ARM：LED控制編程、電路原理、CPU數(shù)據(jù)手冊、位運(yùn)算、交叉編譯

2019-11-14 09:10:50

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供稿：網(wǎng)友

一、LED控制編程1、電路原理圖【底板】env/DataSheet/x6818bv2.pdf 如果讓LED1亮(D25)，找到'對應(yīng)標(biāo)號'為GPIOC12為低電平反之--------------------------------------高電平【核心板】env/DataSheet/x4418cv3_release20150713.pdf 在核心板里面'搜索標(biāo)號'GPIOC12 找到GPIOC12'導(dǎo)線接到對應(yīng)CPU的管腳'W15上，或者說接到 CPU GPIOC12管腳上。問題：運(yùn)行在ARM CORE （CPU）中的程序如何才能控制GPIOC12管教上電平的變化？答案：在CPU的說明書里面 DataSheet 文件夾中：SEC_S5P6818X_Users_Manual_PReliminary_Ver_0.00.pdf <第16章>2、CPU數(shù)據(jù)手冊--->P 56. ' I/O Function Description CPU上一共有 537 個管腳，<第16章>可用于通用GPIO的有 160 個管腳。--->P 68. W15 - Alternate Function1[功能1] - GPIOC12 - I/O>>硬件工程師使用CPU芯片時，關(guān)注CPU上的管腳>>軟件工程師使用CPU芯片時，關(guān)注'CPU內(nèi)部的特殊功能寄存器'(register)>>每隔特殊功能寄存器都是32bit' GPIO[X]00 ---> CPU手冊GPIOx 00pin--->P 757. - 16.5.1.8 GPIOxALTFN0 GPIOCALTFN0 - bit[25:24] - 01=Function1 [01=功能1，即對應(yīng)I/O功能] Address： 0xc001c020--->P 745. - 16.5.1.2 GPIOxOUTENB GPIOCOUTENB - bit[12] - 1=Output Mode [0/1=輸入/輸出功能] Address： 0xc001c004--->P 745. - 16.5.1.1 GPIOxOUT GPIOCOUT - bit[12] - 1=High Level [0/1=輸出低/高電平] Address： 0xc001c0003、C語言回顧 - register register 關(guān)鍵字 register int i; // int i; 默認(rèn)在內(nèi)存數(shù)據(jù)段中，加register關(guān)鍵字就把變量i的這所占4個字節(jié)的存儲空間放在CPU的寄存器中，可以加快變量i的訪問速度3.1 C語言指針

    int a = 100;    * (&a) = 100;    0xc001c000   // 常量    (int*)0xc001c000   // 地址    * ((int*)0xc001c000) = 0x100;   // 寫入數(shù)據(jù)，按int-4字節(jié)寫入0x100volatile 的作用，以及哪種場合需要使用該關(guān)鍵字？（課后查資料）>>表示'一個變量也許會被后臺程序意想不到的修改'。變量如果加了volatile修飾，則會從內(nèi)存重新裝載內(nèi)容，而不是直接從寄存器拷貝內(nèi)容。volatile可以保證對特殊地址的穩(wěn)定訪問。>>寄存器地址要加volatile修飾，主要是因?yàn)榧拇嫫骼锩娴?#20540;是隨時變化的。    我們讀取數(shù)據(jù)的時候，CPU直接到內(nèi)存里面取值，而不是到cache里面。    1) 并行設(shè)備的硬件寄存器；    2) 中斷服務(wù)子程序中會訪問到的非自動變量；    3) 多線程應(yīng)用中被及格任務(wù)共享的變量；例如：
    volatile int i = 10;    int a = i;    // 其他代碼，并未告訴編譯器，對i進(jìn)行過操作    int b = i;"volatile 指出i是隨時可能發(fā)生變化的，每次使用它的時候必須從i的地址中讀取，因而編譯器生成的匯編代碼會重新從i的地址讀取數(shù)據(jù)放在b中。而優(yōu)化做法是，由于編譯器發(fā)現(xiàn)兩次從i讀數(shù)據(jù)的代碼之間的代碼沒有對i進(jìn)行過操作，它會自動把上次讀的數(shù)據(jù)放在b中。而不是重新從i里面讀，這樣以來，如果i是一個寄存器變量或者表示一個端口數(shù)據(jù)就容易出錯，所以說 volatile 可以保證特殊地質(zhì)的穩(wěn)定訪問。"
    // 訪問特殊功能寄存器的時候需要加 volatile 關(guān)鍵字，正確的寫法：    a = * ((volatile unsigned int*)0xc001c000);    // 下面此條做法，不但將bit12清0，也導(dǎo)致其他的bit被清0了，錯誤！！    * ((volatile unsigned int*)0xc001c000) = 0x00;3.2 位運(yùn)算    假設(shè)需要將 0xc001c020 寄存器的[25:24]bit位設(shè)置為 01 ，    * ((volatile unsigned int*)0xc001c020) &= ~(0x03000000);  // 第一步    // 32bit :             xxxx xxxx xxxx xxxx xxxx xxxx xxxx xxxx     // 0x03000000          0000 0011 0000 0000 0000 0000 0000 0000    // ~(0x03000000)       1111 1100 1111 1111 1111 1111 1111 1111    // &= ~(0x03000000)    xxxx xx00 xxxx xxxx xxxx xxxx xxxx xxxx    * ((volatile unsigned int*)0xc001c020) |= 0x01000000;  // 第二步    //  32bit : xxxx xxxx xxxx xxxx xxxx xxxx xxxx xxxx     //                 01 ([25:24]bit)    //        0x0______01_0____0____0____0____0____0    "實(shí)際做法："    * ((volatile unsigned int*)0xc001c020) &= ~(3<<24);  // 第一步    * ((volatile unsigned int*)0xc001c020) |= (1<<24);  // 第二步<tips>$:'file a.out// file 命令可以用來分析文件的一些屬性。x86-64 是x86的64位平臺運(yùn)行。4. 編碼    vi led.c/** 代碼演示 **/#define  GPIOC_OUT     *((volatile unsigned int*)0xc001c000)#define  GPIOC_OUTENB  *((volatile unsigned int*)0xc001c004)#define  GPIOC_ALTFN0  *((volatile unsigned int*)0xc001c020)void delay (unsigned int); void led_test (void) {    // 配置對應(yīng)管腳為GPIO功能    GPIOC_ALTFN0 &= ~ (3 << 24); // clear bit 24,25    GPIOC_ALTFN0 |= (1 << 24); // set bit 24    // 選擇為輸出功能    GPIOC_OUTENB |= (1 << 12); // OUTPUT    while (1) {        // 亮 - 輸出低電平        GPIOC_OUT &= ~ (1 << 12); // clear bit 12        delay (0x1000000);        // 滅 - 輸出高電平        GPIOC_OUT |= (1 << 12); // set bit 12        delay (0x1000000);    }}// delay函數(shù)的實(shí)現(xiàn)不能放前面，只能先聲明后實(shí)現(xiàn)void delay (unsigned int n) {    unsigned int i = 0;    for (i = n; i != 0; i--); // CPU執(zhí)行空操作來耗時}5. arm編譯器
5.1 安裝arm交叉編譯器>>位置：/home/tarena/workdir/arm-linux-gcc/    'arm-cortex_a9-eabi-4.7-eglibc-2.18.tar.gz    權(quán)限不夠時解決方法：    1> $:' sudo ...    2> $:' sudo chmod +w /opt/ -R    3> $:' sudo chmod 777 /opt/ -R    // 將交叉編譯器tar包文件拷貝到/opt/下，在此文件夾下解壓縮    $:'cd ~/opt/    $:'sudo cp ~/workdir/arm..<table>/arm... .tar.gz .    $:'sudo tar xvf *.gz>>位置：/opt/arm-cortex_a9-eabi-4.7-eglibc-2.18/bin/    'arm-cortex_a9-linux-gnueabi-gcc    $:'vi ~/.bashrc>>添加：<shift + g> // 添加到文件尾    'PATH=$PATH:/opt/arm-cortex_a9-eabi-4.7-eglibc-2.18/bin    $:'source ~/.bashrc5.2 編譯程序希望編譯出來的程序不使用共享庫 （因?yàn)槭锹惆澹?nbsp;   1)編譯    $:'arm-cortex_a9-linux-gnueabi-gcc -c -nostdlib led.c -o led.o    2)連接    $:'arm-cortex_a9-linux-gnueabi-ld -nostdlib -nostartfiles -Ttext=0x48000000 -eled_test led.o -o led        // -no stdlib 不連接標(biāo)準(zhǔn)庫文件        // -no startfiles 不連接系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)啟動文件        // -Ttext 指定代碼段的起始地址        // -e 指定入口點(diǎn)函數(shù)，默認(rèn)找_start    3)去掉附加信息，生成二進(jìn)制文件    $:'arm-cortex_a9-linux-gnueabi-objcopy -O binary led led.bin    $:' file led.bin<tips>$:'arm-cortex_a9-linux-gnueabi-readelf -d a.out// 顯示可執(zhí)行文件a.out文件中所需的共享庫.so信息$:'arm-cortex_a9-linux-gnueabi-objdump -S led// 反匯編的命令，查看文件的具體的函數(shù)及信息6. 下載運(yùn)行:  X6818# 命令行    $:' cp led.bin /tftpboot/    X6818#:'tftp 48000000 led.bin   // uboot下數(shù)字都識別為十六進(jìn)制    X6818#:' go led.bin<tips>執(zhí)行tftp 48000000 led.bin 時 Ubuntu-server報(bào) T..T..T...時需重啟服務(wù)器：$:'sudo /etc/init.d/tftpd-hpa restart補(bǔ)充：編程錯誤>>語法錯誤：    '只關(guān)注只解決第一個錯誤。邏輯錯誤：    ' printf / gdb    1. 是不是硬件問題？        env/led.bin放進(jìn)去，燈亮硬件沒問題（或者換到別人電腦上試一試）    2. 如果是軟件問題，怎么查？        修改led.c的邏輯        讓對應(yīng)管腳一直輸出高電平        拿萬用表量一下對應(yīng)的管腳上是否是高電平。env/BCompare-3.3.4.14431.zip   // 工具，對比文件夾和文件里面不同之處<tips>vi中的命令模式下：e ../xxx.c    // 在vi中直接打開別的文件練習(xí)：    1. LED1和LED2交替閃爍。（理清楚今天的整個流程，看手冊，理流程）    2. beep蜂鳴器的控制管腳相關(guān)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備：'led1 - GPIOC12 - W15 - Function1    GPIOCALTFN0 - 0xc001c020 - bit[25:24] - 01=Function1 (I/O功能)    GPIOCOUTENB - 0xc001c004 - bit[12] - 1=Output Mode (輸出功能)    GPIOCOUT - 0xc001c000 - bit[12] - 1=High Level (0/1 低高電平)'led2 - GPIOC7 - AE21 - Function1    GPIOCALTFN0 - 0xc001c020 - bit[15:14] - 01    GPIOCOUTENB - 0xc001c004 - bit[7] - 1    GPIOCOUT - 0xc001c000 - bit[7] - 1'led3 - GPIOC11 - W14 - Function1    GPIOCALTFN0 - 0xc001c020 - bit[23:22] - 01    GPIOCOUTENB - 0xc001c004 - bit[11] - 1    GPIOCOUT - 0xc001c000 - bit[11] - 1'led4 - GPIOB26 - MCU_SPI_WP AC25 - Function1 (暫略)/** 代碼演示 **/#define GPIOC_ALTFN0  *((volatile unsigned int*)0xc001c020)#define GPIOC_OUTENB  *((volatile unsigned int*)0xc001c004)#define GPIOC_OUT     *((volatile unsigned int*)0xc001c000)void delay (unsigned int);void led_run (void) {    // 配置GPIOC管腳    // led1 25:24    GPIOC_ALTFN0 &= ~ (3 << 24);    GPIOC_ALTFN0 |= (1 << 24);    // led2 15:14    GPIOC_ALTFN0 &= ~ (3 << 14);    GPIOC_ALTFN0 |= (1 << 14);    // led3 23:22    GPIOC_ALTFN0 &= ~ (3 << 22);    GPIOC_ALTFN0 |= (1 << 22);    // 設(shè)置輸出功能    GPIOC_OUTENB |= (1 << 12);    GPIOC_OUTENB |= (1 << 11);    GPIOC_OUTENB |= (1 << 7);     for (;;) {        GPIOC_OUT &= ~ (1 << 12); // led1        delay (0x800000);        GPIOC_OUT &= ~ (1 << 11); // led2         delay (0x800000);        GPIOC_OUT &= ~ (1 << 7); // led3        delay (0x800000);        GPIOC_OUT |= (1 << 12);         delay (0x800000);        GPIOC_OUT |= (1 << 11);         delay (0x800000);        GPIOC_OUT |= (1 << 7);         delay (0x800000);    }   }void delay (unsigned int n) {    unsigned int i;    for (i = n; i; --i);}    2. beep蜂鳴器的控制' beep蜂鳴器 - PWM2[GPIOC14] - AD12 - Function2    GPIOCALTFN0 - 0xc001c020 - bit[29:28] - 10=Function2 (I/O功能)    GPIOCOUTENB - 0xc001c004 - bit[14] - 1=Output Mode (輸出功能)    GPIOCOUT - 0xc001c000 - bit[14] - 1=High Level (0/1 低高電平)
/** 代碼演示 **/#define GPIOC_ALTFN0  *((volatile unsigned int*)0xc001c020)#define GPIOC_OUTENB  *((volatile unsigned int*)0xc001c004)#define GPIOC_OUT     *((volatile unsigned int*)0xc001c000)void delay (unsigned int);void beep_run (void) {    // 配置GPIO管腳    GPIOC_ALTFN0 &= ~(3 << 28);    GPIOC_ALTFN0 |= (2 << 28);    // 設(shè)置輸出功能    GPIOC_OUTENB |= (1 << 14);    for (;;) {        GPIOC_OUT &= ~(1 << 14); // 低電平 - 鳴叫        delay (0x2000000);        GPIOC_OUT |= (1 << 14); // 高電平 - 不叫 (無延時和停止蜂鳴效果)        delay (0x2000000);    }   }void delay (unsigned int n) {    unsigned int i;    for (i = n; i; --i);}