流程（以GPIO按键为例）
- 外设侧寄存器配置（GPIO模块）
GPIOx_ICR：配置中断触发方式：上升沿 / 下降沿 / 高电平 / 低电平；GPIOx_IMR：中断掩码，使能该引脚中断；GPIOx_ISR：中断状态标志位，写1清除中断标志。
- GIC中断控制器配置
- 设置该中断源优先级；
- GIC Distributor层使能对应中断；
- 内核响应中断
外设产生中断信号送给GIC；GIC转发给Cortex‑A7内核。CPU进入IRQ异常模式，跳转到异常向量表IRQ入口。 - 中断服务处理
- 读
C_IAR寄存器，获取发生中断的中断号； - 根据中断号调用对应外设中断处理函数；
- 处理完成，将中断号写入
C_EOIR，通知GIC本次中断处理完毕； - 恢复寄存器现场，返回被打断的程序。
中断优先级：IMX6ULL共32级优先级0~31，数字越小优先级越高。
定时器（EPIT / GPT）
EPIT定时器
32位自减计数器，两种工作模式：
- Free‑Running 自由运行模式：计数器到0后自动重装载最大值0xFFFFFFFF；
- Set‑and‑Forget 设置遗忘模式：计数到0，只重装载一次加载寄存器的值。
GPT定时器
32位自增计数器：
- 输出比较：可以输出PWM方波；
- 输入捕获：测量外部脉冲高/低电平时间，测脉冲宽度。
按键软件消抖：利用定时器延时，跳过机械按键抖动时间段再读取IO电平，代替硬件RC电容消抖。
时钟系统
IMX6ULL外部输入晶振：24M无源晶振
- PLL锁相环：实现倍频，把低频外部晶振提升到高频内核时钟；
- PFD相位分数分频器：进一步做倍频、分频；
- Prescale预分频器：对时钟做整数分频。
IMX6ULL核心时钟配置目标
- ARM内核时钟：528MHz
- AHB_CLK_ROOT：132MHz 高速总线时钟（AHB总线，高速外设：DDR、USB）
- IPG_CLK_ROOT：66MHz
- PERCLK_CLK_ROOT：66MHz
总线划分：
- AHB高速总线：高速外设 DDR、网卡、USB；
- APB外设总线：低速外设 GPIO、UART、定时器、I2C。
每个外设都有CCGR时钟门控寄存器，使用外设前必须打开时钟，否则外设不工作。
UART 通用异步收发器
UART：全双工、串行、异步通信 。
信号线：
- TXD：发送；RXD：接收；
- RTS_B 请求发送、CTS_B清除发送：硬件流控，防止接收缓冲区溢出丢数据，裸机一般不用。
UART通信帧格式
空闲状态：总线高电平
1bit起始位（低电平） → 8bit数据位 → 可选校验位 → 1bit停止位（高电平）
常用配置：
115200‑8‑N‑1：波特率115200，8数据位，无校验，1停止位。
电气标准对比
| 项目 | TTL | RS232 | RS485 |
|---|---|---|---|
| 信号 | 单端 | 单端 | 差分A/B |
| 电平 | 0~3.3V / 0~5V | ±3~±15V | A‑B压差 |
| 最大距离 | <5m | 15m | 1200m |
| 双工 | 全双工 | 全双工 | 半双工 |
| 节点 | 点对点 | 点对点 | 总线多节点 |
| 抗干扰 | 弱 | 一般 | 强工业环境 |
| 芯片 | IO口 | MAX232 | MAX485 |
UART编程要点
- CCM打开UART外设时钟；
- IOMUXC引脚复用，把IO配置成TXD/RXD功能，配置电气属性；
- 设置波特率寄存器（分频、采样因子）；
- 设置帧格式：数据位、停止位、校验；
- 使能发送器、接收器；
- 两种收发方式：
- 轮询模式：不断查询发送/接收状态标志寄存器，判断是否可以发送、是否收到数据；简单，CPU占用高；
- 中断模式：收到数据/发送缓冲区空触发中断，在中断服务函数处理收发，CPU效率更高。
UART异步含义：收发双方没有公共时钟信号线，依靠预先约定的波特率来采样数据；波特率误差不能太大，否则乱码。