嵌入式Linux開發(fā)——裸板程序點(diǎn)亮開發(fā)板上的LED燈

LED燈點(diǎn)亮的案例

LED燈的原理圖

有上圖可以看出到匾鸥，開發(fā)板上有三盞LED啼辣，分別通過LED1纸巷、'LED2'和'LED4'四條線連接者祖，從圖上可以看出如果對(duì)于三盞LED來說，右側(cè)如果為低電平屁商，那么LED將可以被點(diǎn)亮

2440連接LED燈的引腳

在開發(fā)板的原理圖上可以搜索到烟很，LED1、'LED2'和'LED4'三根線引入到了2440芯片蜡镶，引腳分別為EINT4/GPF4雾袱、EINT4/GPF5、EINT4/GPF6官还。

那以上的原理圖可以看出芹橡，如果將以上的三個(gè)引腳設(shè)置為輸出引腳，并且輸出低電平望伦，那么對(duì)應(yīng)的LED將會(huì)被點(diǎn)亮林说。

如果需要將引腳設(shè)置為輸出引腳并輸出低電平，那么需要配置對(duì)應(yīng)的寄存器屯伞，那么此時(shí)需要閱讀2440芯片手冊述么。

2440芯片手冊中關(guān)于對(duì)應(yīng)引腳的設(shè)置

其中這三個(gè)引腳的輸入輸出屬性，需要配置的是GPFCON寄存器愕掏，他的地址為0x5600 0050度秘，如果需要配置EINT4/GPF4引腳為輸出引腳，需要設(shè)置GPFCON寄存器的9位和8位為0和1。如果我們不管其他位剑梳，先設(shè)置其他位為0唆貌，那么9，8兩位為10的情況下垢乙，對(duì)應(yīng)的十六進(jìn)制數(shù)為：0x0000 0100锨咙。

![寄存器（16bit）設(shè)置內(nèi)容計(jì)算]

image.png

已經(jīng)完成了配置為輸出引腳，那么接下來需要配置輸出的內(nèi)容追逮，可以通過GPFDAT寄存器酪刀，他的地址為0x 5600 0054，其中GPF7到GPF0八個(gè)引腳钮孵，分別對(duì)應(yīng)該寄存器的7到0位骂倘。那么以上就是關(guān)于如何點(diǎn)亮開發(fā)板上的LED燈的原理。
為了完成以上操作巴席，可以先使用匯編語言历涝，來講寄存器進(jìn)行設(shè)置。

.text
.global _start
_start:
        LDR    R0,=0x56000050    @R0設(shè)置為GPFCON寄存器漾唉。此寄存器用于選擇端口B各引腳的功能：是輸出荧库、輸入或者其他
        MOV    R1,#0x00000100    @設(shè)置R1=0x00000100
        STR    R1,[R0]           @R0中放入R1. 設(shè)置GPF4為輸出引腳，為[9:8]=0b01
                                 @以上完成了GPFCON寄存器的設(shè)置赵刑，此時(shí)GPF4為輸出引腳
  
        LDR    R0,=0x56000054    @R0設(shè)為GPBDAT寄存器分衫，此寄存器用于讀取/寫入端口B各引腳的數(shù)據(jù)
        MOV    R1,#0x00000000    @R1改為0x00000000
        STR    R1,[R0]           @R0中，放入R1般此。GPF4輸出0蚪战，LED1點(diǎn)亮
                                 @此時(shí)設(shè)置GPFDAT0x00000000，然后為0x00000100
MAIN_LOOP:
        B      MAIN_LOOP

Makefile文件

led_on.bin : led_on.s
        arm-linux-gcc -g -c led_on.S -o led_on.o                        #編譯不鏈接
        arm-linux-ld -Ttext 0x00000000 -g led_on.o -o led_on_elf        #鏈接
        arm-linux-objcopy -O binary -S led_on_elf led_on.bin            #轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制文件恤煞，也會(huì)將生成的二進(jìn)制文件燒寫到開發(fā)板
clean:
        rm -f led_on.bin led_on_elf *.o

執(zhí)行make命令后屎勘，生成的文件結(jié)果

make的過程

再來看看Makefile
arm-linux-gcc -g -c led_on.S -o led_on.o：匯編不鏈接

-g：表示調(diào)試信息施籍，不需要調(diào)試的情況下可以不加
-c：表示編譯不鏈接（編譯過程：預(yù)處理居扒、編譯、匯編丑慎、鏈接喜喂，我們直接使用的是匯編語言，所以直接進(jìn)行匯編鏈接就可以生成了可執(zhí)行程序了）
-o：表示生成的文件

arm-linux-ld -Ttext 0x00000000 -g led_on.o -o led_on_elf

-Ttext 0x00000000：表示代碼段的地址是0x00000000

Nand Flash 和Nor Flash

2440有兩種啟動(dòng)方式竿裂，一種是Nand啟動(dòng)玉吁，一種是NOR啟動(dòng)

Nand啟動(dòng)
- Nand啟動(dòng)的時(shí)候，會(huì)自動(dòng)將Nand Flash的前4k的拷貝到2440中的SRAM中去腻异。
- CPU從SRAM的0地址執(zhí)行进副，因此會(huì)有Ttext 0x00000000的選項(xiàng)。
  以上兩步有硬件執(zhí)行悔常，無論Nand Flash中是否有內(nèi)容影斑。
NOR啟動(dòng)
- 0地址指向Nor flash
- cpu 從0地址取值執(zhí)行

也正是由于這兩種啟動(dòng)方式不同给赞，那么如果把程序燒寫到Nand中可以正常點(diǎn)亮LED，如果燒寫到NOR中矫户，則無法點(diǎn)亮LED了片迅。

arm-linux-objcopy -O binary -S led_on_elf led_on.bin：生成可執(zhí)行文件

-O binary：聲稱二進(jìn)制文件。

那么我們不可能每次都是用的是匯編語言進(jìn)行開發(fā)皆辽，主要的開發(fā)還是要用C語言柑蛇，那么我們就來看看如何用C語言點(diǎn)亮LED

我們在開發(fā)C語言程序的時(shí)候，一般都是使用main函數(shù)作為入口驱闷，而main函數(shù)僅僅只是一個(gè)函數(shù)而已耻台，那么他一定需要被別人來調(diào)用，同時(shí)將返回值返回給調(diào)用者遗嗽。那么在我們在開發(fā)的時(shí)候LED點(diǎn)亮的時(shí)候粘我，沒有人來調(diào)用我們的函數(shù)，所以我么需要自己來做這些工作痹换。

硬件方面的初始化
1. 關(guān)閉看門狗（看門狗：定時(shí)器征字，默認(rèn)啟動(dòng)，倒計(jì)時(shí)娇豫，3秒內(nèi)沒關(guān)閉會(huì)重新啟動(dòng)）
- 初始化時(shí)鐘：2440最高為400MHz匙姜，而啟動(dòng)時(shí)候時(shí)鐘只有12MHz，所以需要初始化
- 初始化SDRAM
軟件方面的初始化
1. 設(shè)置棧：把棧指針sp指向某塊內(nèi)存
  如果是片內(nèi)的SRAM冯痢，不需要初始化就可以使用
  如果不是片內(nèi)的SRAM氮昧，而是SDRAM，就需要初始化
- 設(shè)置main函數(shù)的返回地址
- 調(diào)用main
- 清理工作

那么硬件和軟件的初始化被稱之為啟動(dòng)文件浦楣，而該啟動(dòng)文件是一個(gè)匯編代碼袖肥，由于我們的程序比較簡單，就不用初始化時(shí)鐘了振劳，并且我們芯片中有SRAM所以也無需初始化SDRAM椎组。硬件初始化部分只需要關(guān)閉看門狗即可。

.text
.global _start
_start:
        ldr    r0,=0x53000000    @WATCHDOG寄存器的地址
        mov    r1,#0x0           @r1是這為0
        str    r1,[r0]           @寫入0历恐，禁止WATCHDOG寸癌，否則CPU會(huì)不斷重啟

        ldr    sp,=1024*4        @設(shè)置堆棧，注意：不能大于4k弱贼，因?yàn)楝F(xiàn)在可用的內(nèi)存只有4k 
                                 @Nand Flash中的代碼在復(fù)位后蒸苇，會(huì)被移到內(nèi)部的ram中，此ram只有4k
        bl    main               @調(diào)用c程序中的main函數(shù) 吮旅，bl指令會(huì)跳轉(zhuǎn)到main函數(shù)溪烤，并把返回值放在lr里面
halt_loop:                       @死循環(huán)作為清理工作
        b    halt_loop

C語言程序

#define GPFCON (*(volatile unsigned long*)0x56000050)  
#define GPFDAT (*(volatile unsigned long*)0x56000054)  
//volatile是讓編譯器不要做優(yōu)化
//此處宏定義相當(dāng)于(long *)0x56000050把這個(gè)數(shù)值強(qiáng)轉(zhuǎn)為指針。第一個(gè)*是起到解引用的作用，為了給地址內(nèi)的內(nèi)容賦值

int main()
{
  GPFCON = 0x00000100;  //設(shè)置GPF4為輸出口檬嘀，為[9：8] = 0b01
  GPFDAT = 0x00000000;  //GPF4輸出0莺葫，LED1點(diǎn)亮。
  return 0;
}

Makefile

led_on_c.bin : crt0.S  led_on_c.c
    arm-linux-gcc -g -c -o crt0.o crt0.S
    arm-linux-gcc -g -c -o led_on_c.o led_on_c.c
    arm-linux-ld -Ttext 0x0000000 -g  crt0.o led_on_c.o -o led_on_c_elf
    arm-linux-objcopy -O binary -S led_on_c_elf led_on_c.bin
    arm-linux-objdump -D -m arm  led_on_c_elf > led_on_c.dis
clean:
    rm -f led_on_c.dis led_on_c.bin led_on_c_elf *.o

arm-linux-objdump -D -m arm led_on_c_elf > led_on_c.dis：聲稱反匯編代碼

那么我們來看看反匯編后的代碼

led_on_elf:     file format elf32-littlearm

Disassembly of section .text:

00000000 <start>:
   0:   e3a00453    mov r0, #1392508928 ; 0x53000000      
   4:   e3a01000    mov r1, #0  ; 0x0                                    @關(guān)閉看門狗
   8:   e5801000    str r1, [r0]
   c:   e3a0da01    mov sp, #4096   ; 0x1000    @設(shè)置棧
  10:   eb000000    bl  18 <main>                      @調(diào)用main函數(shù)

00000014 <halt_loop>:
  14:   eafffffe    b   14 <halt_loop>

00000018 <main>:
  18:   e1a0c00d    mov ip, sp              
  1c:   e92dd800    stmdb   sp!, {fp, ip, lr, pc}        @把四個(gè)寄存器保存在了棧里面枪眉，并設(shè)置會(huì)報(bào)錯(cuò)
  20:   e24cb004    sub fp, ip, #4  ; 0x4
  24:   e3a03456    mov r3, #1442840576 ; 0x56000000
  28:   e2833050    add r3, r3, #80 ; 0x50
  2c:   e3a02c01    mov r2, #256    ; 0x100
  30:   e5832000    str r2, [r3]
  34:   e3a03456    mov r3, #1442840576 ; 0x56000000
  38:   e2833054    add r3, r3, #84 ; 0x54
  3c:   e3a02000    mov r2, #0  ; 0x0
  40:   e5832000    str r2, [r3]
  44:   e3a03000    mov r3, #0  ; 0x0
  48:   e1a00003    mov r0, r3
  4c:   e89da800    ldmia   sp, {fp, sp, pc}      @main執(zhí)行完捺檬，從棧里面恢復(fù)寄存器
Disassembly of section .comment:

00000000 <.comment>:
   0:   43434700    cmpmi   r3, #0  ; 0x0
   4:   4728203a    undefined
   8:   2029554e    eorcs   r5, r9, lr, asr #10
   c:   2e342e33    mrccs   14, 1, r2, cr4, cr3, {1}
  10:   Address 0x10 is out of bounds.

Disassembly of section .debug_aranges:

00000000 <.debug_aranges>:
   0:   0000001c    andeq   r0, r0, ip, lsl r0
   4:   00000002    andeq   r0, r0, r2
   8:   00040000    andeq   r0, r4, r0
    ...
  14:   00000018    andeq   r0, r0, r8, lsl r0
    ...
  20:   0000001c    andeq   r0, r0, ip, lsl r0
  24:   004d0002    subeq   r0, sp, r2
  28:   00040000    andeq   r0, r4, r0
  2c:   00000000    andeq   r0, r0, r0
  30:   00000018    andeq   r0, r0, r8, lsl r0
  34:   00000038    andeq   r0, r0, r8, lsr r0
    ...
Disassembly of section .debug_pubnames:

00000000 <.debug_pubnames>:
   0:   00000017    andeq   r0, r0, r7, lsl r0
   4:   004d0002    subeq   r0, sp, r2
   8:   006d0000    rsbeq   r0, sp, r0
   c:   004e0000    subeq   r0, lr, r0
  10:   616d0000    cmnvs   sp, r0
  14:   00006e69    andeq   r6, r0, r9, ror #28
  18:   Address 0x18 is out of bounds.

Disassembly of section .debug_info:

00000000 <.debug_info>:
   0:   00000049    andeq   r0, r0, r9, asr #32
   4:   00000002    andeq   r0, r0, r2
   8:   01040000    tsteq   r4, r0
    ...
  14:   00000018    andeq   r0, r0, r8, lsl r0
  18:   30747263    rsbccs  r7, r4, r3, ror #4
  1c:   2f00532e    swics   0x0000532e
  20:   65646f63    strvsb  r6, [r4, #-3939]!
  24:   6e694c2f    cdpvs   12, 6, cr4, cr9, cr15, {1}
  28:   65447875    strvsb  r7, [r4, #-2165]
  2c:   614c2f76    cmpvs   ip, r6, ror pc
  30:   454c2f62    strmib  r2, [ip, #-3938]
  34:   6e6f4344    cdpvs   3, 6, cr4, cr15, cr4, {2}
  38:   6c6f7274    sfmvs   f7, 2, [pc], #-464
  3c:   4700432f    strmi   r4, [r0, -pc, lsr #6]
  40:   4120554e    teqmi   r0, lr, asr #10
  44:   2e322053    mrccs   0, 1, r2, cr2, cr3, {2}
  48:   01003531    tsteq   r0, r1, lsr r5
  4c:   00006980    andeq   r6, r0, r0, lsl #19
  50:   14000200    strne   r0, [r0], #-512
  54:   04000000    streq   r0, [r0]
  58:   00003601    andeq   r3, r0, r1, lsl #12
  5c:   00005000    andeq   r5, r0, r0
  60:   00001800    andeq   r1, r0, r0, lsl #16
  64:   554e4700    strplb  r4, [lr, #-1792]
  68:   33204320    teqcc   r0, #-2147483648    ; 0x80000000
  6c:   352e342e    strcc   r3, [lr, #-1070]!
  70:   656c0100    strvsb  r0, [ip, #-256]!
  74:   6e6f5f64    cdpvs   15, 6, cr5, cr15, cr4, {3}
  78:   2f00632e    swics   0x0000632e
  7c:   65646f63    strvsb  r6, [r4, #-3939]!
  80:   6e694c2f    cdpvs   12, 6, cr4, cr9, cr15, {1}
  84:   65447875    strvsb  r7, [r4, #-2165]
  88:   614c2f76    cmpvs   ip, r6, ror pc
  8c:   454c2f62    strmib  r2, [ip, #-3938]
  90:   6e6f4344    cdpvs   3, 6, cr4, cr15, cr4, {2}
  94:   6c6f7274    sfmvs   f7, 2, [pc], #-464
  98:   0200432f    andeq   r4, r0, #-1140850688    ; 0xbc000000
  9c:   69616d01    stmvsdb r1!, {r0, r8, sl, fp, sp, lr}^
  a0:   0501006e    streq   r0, [r1, #-110]
  a4:   00000065    andeq   r0, r0, r5, rrx
  a8:   00000018    andeq   r0, r0, r8, lsl r0
  ac:   00000050    andeq   r0, r0, r0, asr r0
  b0:   69035b01    stmvsdb r3, {r0, r8, r9, fp, ip, lr}
  b4:   0400746e    streq   r7, [r0], #-1134
  b8:   Address 0xb8 is out of bounds.

Disassembly of section .debug_abbrev:

00000000 <.debug_abbrev>:
   0:   10001101    andne   r1, r0, r1, lsl #2
   4:   12011106    andne   r1, r1, #-2147483647    ; 0x80000001
   8:   1b080301    blne    200c14 <__bss_end__+0x1f8bc4>
   c:   13082508    tstne   r8, #33554432   ; 0x2000000
  10:   00000005    andeq   r0, r0, r5
  14:   10011101    andne   r1, r1, r1, lsl #2
  18:   11011206    tstne   r1, r6, lsl #4
  1c:   13082501    tstne   r8, #4194304    ; 0x400000
  20:   1b08030b    blne    200c54 <__bss_end__+0x1f8c04>
  24:   02000008    andeq   r0, r0, #8  ; 0x8
  28:   0c3f002e    ldceq   0, cr0, [pc], #-184
  2c:   0b3a0803    bleq    e82040 <__bss_end__+0xe79ff0>
  30:   13490b3b    cmpne   r9, #60416  ; 0xec00
  34:   01120111    tsteq   r2, r1, lsl r1
  38:   00000a40    andeq   r0, r0, r0, asr #20
  3c:   03002403    tsteq   r0, #50331648   ; 0x3000000
  40:   3e0b0b08    fmacdcc d0, d11, d8
  44:   0000000b    andeq   r0, r0, fp
Disassembly of section .debug_line:

00000000 <.debug_line>:
   0:   00000032    andeq   r0, r0, r2, lsr r0
   4:   001a0002    andeqs  r0, sl, r2
   8:   01020000    tsteq   r2, r0
   c:   000a0efb    streqd  r0, [sl], -fp
  10:   01010101    tsteq   r1, r1, lsl #2
  14:   01000000    tsteq   r0, r0
  18:   74726300    ldrvcbt r6, [r2], #-768
  1c:   00532e30    subeqs  r2, r3, r0, lsr lr
  20:   00000000    andeq   r0, r0, r0
  24:   00020500    andeq   r0, r2, r0, lsl #10
  28:   12000000    andne   r0, r0, #0  ; 0x0
  2c:   2d2d2c2c    stccs   12, cr2, [sp, #-176]!
  30:   0002022d    andeq   r0, r2, sp, lsr #4
  34:   00330101    eoreqs  r0, r3, r1, lsl #2
  38:   00020000    andeq   r0, r2, r0
  3c:   0000001c    andeq   r0, r0, ip, lsl r0
  40:   0efb0102    cdpeq   1, 15, cr0, cr11, cr2, {0}
  44:   0101000a    tsteq   r1, sl
  48:   00000101    andeq   r0, r0, r1, lsl #2
  4c:   6c000100    stfvss  f0, [r0], {0}
  50:   6f5f6465    swivs   0x005f6465
  54:   00632e6e    rsbeq   r2, r3, lr, ror #28
  58:   00000000    andeq   r0, r0, r0
  5c:   18020500    stmneda r2, {r8, sl}
  60:   13000000    tstne   r0, #0  ; 0x0
  64:   2c808064    stccs   0, cr8, [r0], {100}
  68:   01000402    tsteq   r0, r2, lsl #8
  6c:   Address 0x6c is out of bounds.

Disassembly of section .debug_frame:

00000000 <.debug_frame>:
   0:   0000000c    andeq   r0, r0, ip
   4:   ffffffff    swinv   0x00ffffff
   8:   7c010001    stcvc   0, cr0, [r1], {1}
   c:   000d0c0e    andeq   r0, sp, lr, lsl #24
  10:   0000001c    andeq   r0, r0, ip, lsl r0
  14:   00000000    andeq   r0, r0, r0
  18:   00000018    andeq   r0, r0, r8, lsl r0
  1c:   00000038    andeq   r0, r0, r8, lsr r0
  20:   440c0d44    strmi   r0, [ip], #-3396
  24:   038d028e    orreq   r0, sp, #-536870904 ; 0xe0000008
  28:   0c44048b    cfstrdeq    mvd0, [r4], {139}
  2c:   0000040b    andeq   r0, r0, fp, lsl #8

用C語言輪流點(diǎn)亮LED

由之前的原理圖可以看出來，三個(gè)LED分別接到了2440的GPF4贸铜、GPF5和GPF6的三個(gè)引腳堡纬。
我們只需要把這三個(gè)引腳設(shè)置為輸出引腳，輪流輸出0或1即可
首先蒿秦，對(duì)于硬件和軟件的初始化是必不可少的步驟烤镐，依然是：關(guān)閉看門狗、（修改計(jì)時(shí)器頻率棍鳖、初始化SDRAM）炮叶，設(shè)置棧、設(shè)置main函數(shù)的返回值地址渡处、調(diào)用main函數(shù)镜悉、清理工作

.text
.global _start
_start:
        ldr     r0,=0x530000000
        mov     r1,#0x0
        str     r0,[r1]

        ldr     sp, 1024*4
        bl      main
halt_loop:
        b       halt_loop

C代碼：

#define GPFCON (*(volatile unsigned long*) 0x56000050)
#define GPFDAT (*(volatile unsigned long*) 0x56000054)

#define GPF4_out  (1<<(4*2))     //左移4*2位，每個(gè)引腳占據(jù)GPFCON的兩位医瘫，所以就是把第4個(gè)2位設(shè)置為01
#define GPF5_out  (1<<(5*2))
#define GPF6_out  (1<<(6*2))

void wait(volatile unsigned long dly)
{
  for(;dly > 0; dly --);
}

int main()
{
  unsigned long i = 0;
  
  GPFCON = GPF4_out | GPF5_out | GPF6_out;  //將GPF4/5/6都設(shè)為了輸出引腳

  while(1)
  {
    wait(30000);
    GPFDAT = (~(i << 4));  //左移4位
    if(++i == 8)
      i = 0;
  }
  
  return 0;
}

按鍵控制LED

按鍵的原理圖

2440上EINT0和EINT2的引腳

EINT11的引腳

GPG3的GPGCON

GPG3的GPGDAT

.text
.global _start
_start:
      ldr    r0, =0x53000000
      mov    r1,#0x0
      str    r1,[r0]
 
      ldr    sp,1024*4
      bl     main     
halt_loop:
      b     halt_loop

volatile unsigned long* const GPFCON = (volatile unsigned long*)0x56000050;
volatile unsigned long* const GPFDAT = (volatile unsigned long*)0x56000054;
volatile unsigned long* const GPGCON = (volatile unsigned long*)0x56000060;
volatile unsigned long* const GPGDAT = (volatile unsigned long*)0x56000064;

void led_control(unsigned int key, unsigned pos)
{
        if(key) *GPFDAT  |= (key << pos);
        else   *GPFDAT &= (key << pos);
}

int main(void)
{

        //GPF0 GPF2 GPG3 設(shè)為輸入
        *GPFCON &= ~((0x3 << (0 * 2)) | (0x3 << (2 * 2)));  //  清零
        *GPGCON &= ~(0x3 << (3 * 2));

        //GPF4 5 6 設(shè)為輸出
        *GPFCON &= ~((0x3 << (4 * 2)) | (0x3 << (5 * 2)) | (0x3 << (6 * 2)));  //  清零
        *GPFCON |= ((0x1 << (4 * 2)) | (0x1 << (5 * 2)) | (0x1 << (6 * 2)));
     
        while(1){
                //  取出按鍵值侣肄，放在變量的最低位
                unsigned int b1, b2, b3;
                b1 = *GPFDAT & 0x1;
                b2 = (*GPFDAT & 0x4) >> 2;
                b3 = (*GPGDAT & 0x8) >> 3;

                led_control(b1, 4);
                led_control(b2, 5);
                led_control(b3, 6);              
        }
        return 0;
}

最后編輯于：2017.12.08 21:12:10

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