arm裸机编程.docx

1、arm裸机编程在windows下的工具：ARM公司：ARM DS-5：armV5、armV6、armV7。Keil MDK-ARM：arm7、arm9、M、R4。RVDS：RealView Development Studio，已被DS-5取代。在Linux下工具：编辑器：vi编译器：arm-linux-gcc工具：makefile-CPU架构和资源：1.CPU Core：（cpu核心）32KB I/D cache 1MGhzL2 cache 512kbNEON2.System peripheral：时钟系统定时器RTC：Real-Time Clock，实时时钟Timer with PWM：带

2、有脉冲宽度调制电路控制的定时器Watachdog timer：看门狗定时器PLL：倍频器（锁相环）DMA：Direct Memory Access，直接内存存取ADC：Analog-to-Digital Converter，模拟/数字转换器。Keypad：键盘Touch Screen:触屏3.Connectivity：Audio IF：（音频处理）IIS：Internet Information Services，互联网信息服务PCM：Pulse Code Modulation，脉冲编码调制SPDIF：Sony/Philips Digital Interface Format，SONY、PHI

3、LIPS数字音频接口AC97：Audio Codec97 ，AC97软声卡Storage IF：（扩展存储）MMC：MultiMedia Card，世界上最小的Flash Memory存贮卡SD：Secure Digital Memory Card，安全数码卡ATA：Advanced Technology Attachment，硬盘接口技术，全球硬盘标准Connectivity：（接口）USB Host/OTGUARTIICSPI：serial peripheral interfaceModem IF：modem interfaceGPIO4.Multimedia:（多媒体）Camera IF

4、：camera interfaceMIPI（DSIMCSIS） : Mobile Industry Processor Interface, 移动产业处理器接口DSIM:CSIS:CSI:Channel State Information ,信道状态信息MFC: Multi Format Codec, 多格式编码器2D VG/3D graphics engine:图形处理引擎JPEG:Image Rotator:NTSC:National Television Standards Committee,国家电视标准委员会PAL:电视广播制式HDMI:High Definition Multime

5、dia Interface,高清晰度多媒体接口TV out:Video DAC:TFT LCD:5.Memory interface:（自带存储）SRAM/ROM（cpu内部存储）OneNAND（扩展存储）NOR（扩展存储）（没有）NAND（SLC/MLC） （扩展存储）LPDDR1/OneDRAM/LPDDR2/DDR2（内存，DRAM、SDRAM）6.Power Management:（电源管理）7.Multi layer AHB/AXI Bus:（高速总线，cpu核心和外围的接口）Internal SRAM 96Kb（内部的静态的随机存储器）(二级高速缓存)（IRAM、ISRAM）Int

6、ernal ROM 64Kb （内部的随机存储器）（固件）（IROM）Crypto Engines（系统安全）237个多功能输入输出口，142个存储器口；34组通用管脚分组，2组存储器借口管脚分组。GPIO：控制146个GPIO中断；控制32个外部中断；237多功能输入输出口；控制除了GPH0-3之外的所有管脚在睡眠模式的状态。-裸板编程.s：纯汇编.S：兼容C的汇编编程步骤：看电路原理图，知道硬件电路工作原理。找到硬件对应的CPU管脚。查看CPU手册，找到对应的管脚控制器。编写启动程序start.S编写头文件.h和源文件.c编写makefile文件烧写程序到开发板编程用到的寄存器一般都是特殊

7、功能寄存器SFR：0xE000_00000xFFFF_FFFF(512MB)。-代码的重定位程序有两个地址：程序的当前地址：程序在运行时所处的当前地址。程序的链接地址：程序运行时应该位于的地址，编译程序时可以指定链接地址。对于裸机编程，只拷贝启动设备（sd或nand）中的前16KB代码到IRAM的BL1中，如果代码超过16KB，需要用前16KB的代码将整个程序拷贝到DRAM中，然后跳转到DRAM中运行程序，这就叫做重定位。可以将不超过16KB的代码重定向到iSRAM中的其他地址，而不一定要从0xD0020010开始；也可以将超过16KB的代码重定位到DRAM中的某个地址。重定位到IRAM或重定

8、位到DRAM程序中需要进行3步操作完成重定位：1.重定位2.清bss3.跳转在makefile中指定链接地址：-T FILE arm-linux-ld 的 -T选项 可以指定一个链接脚本arm-linux-ld -Tsdram.lds -o sdram.elf $ #DRAM链接脚本：程序链接时的参考文件，扩展名一般为.lds，以DRAM为例：*SECTIONS . = 0x0; .text : start.o * (.text) .data : * (.data) bss_start = .; .bss : * (.bss) bss_end = .;*链接脚本语法：. = 0x0;表示程序的

9、链接地址；.表示当前地址。后面表示各个段的内容，*表示所有文件；start.o表示代码段需要和入口函数start.o合并。start和end记录bss段的起始地址和结束地址，在汇编程序中调用。-第一个裸机程序LED测试看电路原理图，LED测试电路工作原理。找到LED对应的CPU管脚。查看CPU手册，找到对应的管脚控制器。GPIO控制LED，在三星官方手册查找GPIO：四个LED分别用的GPIO的GPJ2_0-3；GPJ2有8个管脚GPJ2n（n=0-7）；GPJ2有六个寄存器GPJ2CON 0表示GPJ2_0管脚，由3:0四位控制该管脚的作用；GPJ2CON1表示GPJ2_1,由4:7四位控制

10、，以此类推，共32位，控制八个管脚。CON控制寄存器有32位：0xE020_02800000 = Input0001 = Output0010 = MSM_DATA00011 = KP_COL10100 = CF_DATA00101 = MHL_D70110 1110 = Reserved1111 = GPJ2_INT0/ 设置GPJ2CON的bit0:15，配置GPJ2_0/1/2/3引脚为输出功能 ldr r1, =0xE0200280 ldr r0, =0x00001111 str r0, r1GPJ2DAT7:0表示八个管脚由7:0八位控制；每一位控制一个管脚。DAT数据寄存器有8位：

11、0xE020_02841：高电平0：低电平/ 设置GPJ2DAT的bit0:3，使GPJ2_0/1/2/3引脚输出低电平，LED亮 ldr r1, =0xE0200284 mov r0, #0 str r0, r1/ 设置GPJ2DAT的bit0:3，使GPJ2_0/1/2/3引脚输出高电平，LED灭 ldr r1, =0xE0200284 mov r0, #0xf str r0, r1在c中定义和使用寄存器#define GPJ2CON (*(volatile unsigned long *) 0xE0200280)#define GPJ2DAT (*(volatile unsigned l

12、ong *) 0xE0200284)void led_blink()/ LED闪烁 GPJ2CON = 0x00001111;/ 配置引脚 while(1) GPJ2DAT = 0;/ LED on delay(0x100000); GPJ2DAT = 0xf;/ LED off delay(0x100000); *汇编点亮led源程序汇编程序：见led_s中的start.S*Makefile文件：led.bin: start.oarm-linux-ld -Ttext 0x0 -o led.elf $arm-linux-objcopy -O binary led.elf led.binarm-

13、linux-objdump -D led.elf led_elf.disgcc mkv210_image.c -o mkmini210./mkmini210 led.bin 210.bin%.o : %.Sarm-linux-gcc -o $ $ -c%.o : %.carm-linux-gcc -o $ $ -c clean: rm *.o *.elf *.bin *.dis f将led测试程序烧写到SD卡的write2sd脚本：sudo dd iflag=dsync oflag=dsync if=210.bin of=/dev/sdb seek=1执行./write2sd后210.bin文

14、件会被烧写到sd卡的扇区1中，sd卡的起始扇区为0，一个扇区的大小为512byte，sd启动时，IROM里的固化代码是从扇区1开始拷贝代码的。-烧写裸机程序：1.用dd烧写到sd卡烧写到SD卡：sudo dd iflag=dsync oflag=dsync if=XXX.bin of=/dev/sdb seek=1友善的板子需要用sdflasher将sd卡隔出一个无格式区，然后烧写到这个区域。注意：程序中要实现添加一个16byte的头。2.用minitools直接烧写minitools直接用usb就可以进行烧写，不需要使用串口控制。minitools烧写程序有两种方法：直接烧写到DRAM；烧写

15、到NAND；直接烧写到DRAM中运行：需要从已经烧写了superboot的sd卡启动，同时设置为usb传输模式；烧写裸机程序到DRAM中的地址为0x200000000x3F5FFFFF的区域运行，共502MB空间；其他10mb空间用来运行superboot。uboot来初始化内存和搬运代码。烧写到NAND中：需要从已经烧写了superboot的sd卡启动，同时设置为usb传输模式；superboot会烧写到nand，用来加载裸机程序；快速启动后，superboot会把裸机程序拷贝到DRAM的0x20000000地址处，然后跳转到给地址运行裸机程序。当设置为从nand启动时（需要烧写裸机程序同时

16、烧写uboot），nand中的superboot会引导裸机程序到nand中运行。注意：在makefile中要指定程序运行地址（在内存中运行）：arm-linux-ld -Ttext 0x20000000 -o led.elf $程序不能在nand中运行，只能在内存中运行。-手动关闭看门狗编程看门狗用于监控cpu的运行，保证在故障干扰情况下能尽快回复正常，看门狗和定时器都能定时，而定时器不能发出复位信号，看门狗可以发出复位信号，在启动时IROM会自动关闭看门狗；这里学习手动关闭看门狗(关闭复位功能)。看数据手册得到看门狗的寄存器信息：看门狗定时器有四个寄存器：WTCON：控制寄存器；0xE270

17、0000WTDAT：数据寄存器；0xE2700004WTCNT：计数寄存器；0xE2700008WTCLRINT：中断清除寄存器；0xE270000CWTCON控制寄存器有32位：0xE27000000: Reset enable/disable0:disable the reset function of the watchdog timer.1:asserts reset signal of the S5PV210 at watchdog timer-out. / 关闭看门狗 ldr r0, =0xE2700000 mov r1, #0 str r1, r0-控制I cache（协处理器）

18、cache：在主存和cpu通用寄存器之间设置了一类高速的容量小的存储器，把正在执行的指令地址附近的一部分指令或数据从主存调入到这类存储器，供cpu在一段时间使用，提高程序运行速度。这种介于主存和cpu之间的高速小容量存储器就是cache。常见的cache包括icache和dcache。系统刚上电时，cache中的内容是无效的，并且cache的功能是关闭的，往cp15协处理器中的寄存器1的bit12写入1可以启动icache，写入0可以停止icache。往cp15的协处理器中的寄存器1的bit2写入1可以启动dcache，写入0可以停止dcache。dcache必须在mmu被启动后才能被启动，裸

19、机编程一般不启动mmu。/ 打开icache可提高运行速度#ifdef CONFIG_SYS_ICACHE_OFF/ clear bit 12 (I) I-cachebic r0, r0, #0x00001000#else/ set bit 12 (I) I-cacheorr r0, r0, #0x00001000#endifmcr p15, 0, r0, c1, c0, 0-设置栈代码段：存放代码。数据段：存放已经初始化的全局变量和用static申明的变量。BSS段：存放没有初始化的变量。堆（heap）：存放进程运行中被动态分配的内存段。栈（stack）：用户存放程序临时创建的局部变量（不包

20、括全局变量和static申明的变量）；保护现场；函数调用时传递参数（参数个数超过四个）；保存临时变量。在汇编中设置栈,栈的地址由用户分配。/ 设置栈，以便调用c函数ldr sp, =0xD0037D80ISRAM的内部空间的分配：0xD003_77800xD003_7D80 SVC(管理模式）栈（1.5KB）0xD003_7D800xD003_7F80 IRQ（中断模式）栈（512B）-蜂鸣器1.从电路原理图得知蜂鸣器由GPD0_0管脚控制，高电平动作。2.从cpu数据手册得知：GPD0有四个管脚，六个寄存器：GPD0CON：控制寄存器：有16位，每四位控制一个管脚，GPD0_0由bit3:0

21、控制，地址为0xE020_00A0。0000 = Input0001 = Output0010 = TOUT_X0011 1110 = Reserved1111 = GPD0_INTX#define GPD0CON (*(volatile unsigned long *)0xE02000A0)void buzzer_init(void) GPD0CON |= 10;GPD0DTA：数据寄存器：有4位，每一位控制一个管脚，GPD0_0由bit0控制，地址为0xE020_00A4。0：低电平1：高电平#define GPD0DAT (*(volatile unsigned long *)0xE02

22、000A4)void buzzer_on(void) GPD0DAT |= 10;void buzzer_off(void) GPD0DAT &= (10);-按键1. 由电路原理图得知cpu提供的keypad可以通过GPH2（column）和GPH3（row）扩展出8行和8列的矩阵键盘，开发板中使用GPH2_0 GPH2_3来控制4个按键，GPH3_0GPH3_3来控制4个按键，共八个按键。按键为输入模式，如果按键按下，那么读入低电平，弹起时读入 高电平。2. 从数据手册得知：GPH2和GPH3各有8个管脚，各有6个寄存器，以一个为例。GPH2CON：控制寄存器，地址：0xE020_0C40

23、有32位，每四位控制一个管脚，bit0:3控制GPH2_0管脚，其他类推。0000 = Input0001 = Output0010 = Reserved 0011 = KP_COL00011 1110 = Reserved1111 = EXT_INT16#define GPH2CON (*(volatile unsigned long *) 0xE0200C40)#define GPH2_0_INTPUT (0xf(0*4)#define GPH2_1_INTPUT (0xf(1*4)#define GPH2_2_INTPUT (0xf(2*4)#define GPH2_3_INTPUT (

24、0xf(3*4)GPH2CON = GPH2_0_INTPUT&GPH2_1_INTPUT&GPH2_2_INTPUT&GPH2_3_INTPUT;GPH2DAT：数据寄存器，地址：0xE020_0C44有8位，每一位控制一个管脚，bit0控制GPH2_0管脚。0：低电平1：高电平#define GPH2DAT (*(volatile unsigned long *) 0xE0200C44)/ 读取KEY相关的引脚值，用于判断KEY是否被按下 unsigned long dat； dat = GPH2DAT;/ 判断KEY1:GPH2_0 if(dat & (10) / KEY1被按下，则LE

25、D1亮，否则LED1灭 GPJ2DAT |= 10; / OFF else GPJ2DAT &= (10); / ON-串口(UART)串行异步通信：异步协议以字符为数据传输单位，在每个字符开始传输时对字符内的比特位进行同步，通信中，两个字符之间的间隔是不固定的，但是每个字符内的时间间隔是固定的。字符的组成：起始位（用0表示）+5-8个数据位+校验位+1-2个停止位（以1表示）不进行传输时是空闲位或停止位（以1表示）。传输过程：由一个低电平的起始位开始，然后按收、发双方约定的频率对约定的字符比特数进行逐位接收，数据位按照低位在前，高位在后的顺序进行传输，最后以约定的算法进行错误检验，最后传送的

26、是高电平的停止位，传输结束。RS232采用EIA电平，开发板和计算机接口采用TTL电平，所以，串口使用了电平转换电路；RS232主要有DB25和DB9两种类型的连接器。210提供了四个串口，9针的串口实际只用到了第2和第3两个管脚，2是RSR用来接收数据，3是RST用来发送数据。每个串口由GPA0和GPA1复用，每个串口有自己的内部串口寄存器来控制。1.从底板电路原理图得到串口和核心板的接口，从核心板得到串口的控制管脚：GPA0_0 : XuRXD0 : RSRXD0GPA0_1 : XuTXD0 : RSTXD02.从数据手册得到cpu控制串口的寄存器的信息：GPA0和GPA1都是有8个管脚。GPA0CON：控制寄存器，32位，每四位控制一个管脚，地址：0xE020_0000=0x（222222）22COM0的RSR由GPA0_0管脚控制