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C 语言实现 I.MX6ULL 点灯（续上一篇）、SDK、deep及bsp工程管理

news 2025/9/12 19:20:45

一、汇编点灯转 C 语言实现

1. 关键字：volatile

2. 寄存器地址定义（两种方式）

（1）直接宏定义地址

（2）结构体封装寄存器（优化访问）

3. 核心功能代码

（1）时钟初始化：打开所有时钟门

（2）LED 初始化：引脚复用 + GPIO 方向配置

（3）LED 控制：亮、灭、闪烁

二、SDK 库文件

1. SDK文件选择

2. 基于 SDK 的点灯程序优化

三、BSP 工程管理与构建

1. 工程目录结构（模块化管理）

2. 蜂鸣器裸机驱动（S8550 PNP 三极管）

3. Makefile 优化（多目录编译）

4. 链接脚本（imx6ull.lds）

1.链接脚本的作用

2.各段及存储数据类型

一、汇编点灯转 C 语言实现

1. 关键字：volatile

作用：告诉编译器，被修饰的变量值可能会被程序之外的因素（如硬件寄存器、中断服务函数）意外修改，禁止编译器对该变量进行优化

在访问硬件寄存器时必须使用，确保每次对寄存器的读写都是直接操作物理地址，而非操作缓存值

2. 寄存器地址定义（两种方式）

（1）直接宏定义地址

通过#define将寄存器物理地址强制转换为对应类型的指针，直接访问寄存器：

（2）结构体封装寄存器（优化访问）

将同组寄存器（如 GPIO1 的 DR、GDIR、PSR 等）封装为结构体，通过结构体指针映射到基地址：

3. 核心功能代码

（1）时钟初始化：打开所有时钟门

I.MX6ULL 外设默认时钟关闭，需通过 CCM 寄存器开启对应外设时钟，此处为简化操作，直接打开所有时钟门：

（2）LED 初始化：引脚复用 + GPIO 方向配置

引脚复用：将GPIO1_IO03配置为 GPIO 功能（复用值 0x05）
电气属性：配置引脚驱动能力、上下拉等（0x10B0 为常用配置）
GPIO 方向：将GPIO1_IO03设为输出模式（GDIR 寄存器对应位写 1）

void led_init(void)
{// 方式1：直接操作寄存器（无SDK）IOMUXC_SW_MUX_CTL_PAD_GPIO1_IO03 = 0x05;    // 引脚复用为GPIOIOMUXC_SW_PAD_CTL_PAD_GPIO1_IO03 = 0x10B0;  // 配置引脚电气属性GPIO1_GDIR |= (1 << 3);                     // GPIO1_IO03设为输出（第3位写1）// 方式2：结构体访问（优化后）// IOMUXC_SW_MUX_CTL_PAD_GPIO1_IO03 = 0x05;// IOMUXC_SW_PAD_CTL_PAD_GPIO1_IO03 = 0x10B0;// GPIO1->GDIR |= (1 << 3);
}

（3）LED 控制：亮、灭、闪烁

通过操作 GPIO1 的 DR 寄存器（数据寄存器）控制引脚电平：

LED灯亮：对应位写 0（拉低电平，假设 LED 为共阳极）
LED灯灭：对应位写 1（拉高电平）
LED灯闪烁：对应位异或（电平翻转）

// LED点亮
void led_on(void)
{GPIO1->DR &= ~(1 << 3);  // 第3位清0（拉低电平）
}// LED熄灭
void led_off(void)
{GPIO1->DR |= (1 << 3);   // 第3位置1（拉高电平）
}// LED闪烁（电平翻转）
void led_flicker(void)
{GPIO1->DR ^= (1 << 3);   // 第3位异或（0变1，1变0）
}// 延时函数（软件延时，时间与参数time相关）
void led_delay(unsigned int time)
{while (time--);
}

二、SDK 库文件

1. SDK文件选择

SDK（Software Development Kit）：NXP 提供的 I.MX6ULL 开发工具包，包含完整 IDE（需额外设备：下载器、仿真器）和底层驱动头文件；
移植核心：仅使用 SDK 中的头文件（无需完整 IDE），路径为IMAX6ULL/SDK/，关键头文件包括：
- cc.h：时钟相关定义；
- core_ca7.h：ARM Cortex-A7 内核相关定义；
- fsl_common.h：通用工具函数定义；
- fsl_iomuxc.h：引脚复用配置函数定义；
- MCIMX6Y2.h：I.MX6ULL 寄存器映射结构体定义。

2. 基于 SDK 的点灯程序优化

SDK 提供了封装好的引脚配置函数（如IOMUXC_SetPinMux、IOMUXC_SetPinConfig），简化寄存器操作：

// 时钟初始化（SDK中CCM已封装为结构体，可通过CCM->CCGRx访问）
void clock_init(void)
{CCM->CCGR0 = 0xFFFFFFFF;CCM->CCGR1 = 0xFFFFFFFF;CCM->CCGR2 = 0xFFFFFFFF;CCM->CCGR3 = 0xFFFFFFFF;CCM->CCGR4 = 0xFFFFFFFF;CCM->CCGR5 = 0xFFFFFFFF;CCM->CCGR6 = 0xFFFFFFFF;
}// LED初始化（有SDK）
void led_init(void)
{// 1. 引脚复用：将GPIO1_IO03配置为GPIO功能，第2个参数为ALT引脚（0表示无ALT）IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_GPIO1_IO03_GPIO1_IO03, 0);// 2. 引脚电气属性配置：驱动能力、上下拉等（0x10B0为标准配置）IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_GPIO1_IO03_GPIO1_IO03, 0x10B0);// 3. GPIO方向配置：设为输出GPIO1->GDIR |= (1 << 3);
}

注意：

时钟使能：I.MX6ULL外设时钟默认关闭，初始化外设前必须开启对应时钟门;

三、BSP 工程管理与构建

1. 工程目录结构（模块化管理）

将代码按功能拆分到不同目录，提高可维护性，目录结构如下：

2. 蜂鸣器实现（S8550 PNP 三极管）

原理：S8550 为 PNP 型三极管，基极高电平时导通，控制蜂鸣器发声；
核心代码：与 LED 驱动逻辑类似，仅需修改对应引脚：

//beep.h#ifndef _BEEP_H_
#define _BEEP_H_extern void beep_init(void);
extern void beep_on(void);
extern void beep_off(void);
extern void beep_nor(void);#endif//beep.c#include "beep.h"
#include "fsl_iomuxc.h"
#include "MCIMX6Y2.h"void beep_init(void)
{IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_SNVS_SNVS_TAMPER1_GPIO5_IO01 , 0);   //复用功能IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_SNVS_SNVS_TAMPER1_GPIO5_IO01 , 0x10B0);     //电气特性       GPIO5->GDIR |= (1 << 1);         //引脚方向配置beep_off();
}void beep_on(void)    //蜂鸣器发声
{GPIO5->DR &= ~(1 << 1);    //置0
}void beep_off(void)   //蜂鸣器停止发声
{GPIO5->DR |= (1 << 1);     //置1
}void beep_nor(void)   //蜂鸣器交替发声
{GPIO5->DR ^= (1 << 1);
}//main.c                         实现LED灯和蜂鸣器的共同操作#include "fsl_iomuxc.h"
#include "MCIMX6Y2.h"
#include "led.h"
#include "beep.h"void clock_init(void)
{CCM->CCGR0 = 0xFFFFFFFF;CCM->CCGR1 = 0xFFFFFFFF;CCM->CCGR2 = 0xFFFFFFFF;CCM->CCGR3 = 0xFFFFFFFF;CCM->CCGR4 = 0xFFFFFFFF;CCM->CCGR5 = 0xFFFFFFFF;CCM->CCGR6 = 0xFFFFFFFF;   
}void led_delay(unsigned int t)
{while(t--);
}int main(void)
{clock_init();led_init();beep_init();while (1){led_nor();beep_nor();led_delay(0x7FFFF);}
}

3. Makefile 优化（多目录编译）

支持多目录（project、bsp/led、bsp/beep）编译，自动生成目标文件（obj 目录），并通过链接脚本生成 bin、elf、dis 文件：

target = led// 定义交叉编译器前缀
cross_compiler = arm-linux-gnueabihf-// 定义编译工具
cc = $(cross_compiler)gcc       // 编译器
ld = $(cross_compiler)ld        // 链接器
objcopy = $(cross_compiler)objcopy  // 格式转换工具
objdump = $(cross_compiler)objdump  // 反汇编工具// 头文件和源文件目录
incdirs = bsp imx6ull           // 头文件搜索目录
srcdirs = bsp project           // 源文件搜索目录// 生成头文件包含参数
include = $(patsubst %, -I%, $(incdirs))// 查找所有C和汇编源文件
cfiles = $(foreach dir, $(srcdirs), $(wildcard $(dir)/*.c))
sfiles = $(foreach dir, $(srcdirs), $(wildcard $(dir)/*.S))// 处理文件名（去路径）
cfilenodir = $(notdir $(cfiles))
sfilenodir = $(notdir $(sfiles))// 生成目标文件路径
cobjs = $(patsubst %, obj/%, $(cfilenodir:.c=.o))  // C文件对应的.o
sobjs = $(patsubst %, obj/%, $(sfilenodir:.S=.o))  // 汇编文件对应的.o
objs = $(cobjs) $(sobjs)                           // 所有目标文件// 源文件搜索路径
VPATH = $(srcdirs)// 生成bin文件（依赖所有目标文件）
$(target).bin : $(objs)$(ld) -Timx6ull.lds -o$(target).elf $^       // 链接生成elf$(objcopy) -O binary -S -g $(target).elf $@  // 转换为bin$(objdump) -D $(target).elf > $(target).dis  // 生成反汇编// 汇编文件编译规则
$(sobjs) : obj/%.o : %.S@mkdir -p obj$(cc) -Wall -nostdlib -c $(include) -o $@ $<// C文件编译规则
$(cobjs) : obj/%.o : %.c@mkdir -p obj		$(cc) -Wall -nostdlib -c $(include) -o $@ $<// 清理编译产物
.PHONY : clean
clean:rm -rf $(objs) $(target).elf $(target).bin $(target).dis// 下载程序到SD卡
load:../imxdownload $(target).bin /dev/sdb

总结：

工具（前缀为arm-linux-gnueabihf-）作用
gcc（编译器）将源代码（.c/.S）编译为目标文件（.o）：预处理→编译→汇编，生成机器码
ld（链接器）按链接脚本，将多个目标文件（.o）合并为可执行文件（.elf）
objcopy（目标文件拷贝工具）将.elf 文件转换为二进制文件（.bin），便于烧写至开发板 Flash/RAM
objdump（目标文件反汇编工具）对.elf 文件反汇编，生成.dis 文件，用于调试（查看指令与地址对应关系）
辅助工具（如imxdownload）专用烧写工具，将.bin 文件烧写到开发板存储设备（如 SD 卡 /dev/sdb）

工具（前缀为`arm-linux-gnueabihf-`）	作用
`gcc`（编译器）	将源代码（.c/.S）编译为目标文件（.o）：预处理→编译→汇编，生成机器码
`ld`（链接器）	按链接脚本，将多个目标文件（.o）合并为可执行文件（.elf）
`objcopy`（目标文件拷贝工具）	将.elf 文件转换为二进制文件（.bin），便于烧写至开发板 Flash/RAM
`objdump`（目标文件反汇编工具）	对.elf 文件反汇编，生成.dis 文件，用于调试（查看指令与地址对应关系）
辅助工具（如`imxdownload`）	专用烧写工具，将.bin 文件烧写到开发板存储设备（如 SD 卡 /dev/sdb）

4. 链接脚本（imx6ull.lds）

指定代码加载地址（I.MX6ULL 常用 0x87800000），定义各段（text、rodata、data、bss）的排列顺序，并标记 BSS 段起始 / 结束地址（用于启动文件初始化 BSS 段）

SECTIONS
{. = 0x87800000;  // 代码加载基地址（I.MX6ULL DDR起始地址）// 代码段（text）：存放启动文件、主程序代码.text :{obj/start.o  // 启动文件优先加载（需先初始化栈、BSS段）*(._text)    // 所有文件的text段} // 只读数据段（rodata）：存放常量，4字节对齐.rodata ALIGN(4) : {*(.rodata*)}// 已初始化数据段（data）：存放初始化过的全局变量，4字节对齐.data ALIGN(4) : {*(.data)}// 未初始化数据段（bss）：存放未初始化的全局变量，需在启动文件中清0__bss_start = .;  // BSS段起始地址.bss ALIGN(4) : {*(.bss) *(COMMON)}  // 所有bss段和COMMON段__bss_end = .;    // BSS段结束地址
}

注意：

需要在启动代码中加入跳转链接

BSS 段初始化：启动文件（start.S）需在跳转到 main 前，将__bss_start到__bss_end的内存清0

1.链接脚本的作用

链接脚本（上文中的imx6ull.lds）的核心作用是定义程序的内存布局，使链接器将多个目标文件（.o）合并为可执行文件（.elf）的配置文件，核心是定义 “内存布局” 和 “段的排列规则”（不同段对应程序中不同类型的数据），确保代码和数据加载到芯片指定的内存地址（如上文中的-Ttext 0x87800000），达成硬件成功运行的要求

2.各段及存储数据类型

常见段名	存储数据类型
`.text`	代码段：存放可执行指令（如 C 函数、汇编指令），只读
`.data`	数据段：存放已初始化且非零的全局变量 / 静态变量，可读可写
`.bss`	未初始化数据段：存放未初始化或初始化为零的全局变量 / 静态变量，运行时由系统清零
`.rodata`	只读数据段：存放只读常量（如字符串常量、`const`修饰的全局变量）
`.stack`	栈区：用于函数调用时保存局部变量、函数参数、返回地址，由编译器自动管理
`.heap`	堆区：用于动态内存分配（如`malloc`申请的内存），需手动管理