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硬件驱动——I.MX6ULL裸机启动（2）

news 2025/9/12 16:47:19

一.GNU常用工具和说明

1.gcc：功能：编译器

            作用：将C/C++等高级语言源代码转换为汇编代码，再将汇编代码转换为目标文件，支

                       持多种编程语言和目标平台，提供丰富分优化选项和编译控制选项

2.ld：功能：链接器      

         作用：将多个目标文件链接成可执行文件，解析和处理符号引用，进行地址分配和重定位，

                    处理库文件的链接

3.objcopy：功能：目标文件格式转换器

                   作用：在不同格式的目标文件之间进行转换，将ELF格式转换为纯二进制格式（.bin）

                              从目标文件中提取特定的段（sections），修改目标文件的内容，常用于嵌入

                              式开发中的固件生成

4.objdump：功能：目标文件分析器/反汇编器

                    作用：将机器码反汇编为汇编代码，查看目标文件的详情信息，分析程序的执行指令

                               显示各种文件格式信息     

二.在C语言环境下进行LED操作

1.volatile关键字：

作用：告诉编译器该变量的值随时可能发生变化，禁止编译器进行优化

2.将C语言和ARM语言连接起来

代码：

.global _start_start:ldr pc, =_reset_handlerldr pc, =_undefine_handlerldr pc, =_svc_handlerldr pc, =_prefetch_abort_handlerldr pc, =_data_abort_handlerldr pc, =_reserved_handlerldr pc, =_irq_handlerldr pc, =_fiq_handler_undefine_handler:ldr pc, =_undefine_handler_svc_handler:ldr pc, =_svc_handler_prefetch_abort_handler:ldr pc, =_prefetch_abort_handler_data_abort_handler:ldr pc, =_data_abort_handler_reserved_handler:ldr pc, =_reserved_handler_irq_handler:ldr pc, =_irq_handler_fiq_handler:ldr pc, =_fiq_handler_reset_handler:mrs r0,cpsrbic r0, r0, #0x1Forr r0, r0, #0x12   //irp(10010)msr cpsr, r0ldr sp, =0x86000000mrs r0,cpsrbic r0, r0, #0x1Forr r0, r0, #0x1F   //system(11111)msr cpsr, r0ldr sp, =0x84000000bl _bss_clear    b main  //跳转至main函数当中_bss_clear:ldr r0, =__bss_startldr r2, =__bss_end
loop:mov r1, #0str r1, [r0]add r0, r0, #4cmp r0, r2blt loopbx lrfinished:b finished
//定义所有引脚的地址
// #define CCM_CCGR0 (*((volatile unsigned int *)(0x020C4068)))
// #define CCM_CCGR1 (*((volatile unsigned int *)(0x020C406C)))
// #define CCM_CCGR2 (*((volatile unsigned int *)(0x020C4070)))
// #define CCM_CCGR3 (*((volatile unsigned int *)(0x020C4074)))
// #define CCM_CCGR4 (*((volatile unsigned int *)(0x020C4078)))
// #define CCM_CCGR5 (*((volatile unsigned int *)(0x020C407C)))
// #define CCM_CCGR6 (*((volatile unsigned int *)(0x020C4080)))// #define SW_MUX_CTL_PAD_GPIO1_IO03 (*((volatile unsigned int *)(0x020E0068)))
// #define SW_PAD_CTL_PAD_GPIO1_IO03 (*((volatile unsigned int *)(0x020E02F4)))
// #define GPIO1_DR   (*((volatile unsigned int *)(0x0209C000)))
// #define GPIO1_GDOR (*((volatile unsigned int *)(0x0209C004)))// struct GPIO_Type_t
// {
//     volatile unsigned int DR;
//     volatile unsigned int GDIR;
//     volatile unsigned int PSR;
//     volatile unsigned int ICR1;
//     volatile unsigned int ICR2;
//     volatile unsigned int IMR;
//     volatile unsigned int ISR;
//     volatile unsigned int EDGE_SEL;
// };// #define GPIO1   ((struct GPIO_Type_t *)(0x0209C000))
// #define GPIO2   ((struct GPIO_Type_t *)(0x020AC000))#include "led.h"void enable_clocks(void)    //将所有时钟都打开
{CCM->CCGR0 = 0xFFFFFFFF;CCM->CCGR1 = 0xFFFFFFFF;CCM->CCGR2 = 0xFFFFFFFF;CCM->CCGR3 = 0xFFFFFFFF;CCM->CCGR4 = 0xFFFFFFFF;CCM->CCGR5 = 0xFFFFFFFF;CCM->CCGR6 = 0xFFFFFFFF;
}void delay(unsigned int n)
{while(n--);             //进行延时}
int main(void)
{enable_clocks();init_led();
//    led_on();while(1){led_nor();delay(0xFFFFF);}return 0;
}
#include "led.h"void init_led(void)
{IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_GPIO1_IO03_GPIO1_IO03,0);  //IO复用模块 配置GPIO3的功能IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_GPIO1_IO03_GPIO1_IO03,0x10B0); //配置GPIO3的电气属性GPIO1->GDIR |= (1 << 3);     //配置GPIO1的引脚为输出方式
}void led_on(void)
{GPIO1->DR &= ~(1 << 3);  //配置GPIO1的引脚为低电平}void led_off(void)
{GPIO1->DR |= (1 << 3);   //配置GPIO1的引脚为高电平}
void led_nor(void)
{GPIO1->DR ^= (1 << 3);   //配置GPIO1的引脚在高低电平之间相互切换}
#ifndef __LED_H__
#define __LED_H__#include "MCIMX6Y2.h"
#include "fsl_iomuxc.h"extern void init_led();
extern void led_on();
extern void led_off();
extern void led_nor();
#endif

3.利用IMX6ULL自己的芯片的库函数

代码如上，后缀u是无符号的意思

三.内存段

 1. .bss段

（1）用于存放未初始化或初始化为0的数据
（2） 在运行时会被自动清零
-典型例子：
static int bss_var;           // 静态变量（全局或局部）
int explicit_var = 0;         // 显式初始化为0的全局变量

2. COMMON段

（1） 用于存放未初始化的非静态全局变量
（2） 链接时才确定最终大小和位置
（3）允许多个目标文件定义同名符号
典型例子：

int common_var;               // 未初始化的非静态全局变量

 3. .data段

（1） 用于存放已初始化的全局变量和静态变量（非零值）
（2）需要在程序文件中保存实际的初始值
典型例子：
int global_var = 100;         // 初始化为非零值
int global_array[] = {1,2,3}; // 初始化为非零数组

4. .rodata段（只读数据段）

（1）存放程序的只读数据
（2） 运行时受保护，不可修改
（3）包含的数据类型：
1. 字符串常量
2. const修饰的全局变量
3. 全局只读数组
4. switch跳转表
5. 浮点数常量
典型例子：
const int MAX_VALUE = 100;    // const全局变量
char* str = "Hello World";    // 字符串常量
const int lookup[] = {1,2,3}; // 只读数组

5.各段的特点比较

| 段名    | 初始化 | 运行时可写 | 链接特性 |
|---------|--------|------------|----------|
| .bss    | 自动清零 | 可写 | 编译时确定大小 |
| COMMON  | 自动清零 | 可写 | 链接时确定大小 |
| .data   | 需要初始值 | 可写 | 编译时确定大小 |
| .rodata | 需要初始值 | 只读 | 编译时确定大小 |

6. 在链接脚本中的定义

SECTIONS
{
.text :     { ... }              // 代码段
.rodata ALIGN(4) : {*(.rodata*)} // 只读数据段
.data   ALIGN(4) : {*(.data)}    // 已初始化数据段
.bss    ALIGN(4) : {*(.bss) *(COMMON)} // 未初始化数据段
} 


7.关于段名中的通配符说明


在链接脚本中，经常会看到类似`*(.rodata*)`这样的写法，这里包含两个`*`通配符，它们有不同的含义：

1. 第一个`*`：
- 表示收集所有输入文件中的相关段
- 如果不加这个`*`，就只会收集特定文件的段

2. 第二个`*`（如`rodata*`中的`*`）：
- 用于匹配所有以`.rodata`开头的段名
- 实际编译时会产生多种rodata相关的段，例如：
- `.rodata`：基本的只读数据段
- `.rodata.str1.1`：长度为1字节对齐的字符串常量
- `.rodata.str1.4`：长度为4字节对齐的字符串常量
- `.rodata.cst8`：8字节常量（如double类型的常量）
- `.rodata.cst4`：4字节常量（如float类型的常量）

如果只写`*(.rodata)`而不是`*(.rodata*)`：
- 只会收集严格命名为`.rodata`的段
- 其他相关的只读数据段（如`.rodata.str1.1`等）会被遗漏
- 这些被遗漏的数据可能导致程序无法正常工作

这种通配符的使用是链接脚本中的常见做法，类似的还有：
- `*(.text*)`：收集所有代码相关的段
- `*(.data*)`：收集所有数据相关的段

8.链接脚本：

SECTIONS
{. = 0x87800000;.text :{obj/start.o*(.text)}.rodata ALIGN(4) : {*(.rodata*)} .data ALIGN(4) : {*(.data)}. = ALIGN(4) ;__bss_start = .;.bss ALIGN(4) :{*(.bss) *(COMMON)}__bss_end = .;
}

代码解释：

规定程序加载到内存的起始地址（0x87800000），确保与硬件的内存布局匹配；

保证启动代码（start.o）最先执行，这是嵌入式系统启动的必要条件；

合理安排代码、只读数据、初始化数据、未初始化数据的内存位置；

定义 BSS 段的起始和结束符号，供启动代码完成 “未初始化变量清零” 的工作。

四.bps工程管理

Makefile：

target = ledcross_compiler = arm-linux-gnueabihf-cc = $(cross_compiler)gcc
ld = $(cross_compiler)ld
objcopy = $(cross_compiler)objcopy
objdump = $(cross_compiler)objdumpincdirs = bsp imx6ull
srcdirs = bsp projectinclude = $(patsubst %, -I%, $(incdirs))cfiles = $(foreach dir, $(srcdirs), $(wildcard $(dir)/*.c))
sfiles = $(foreach dir, $(srcdirs), $(wildcard $(dir)/*.S))cfilenodir = $(notdir $(cfiles))
sfilenodir = $(notdir $(sfiles))cobjs = $(patsubst %, obj/%, $(cfilenodir:.c=.o))
sobjs = $(patsubst %, obj/%, $(sfilenodir:.S=.o))objs = $(cobjs) $(sobjs)VPATH = $(srcdirs)$(target).bin : $(objs)$(ld) -Timx6ull.lds -o$(target).elf $^$(objcopy) -O binary -S -g $(target).elf $@$(objdump) -D $(target).elf > $(target).dis$(sobjs) : obj/%.o : %.S@mkdir -p obj$(cc) -Wall -nostdlib -c $(include) -o $@ $<$(cobjs) : obj/%.o : %.c@mkdir -p obj		$(cc) -Wall -nostdlib -c $(include) -o $@ $<.PHONY : clean
clean:rm -rf $(objs) $(target).elf $(target).bin $(target).dis

五.蜂鸣器实验

源码：

#include "beep.h"
#include "led.h"void enable_clocks(void)    //将所有时钟都打开
{CCM->CCGR0 = 0xFFFFFFFF;CCM->CCGR1 = 0xFFFFFFFF;CCM->CCGR2 = 0xFFFFFFFF;CCM->CCGR3 = 0xFFFFFFFF;CCM->CCGR4 = 0xFFFFFFFF;CCM->CCGR5 = 0xFFFFFFFF;CCM->CCGR6 = 0xFFFFFFFF;
}void delay(unsigned int n)
{while(n--);             //进行延时}
int main(void)
{enable_clocks();init_beep();init_led();while(1){led_nor();beep_nor();delay(0xFFFFF);}return 0;
}
#include "beep.h"void init_beep(void)
{IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_SNVS_SNVS_TAMPER1_GPIO5_IO01,0);    //IO复用模块，选择相应的功能IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_SNVS_SNVS_TAMPER1_GPIO5_IO01,0x10B0);    //配置蜂鸣器相应的电气属性GPIO5->GDIR |= (1 << 1);    //将GPIO5的引脚设置为输出模式
}void beep_on(void)
{GPIO5->DR &= ~(1 << 1);     //将GPIO5设置为低电平
}void beep_off(void)
{GPIO5->DR |= (1 << 1);      //将GPIO5设置为高电平}void beep_nor(void)
{GPIO5->DR ^= (1 << 1);      //将GPIO5设置为高低电平切换}

#ifndef __DEEP_H__
#define __DEEP_H__#include "MCIMX6Y2.h"
#include "fsl_iomuxc.h"extern void init_beep(void);
extern void beep_on(void);
extern void beep_off(void);
extern void beep_nor(void);
#endif

start.S和Makefile同上述LED灯和Makefile

                    

              


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