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ARM裸机开发

字数统计: 9.6k字   |   阅读时长: 38分
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ARM裸机

汇编LED驱动实验

汇编LED原理分析

  1. ALPHA开发板LED灯硬件原理分析
    stm32初始化流程：
    1. 使能GPIO时钟
    2. 设置IO复用，将其复用为GPIO
    3. 配置GPIO 的电器属性
    4. 使用GPIO输出高低电频

I.MAX6ULL IO初始化流程

  1. 使能时钟 CCGR0-CCGRU这7个寄存器控制着6ULL所有时钟的使能，为了简单，设置CCGR0-CCGR6这7个寄存器全部设置为0XFFFFFFF,相当于使能所有外设时钟
  2. IO复用，将寄存器IOMUXC_SW_MUX_CTL_PAD_GPIO1_IO03的比特设置为0101=5，这样GPIO1_IO03就复用为GPIO 。
  3. 寄存器IOMUXC_SW_PAD_CTL_PAD_GPIO1_IO03 是设置GPIO1_IO03的电气属性，包括压摆率。速度，驱动能力，开漏，上下拉
  4. 配置GPIO功能，设置输入输出，设置GPIO1_GDIR寄存器bit3为1，也就是设置为输出模式，设置GPIO1_DR寄存器的bits3，为1表示输出高电平，为0表示输出低电平

汇编简介

GNU汇编语法适用于所有架构，并不是ARM架构独享的，GNU汇编由一系列语句组成，每行一条语句，每条语句有三个可选部分，如下：

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label： instruction @comment
  • label既是标号，表示地址位置，任何以：结尾的标识符都会被认识是一个标号
  • instruction即指令
  • @符号表示后面是注释内容

==ARM中的指令，伪指令，伪操作不能大小写混用==

汇编由一条一条指令构成，指令就涉及到汇编指令

处理器内部的数据传输指令

指令 目的 源 描述
MOV R0 R1 将 R1 里面的数据复制到 R0 中。
MRS R0 CPSR 将特殊寄存器 CPSR 里面的数据复制到 R0 中。
MSR CPSR R1 将 R1 里面的数据复制到特殊寄存器 CPSR 里中

存储器访问指令

指令 描述
LDR Rd, [Rn , #offset] 从存储器 Rn+offset 的位置读取数据存放到 Rd 中。
STR Rd, [Rn, #offset] 将 Rd 中的数据写入到存储器中的 Rn+offset 位置。 
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LDR:
 LDR R0, =0X0209C004 @将寄存器地址 0X0209C004 加载到 R0 中，即 R0=0X0209C004
 LDR R1, [R0] @读取地址 0X0209C004 中的数据到 R1 寄存器中
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LDR R0, =0X0209C004 @将寄存器地址 0X0209C004 加载到 R0 中，即 R0=0X0209C004
LDR R1, =0X20000002 @R1 保存要写入到寄存器的值，即 R1=0X20000002
STR R1, [R0] @将 R1 中的值写入到 R0 中所保存的地址中

例：

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假设a的地址为0x20，b的地址为0x30：对于c语言：
int a，b；
a=b；
对于汇编：
LDR R0,=0X30
LDR R1,[R0]
LDR R0,=0X20
STR R1,[R0]

我们在使用汇编编写驱动的时候最常用的就是LDR,STR指令

编写驱动

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.global_start @全局标号

_start:
    @使能所有外设时钟
    ldr r0, =0x020c4068 @CCGR0
    ldr r1, =oxffffffff
    str r1,[r0]    @将oxffffffff写入CCGR0中

    ldr r0, =0x020c406c @CCGR1
    str r1,[r0]    @将oxffffffff写入CCGR0中

    ldr r0, =0x020c4070 @CCGR2
    str r1,[r0]    @将oxffffffff写入CCGR0中

    ldr r0, =0x020c4074 @CCGR3
    str r1,[r0]    @将oxffffffff写入CCGR0中

    ldr r0, =0x020c4078 @CCGR4
    str r1,[r0]    @将oxffffffff写入CCGR0中
    

    ldr r0, =0x020c407c @CCGR5
    str r1,[r0]    @将oxffffffff写入CCGR0中

    /*配置GPIO1_IO03 PIN的复用为GPIO，也就是设置IOMUXC_SW_MUX_CTL_PAD_GPIO1_IO03=5
    *地址为020E0068*/
    ldr r0, =ox020e0068
    ldr r1, 0x5
    str r1, [r0]


    /*配置电器GPIO1_IO03属性,也就是寄存器
    *IOMUXC_SW_PAD_CTL_PAD_GPIO1_IO03 
    *寄存器地址为0x020e02f4
    *
    *bit0: 0 低速率
    *bit5-3： 110 R0/6
    *bit7-6: 10 100MHZ速度
    *bit11: 0 关闭开路输出
    *bit12: 1 使能pull/keeper
    *bit13: 0 keeper
    *bit14-15: 00 100k下拉
    *bit16: 0 关闭hys
    */
    ldr r0, =0x020e02f4
    ldr r1, =0x10b0
    str r1, [r0]


    /*设置GPIO 
    *设置GPIO1_GPIR寄存器，设置GPIO_GPIO3为输出
    *GPIO1_GDIR寄存器地址为0x0209c004,设置GPIO1_gdir寄存器bit3为1
    *也就是设置GPIO1_IO03为输出
    */
     ldr r0, 0x0209c004
     ldr r1, ox8 
     str r1, [r0]

     /*打开LED，也就是设置GPIO1_IO03为0
      *GPIO1_DR寄存器的地址为0x0209c000* 
      */
      ldr r0, =0x0209c000
      ldr r1, =0
      str r1, [r0]
    
loop:
    b loop

==编译程序==

  1. 将.s文件编译为.o arm-linux-gnueabihf-gcc -g -c led.s -o led.o
  2. 将所有的.o文件链接为elf文件格式 arm-linux-gnueabihf-ld -Ttext 0X87800000 led.o -o led.elf
    链接就是将所有.o文件链接到一起，并且链接到指定的地方。本实验链接的时候要指定连接起始地址，链接起始地址就是代码运行的起始地址。
    对于6ULL来说，链接的起始地址应该指向RAM地址，RAM分为内部和外部RAM，也就是DDR。6ULL内部RAM地址范围(0X900000~0X91FFFF) 。也可以放到外部DDR中，对于I.MX6U-ALPHA开发板，512MB字节DDR版本的核心板,DDR范围就是0X80000000-oX9FFFFFFF.本系列视频，裸机代码的链接起始地址为0X87800000.要使用DDR，必须要初始化DDR，bin文件不能直接运行，需要添加一个头部，这个头部信息包含DDR的初始化参数。I.MX系列SOC内部boot rom 会从SD卡，EMMC等外置存储中读取头部信息，然后初始化DDR，并且将bin文件拷贝到指定的地方。
    bin的运行地址一定要和链接起始地址一致，位置无关代码除外
  3. 将elf文件转为bin文件 arm-linux-gnueabihf-objcopy -O binary -S -g led.elf led.bin
  4. 将elf文件转为汇编，反汇编 arm-linux-gnueabihf-objdump -D led.elf > led.dis

==烧写代码==

使用正点原子提供的imxdownload软件，imxdownload使用方法：

  1. 确定要烧写的sd卡文件，我的为/dev/sdb
  2. 给予imxdownload可执行权限：chmod 777 imxdownload
  3. 烧写：./imxdownload led.bin /dev/sdb
    imxdownload会向led.bin添加一个头部，生成新的load.imx文件，就是最终烧写到sd卡中的

==makefile编写==

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led.bin : led.s
	arm-linux-gnueabihf-gcc -g -c led.s -o led.o
	arm-linux-gnueabihf-ld -Ttext 0x87800000 led.o -o led.elf
	arm-linux-gnueabihf-objcopy -O binary -S -g led.elf led.bin
	arm-linux-gnueabihf-objdump -D led.elf > led.dis

clean:
	rm -rf *.o led.bin led.elf led.dis

IMX 启动方式

启动方式选择

LED灯实验，是从SD卡读取bin文件，说明6ULL支持从SD卡启动。6ULL支持多种启动方式

6ULL是怎么支持从多种外置flash启动程序的：

  1. 启动方式的选择
    • BOOT_MODE0和BOOT_MODE1，这两个是IO来控制的，选择从USB启动还是内部BOOT启动，如果要烧写系统到开发板中可以选择从USB下载，下载到sd卡，EMMC，NADN等外置存储中。烧写完成后从内部BOOT启动，然后从相应的外置存储中启动
    • 选择启动设备：前提是，设置MODE1和MODE0是从内部BOOT启动，也就是MODE1和MODE0=0。
      支持哪些设备：NOR flash oneFLASH, QSPI flash,SD/EMMC,EEPROM,我们最常用的就是NAND，SD,EMMC,QSPI Flash
    • 如何选择启动设备：通过BOOT_CFG选择，有BOOT_CFG1,2,4,每个8位，BOOT_CFG是由LCD_DATE0-23设置的，在ALPHA开发板上，大部分默认都接地，BOOT_CFG4的8根线全部接地，BOOT_CFG2全部接地，除了BOOT_CFG2[3],此位用来选择SD卡启动接口，BOOT_CFG1,0,1,2都是顶死的，34567是可以设置的
    • 正点原子开发板BOOT电路设置，核心板LCD_DATEA0-23基本默认47k下拉

启动头文件

  1. BOOT ROM做的事：
    • 设置内核时钟为396MHz
    • 使能MMU和caches，使能L1cache，L2cacheMMU，目的为加速启动
    • 从BOOT_CFG设置的外置存储中，读取image，然后做相应的处理
  2. IVT Boot Data数据
    • bin文件前面要添加头部，可以得到，我们烧写到SD卡中的load.imx文件在SD卡中的起始地址是0X400，也就是1024
    • 头部大小为3kb加上偏移的1kb，一共是4kb，因此，在sd卡中，bin文件起始地址为4kb，也就是4096
    • IVT大小为32字节
  3. DCD数据
    • DCD数据就是配置6ULL内部寄存器，首先将CCGR0-6全部写为0xFFFFFFFF，表示打开所有的外设时钟，
    • 然后就是DDR初始化参数
  4. 其他数据
    • 数据检查命令等也是属于DCD

LED C语言版本

  1. C语言运行环境构建

    • 设置处理器模式：设置6ULL处于SVC模式（特权模式）下，设置CPSR寄存器的bit4-0，也就是M[4:0]为10011=0x13，读写状态寄存器需要用到MRS和MSR指令

      • MRS将通用寄存器数据读出到通用寄存器里面
      • MSR指令将通用寄存器的值写入到CPSR寄存器里面去

    • 设置sp指针：sp可以指向内部RAM，也可以指向DDR，我们将其指向DDR。sp设置到哪里？512MB的范围是0x80000000-0x9fffffff。栈大小，0x200000=2MB.处理器栈增长方式，对于A7而言，是向下增长的。设置sp指向0x80200000

    • 跳转到C语言：使用b指令，跳转到c语言函数，比如main函数

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      .global _start


      _start:
          /*设置处理器进入SVC模式 */
          mrs r0, cpsr    /*读取cpsr到r0 */
          bic r0,r0, #0x1f/*清楚cpsr的bit4-0 */
          orr r0,r0, #0x13/*使用SVC模式 */
          msr cpsr,r0      /*将r0写入到cpsr */

          /*设置sp指针 */
          ldr sp,=0x80200000
          b main            /*跳转到哦c语言main函数 */
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      #ifndef __MAIN_H
      #define __MAIN_H
      //定义要使用的寄存器
      #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)

       /*
      13 * IOMUX 相关寄存器地址
      14 */
       #define SW_MUX_GPIO1_IO03 *((volatile unsigned int *)0X020E0068)
       #define SW_PAD_GPIO1_IO03 *((volatile unsigned int *)0X020E02F4)

       /*
      19 * GPIO1 相关寄存器地址
      20 */
       #define GPIO1_DR *((volatile unsigned int *)0X0209C000)
       #define GPIO1_GDIR *((volatile unsigned int *)0X0209C004)
       #define GPIO1_PSR *((volatile unsigned int *)0X0209C008)
       #define GPIO1_ICR1 *((volatile unsigned int *)0X0209C00C)
       #define GPIO1_ICR2 *((volatile unsigned int *)0X0209C010)
       #define GPIO1_IMR *((volatile unsigned int *)0X0209C014)
       #define GPIO1_ISR *((volatile unsigned int *)0X0209C018)
       #define GPIO1_EDGE_SEL *((volatile unsigned int *)0X0209C01C)

       #endif
      #include "main.h"
      /*
      4 * @description : 使能 I.MX6U 所有外设时钟
      5 * @param : 无
      6 * @return : 无
      7 */
      void clk_enable(void)
      {
          CCM_CCGR0 = 0xffffffff;
          CCM_CCGR1 = 0xffffffff;
          CCM_CCGR2 = 0xffffffff;
          CCM_CCGR3 = 0xffffffff;
          CCM_CCGR4 = 0xffffffff;
          CCM_CCGR5 = 0xffffffff;
          CCM_CCGR6 = 0xffffffff;
      }
      /*
      20 * @description : 初始化 LED 对应的 GPIO
      21 * @param : 无
      22 * @return : 无
      23 */
      void led_init(void)
      {
          /* 1、初始化 IO 复用, 复用为 GPIO1_IO03 */
          SW_MUX_GPIO1_IO03 = 0x5;
          /* 2、配置 GPIO1_IO03 的 IO 属性
      30 *bit 16:0 HYS 关闭
      31 *bit [15:14]: 00 默认下拉
      32 *bit [13]: 0 kepper 功能
      33 *bit [12]: 1 pull/keeper 使能
      34 *bit [11]: 0 关闭开路输出
      35 *bit [7:6]: 10 速度 100Mhz
      36 *bit [5:3]: 110 R0/6 驱动能力
      37 *bit [0]: 0 低转换率
      38 */
          SW_PAD_GPIO1_IO03 = 0X10B0;
          /* 3、初始化 GPIO, GPIO1_IO03 设置为输出 */
          GPIO1_GDIR = 0X0000008;
          /* 4、设置 GPIO1_IO03 输出低电平，打开 LED0 */
          GPIO1_DR = 0X0;
      }
      /*
      49 * @description : 打开 LED 灯
      50 * @param : 无
      51 * @return : 无
      52 */
      void led_on(void)
      {
          /*
      56 * 将 GPIO1_DR 的 bit3 清零
      57 */
          GPIO1_DR &= ~(1 << 3);
      }
      /*
      62 * @description : 关闭 LED 灯
      63 * @param : 无
      64 * @return : 无
      65 */
      void led_off(void)
      {
          /*
      69 * 将 GPIO1_DR 的 bit3 置 1
      70 */
          GPIO1_DR |= (1 << 3);
      }
      /*
      75 * @description : 短时间延时函数
      76 * @param - n : 要延时循环次数(空操作循环次数，模式延时)
      77 * @return : 无
      78 */
      void delay_short(volatile unsigned int n)
      {
          while (n--)
          {
          }
      }

      void delay(volatile unsigned int n)
      {
          while (n--)
          {
              delay_short(0x7ff);
          }
      }
      /*
      98 * @description : main 函数
      99 * @param : 无
      100 * @return : 无
      101 */
      int main(void)
      {
          clk_enable(); /* 使能所有的时钟 */
          led_init();   /* 初始化 led */
          while (1)     /* 死循环 */

          {
              led_off();  /* 关闭 LED */
              delay(500); /* 延时大约 500ms */
              led_on();   /* 打开 LED */
              delay(500); /* 延时大约 500ms */
          }
          return 0;
      }

BSP工程管理实验

BSP工程管理的目的就是为了模块化整理代码，同一个属性的文件存放在同一个目录里面

  1. 新建所需的文件夹，将同一属性的文件放到相应的文件夹中
  2. 修改clk led delay驱动，创建对应的驱动文件，然后放到对应的目录中
  3. 根据编写的新驱动文件，修改main.c文件内容

设置vscode文件路径，先创建.vscode目录，然后打开c/c++配置器，会在vscode目录下生成一个

==Makefile编写==

Makefile指定头文件路径，需要-I，我们编译源码的时候，需要指定头文件路径，比如/bsp/clk/bsp_clk.h变为-I /bsp/clk/bsp_clk.h

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CROSS_COMPILE 	?= arm-linux-gnueabihf-
TARGET		  	?= bsp

CC 				:= $(CROSS_COMPILE)gcc
LD				:= $(CROSS_COMPILE)ld
OBJCOPY 		:= $(CROSS_COMPILE)objcopy
OBJDUMP 		:= $(CROSS_COMPILE)objdump

INCDIRS 		:= imx6u \
				   bsp/clk \
				   bsp/led \
				   bsp/delay 
				   			   
SRCDIRS			:= project \
				   bsp/clk \
				   bsp/led \
				   bsp/delay 
				   
				   
INCLUDE			:= $(patsubst %, -I %, $(INCDIRS))

SFILES			:= $(foreach dir, $(SRCDIRS), $(wildcard $(dir)/*.S))
CFILES			:= $(foreach dir, $(SRCDIRS), $(wildcard $(dir)/*.c))

SFILENDIR		:= $(notdir  $(SFILES))
CFILENDIR		:= $(notdir  $(CFILES))

SOBJS			:= $(patsubst %, obj/%, $(SFILENDIR:.S=.o))
COBJS			:= $(patsubst %, obj/%, $(CFILENDIR:.c=.o))
OBJS			:= $(SOBJS) $(COBJS)

VPATH			:= $(SRCDIRS)

.PHONY: clean
	
$(TARGET).bin : $(OBJS)
	$(LD) -Timx6ul.lds -o $(TARGET).elf $^
	$(OBJCOPY) -O binary -S $(TARGET).elf $@
	$(OBJDUMP) -D -m arm $(TARGET).elf > $(TARGET).dis

$(SOBJS) : obj/%.o : %.S
	$(CC) -Wall -nostdlib -c -O2  $(INCLUDE) -o $@ $<

$(COBJS) : obj/%.o : %.c
	$(CC) -Wall -nostdlib -c -O2  $(INCLUDE) -o $@ $<
	
clean:
	rm -rf $(TARGET).elf $(TARGET).dis $(TARGET).bin $(COBJS) $(SOBJS)

  • notdir用于去掉文件的绝对路径，只保留文件名。

  • wildcard函数是针对通配符在函数或变量定义中展开无效情况下使用的，用于获取匹配该模式下的所有文件列表，<PATTERN…>参数若有多个则用空格分隔。若没有找到指定的匹配模式则返回为空。

    • #返回make工作下的所有.cpp以及.c文件
      $(wildcard *.cpp *.c)

  • patsubst函数返回被替换过后的字符串。patsubst函数判断中字符串（若多个字符串以空格分隔）是否匹配模式，若匹配则使用替换。可以包括通配符%表示任意长度的字串。如果中也包含%，则中的这个%将是中的那个%所代表的字符串。若字符串中含有%则可以用反斜杠\来转义，即%来表示真实含义的%字符。

    示例：

    #把字符串“x.c.c bar.c”符合模式%.c的单词替换成%.o，返回“x.c.o bar.o”。
    $(patsubst %.c,%.o,x.c.c bar.c)

  • $(foreach ,,)

    这个函数的意思是，把参数;中的单词逐一取出放到参数;所指定的变量中，然后再执行< text>;所包含的表达式。每一次;会返回一个字符串，循环过程中，;的所返回的每个字符串会以空格分隔，最后当整个循环结束时，;所返回的每个字符串所组成的整个字符串（以空格分隔）将会是foreach函数的返回值。

    所以，;最好是一个变量名，;可以是一个表达式，而;中一般会使用;这个参数来依次枚举;中的单词。举个例子：

    names := a b c d

    files := $(foreach n,$(names),$(n).o)

    上面的例子中，$(name)中的单词会被挨个取出，并存到变量“n”中，“$(n).o”每次根据“$(n)”计算出一个值，这些值以空格分隔，最后作为foreach函数的返回，所以，$(files)的值是“a.o b.o c.o d.o”。

    蜂鸣器实验

    1. 硬件原理图分析：BEEP控制IO为 SNVS_TAMPER1,当输出低电平的时候蜂鸣器响，输出高电平的时候蜂鸣器不响
    2. 实验程序编写：
      • 初始化SNVS_TAMPER1这个IO复用为GPIO5_IO01
      • 设置SNVS_TAMPER1这个IO的电器属性
      • 初始化GPIO
      • 控制GPIO输出高低电平

    按键输入实验

  1. 硬件原理图分析：按键key0链接到了UART1_CTS引脚上，默认情况下，KEY0为高，当按下KEY0以后UART1_CTS为低
  2. 实验程序编写：
    • 设置UART1_CTS复用为GPIO_IO18
    • 设置电器属性UART1_CTS的电器属性
    • 配置GPIO1_IO08为输入模式
    • 读取按键值，也就是GPIO1_IO08的高低电平mk

主频和时钟配置实验

  1. I.MX6U 系统时钟分析
    • 为了方便生成时钟，6从24MHZ晶振生出来了7路PLL，这7路PLL中有的又生出来了PFD
      • PLL1:ARM PLL供给ARM内核
      • PLL2：system PLL ，538MHZ，528_PLL此路PLL分出了4路PFD分别为 PLL2_PFD0-PFD3
      • PLL3: USB1 PLL， 480MHZ，480_PLL，此路PLL分出了4路PFD，分别为PLL3_PFD0-PFD3
      • PLL4:Audio PLL, 主供给音频使用
      • PLL5：Video PLL，主要供视频外设，比如RGB LCD接口，和图像处理有关的
      • PLL6： ENET PLL ， 主供网络外设
      • PLL7: USB2 PLL,480MHZ，无PFD
  2. 要初始化的PLL和PFD
    • PLL1
    • PLL2,PLL2_PFD0-PFD3
    • PLL3,PLL3_PFD0-PFD3
    • 一般按照时钟树里面的值进行设置
  3. I.MX6U系统配置
    1. 系统主频配置：
      1. 要设置ARM内核主频为528MHZ，设置CACRR寄存器的ARM_PODF位为2分频，然后设置PLL1=1056MHZ即可。CACRR的bit3-0为ARM_PODF位，可设置0-7分别对应1-8分频。应该设置CACRR寄存器的ARM_POEF=1
      2. 设置PLL1=1056MHZ，PLL1=pll1_sw_clk,pll1_sw_clk通过有两路可以选择，分别为pll1_main_clk和step_clk通过CCSR寄存器的pll1_sw_clk_sel位(bit2)来选择，为0的时候选择pll1_mian_clk为1的时候选择step_clk
      3. 在修改PLL1的时候，也就是设置系统时钟的时候，需要给6ULL一个临时的时钟，step_clk,在修改PLL1的时候，需要将pll1_sw_clk切换到step_clk上
      4. 设置step_clk：step_clk也有两路来源，由CCSR的step_sel位（bit8）来设置，为0的时候设置step_clk为osc=24mhz，为1的时候不重要
      5. 时钟切换成功以后就可以修改PLL1的值
      6. 通过CCM_ANALOG_PLL_ARM寄存器的DIV_SELECT位（bit0-6）来设置PLL1的频率，公式为output=fref * DIV_SEL/2 1056=24 * DIV_SEL/2=>DIV_SEL=88,设置CCM_ANALOG_PLL_ARM寄存器的DIV_SELECT位=88即可。PLL1=1056MHZ，还要设置CCM_ANALOG_PLL_ARM寄存器的ENABLE位（bit13）为1，也就是使能输出
      7. 在切换慧PLL1之前，设置CACRR寄存器的ARM_PODF位为1！！切记
    2. 各个PLL时钟配置：PLL2固定为528MHZ，PLL3固定为480MHZ
      1. 初始化PLL2_PFD0-PFD3,寄存器CCM_ANALOG_PFD_528用于设置4路PFD的时钟，比如PFD0 = 528*18/PFD0_FRAC.设置PFD0_FRAC位即可，比如PLL2_PFD0=352M=528 * 18/PFD0_FRAC，因此PFD0_FRAC=27
      2. 初始化PLL3_PFD0-PFD3
    3. 其他外设时钟源配置:AHB_CLK_ROOT,PERCLK_CLK_ROOT以及IPG_CLK_ROOT ，因为PERCLK_CLK_ROOT以及IPG_CLK_ROOT 要用到AHB_CLK_ROOT，所以要初始化AHB_CLK_ROOT：
      1. AHB_CLK_ROOT的初始化：AHB_CLK_ROOT = 132Mhz,设置CBCMR寄存器寄存器的PRE_PERIPH_CLK_SEL,设置CBCDR寄存器的PERIPH_CLK_SELECT位为0 ，设置CBCDE寄存器的AHB_PODF位为2.也就是3分频，因此396/3=132MHZ
      2. PERCLK_CLK_ROOT = 66MHz=IPG_CLK_ROOT：
        IPG_CLK_ROOT：设置CBCDR寄存器IPG_PODF=1，也就是二分频
        PERCLK_CLK_ROOT：设置CSCMR1寄存器寄存器的PERCLK_CLK_SEL位为0，表示PERCLK的时钟源为ipg

GPIO中断实验

ARM芯片从0x00000000开始运行，执行指令。在程序开始的地方存放着中断向量表。中断向量表主要功能是描述了中断对应的中断服务函数。

对于STM32来说代码最开始的地址存放堆栈栈顶指针

  1. 中断向量偏移：一般ARM从0x00000000开始运行处理代码，如果代码一定要从0x80000000开始运行，那么需要告诉一下soc内核，也就是设置中断向量偏移，设置SCB的VTOR寄存器为新的中断向量表起始地址即可
  2. NVIC中断控制器：NVIC就是中断管理机构，使能和关闭指定的中断，设置中断优先级。
  3. 中断服务函数编写

Cortex-A7中断系统

  1. Cortex-A7中断向量表有8个中断，其中重点关注IRQ，Cortex-A的中断向量表，需要用户自己去定义。
  2. 中断向量偏移：裸机历程都是从0x87800000开始的，因此要设置中断向量偏移
  3. GIC中断控制器：同NVIC一样，GIC用于管理Cortex_A的中断，GIC提供了开关中断，设置中断优先级。
  4. IMX6U中断号：为了区分不同的中断，引入了中断号ID0-15是给SGI，ID16-31是给PPI，ID32-1019给SPI。也就是按键中断，串口中断。。。。6ULL支持128个中断
  5. 中断服务函数的编写：一个是IRQ中断服务函数的编写，另一个就是在IRQ中断服务里面去查找并运行的具体的外设中断服务函数

中断实验编写

  1. 编写按键中断例程，KEY0，使用UART1_CTS这个IO，本章就编写UART1_CTS的中断代码

  2. 修改start.s，添加中断向量表，编写复位中断服务函数和IRQ中断服务函数：

    1. 关闭I，D Cache和MMU
    2. 设置处理器进入9种工作模式下对应的sp指针，要使用中断，必须设置IRQ模式下的sp指针，索性直接设置所有模式下的SP指针。
    3. 清除bss段
    4. 跳到C函数，也就是main函数

  3. CP15协处理器

    1. MRC：将CP15协处理器中的寄存器数据读到ARM寄存器中

    2. MRC就是读CP15寄存器，MCR就是写CP15寄存器，MCR指令格式如下：

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      MCR{cond} p15, <opc1>, <Rt>, <CRn>, <CRm>, <opc2>

      /*cond:指令执行的条件码，如果忽略的话就表示无条件执行。
      opc1：协处理器要执行的操作码。
      Rt： ARM 源寄存器，要写入到 CP15 寄存器的数据就保存在此寄存器中。
      CRn： CP15 协处理器的目标寄存器。
      CRm： 协处理器中附加的目标寄存器或者源操作数寄存器，如果不需要附加信息就将CRm 设置为 C0，否则结果不可预测。
      opc2： 可选的协处理器特定操作码，当不需要的时候要设置为 0*/
      假如我们要将 CP15 中 C0 寄存器的值读取到 R0 寄存器中，那么就可以使用如下命令：
      MRC p15, 0, r0, c0, c0, 0

      现在要关闭I,DCache和MMU，打开Cortex-A7参考手册到105页找到SCTLR寄存器，也就是系统控制寄存器，此寄存器bit0用于打开和关闭MMU，bit1，对其控制位，bit2控制Data Cache的打开和关闭，bit11用于控制分支预测，bit12，用于控制 I Cache

​ 1. 中断向量偏移设置：将新的中断向量表首地址写入到CP15协处理器

EPIT定时器实验

  1. EPIT简介
    1. EPIT时32位的向下计数器
    2. EPIT的时钟源可以选择，我们选择ipg_clk=66mhz
    3. 可以对时钟源进行分频，12位的分频器，0-4095，分别代表1-4096分频
    4. 开启定时器后，计数寄存器会每个时钟减一，如果和比较寄存器里面的值相等的话就会触发中断
      EPIT有两种工作模式，一个时Set-and-forget模式，一个是free-running模式
    5. 6ULL有两个EPIT定时器
      1. EPIT_CR寄存器用于配置EPIT
  2. 实验原理
    1. EPIT_CRbit0为1，设置EPIT使能，bit1为1设置计数器的初始值为加载寄存器的值，bit2使能比较中断，bit3为1，设置定时器工作在Set-and-forget模式下，bit15-4设置分频值。bit24-25设置时钟源的选择，我们设置为1，那么EPIT的时钟源就为ipg_clock为66hz
    2. EPIT_SR寄存器只有bit0有效，表示寄存器状态，写1清零，当OCIF位为1的时候表示中断发生，为0的时候表示中断未发生，我们处理完定时器中断后，一定要清除中断标志位
    3. EPIT_LR寄存器设置计数器的加载值，计数器每次计时到0以后就会读取LR寄存器的值重新开始计时
    4. CMPR比较计数器，当计数器的值和CMPR相等以后就会产生比较中断
    5. 使用EPIT实现500ms周期的定时器，我们在EPIT中断服务函数中让LED灯亮灭

高精度延时

  1. GPT定时器简介 ：以前的延时函数就采用空指令执行来实现，延时肯定不准确，当我们修改了6ULL主频以后，延时就不准了，
    • GPT定时器是32位向上计数器，
    • GPT定时器有捕获的功能，
    • GPT定时器支持比较输出或中断功能，
    • GPT定时器有一个12位分频器，
    • GPT时钟源可以选择，这里我们使用ipg_clock
    • GPT定时器有两种工作模式，restart和free-run
      restart模式下，定时器计数值和比较寄存器OCR的值相等的话定时器就会重新从0开始计数，==只有比较通道1才有此功能==
      free-run模式：所有三个输出比较通道都适用从0开始一直加到0xfffffff然后重新从0开始，周而复始
    • GPT_CR寄存器
      • bit0为使能位，为0关闭，为1使能
      • bit1确定GPT定时器初始值，为0表示计数器默认为上次关闭的时候遗留的值，为1的话计数值为0.
      • bit8-6为时钟源的选择，设置为1表示GPT时钟源为ipg_clk=66M
      • bit9设置GPT定时器工作模式为0的时候工作在restart模式，为1的时候工作在free-run
      • bit15软件复位
    • GPT_PR寄存器的bit0-11为分频值
    • GPT_SR
      • bit5表示溢出发生
      • bit4和bit3分别为输入通道2和1的捕获中断标志位，bit2-0，也就是OF3-OF1为比较中断

串口实验

  1. 6ULL串口UART原理
    • 6ULL的UART_URXD寄存器保存着串口接收到的数据
    • UART_UTXD为发送数据寄存器，如果需要通过串口发送数据，只需要将数据写入UART_UTXD寄存器中
    • UART_UCR1-UCR4都是串口的控制寄存器
      • UART_UCR1的
        • bit0都是UART的使能位，
        • 为1的时候使能UART，
        • bit14为自动检测波特率使能位，为1的时候使能波特率自动检测
      • UART_UCR2的
        • bit0为软件复位位，为0的时候复位UART，
        • bit1使能UART的接收，我们配置为1，
        • bit2为发送使能，要设置为1，
        • bit5设置数据位，0的话表示7位数据位，1的话表示8位数据位，
        • bit6设置停止位，0的话表示1位停止位，1的话表示两位，
        • bit7为奇偶校验位，为0的时候是偶校验，为1的时候是奇校验，
        • bit8校验使能位，为0的时候关闭校验
      • UART_UCR3的b==it2必须为1==
    • UART_UFCR寄存器的bit7-9设置分频值UART的时钟源=PLL3/6=480/6=80Mhz。CSCDR1寄存器的UART_CLK_SEL位设置UART的时钟源，为0的时候UART时钟源为80Mhz,为1的时候时钟源为24M晶振，CSCDR1寄存器的UART_CLK_PODF位控制分频，一般设置为1分频，因此为80Mhz
    • UART_UFCR，UART_UBIR,UART_UBMR,决定了串口波特率
    • UART_USR2寄存器的bit0为1表示有数据可以读取，bit3为1的时候表示数据发送完成

DDR3实验

  1. RAM,ROM

    • RAM：随机存储器，可以随时进行读写操作，速度很快，掉电数据丢失
    • ROM：只读存储器，例如手机8+256G，8是RAM,256是ROM

  2. SRAM：一开始是芯片内部RAM，后面因为应用需求需要外扩RAM

  3. DDR：本质上还是SDRAM，

    • 时间参数
      • 传输速率：DDR31600,DDR3 1866 ，DDR4 2400 ， DDR4 3200MT/S。
      • tRCD ：行地址到列地址之间的延时
      • CL ：列地址选通潜伏期
      • tRC : 两个ACTIVE命令之间的周期
    • 时钟配置
      • DDR使用的时钟源为MMDC_CLK_ROOT=PLL2_PFD2=396MHZ，在前面历程以及设置为396MHZ
      • CMCMR寄存器的PRE_PERIPH2_CLK_SEL位来选择，也就是bit22：21设置pre_periph2时钟源，设置为01，也就是PLL2_PFD2作为pre_periph2时钟源
      • CBCDR寄存器的PERIPH2_CLK_SEL位，也就是bit26设置为0 ，PLL2作为MMDC时钟源，396MHZ
      • CBCDR寄存器的FABRIC_MMDC_PODF位，bit5：3设置为0，也就是1分频，最终MMDC_CLK_ROOT=396MHZ

  4. MMDC控制器

    • 多模支持DDR3,DDR3L LPDDR2*16位
    • MMDC最高支持DDR3频率是400MHZ ，800MT/S
    • MMDC提供的DDR3链接信号，6ULL提供了专用的IO

校准值：
MMDC registers updated from calibration

Write leveling calibration
MMDC_MPWLDECTRL0 ch0 (0x021b080c) = 0x00000000
MMDC_MPWLDECTRL1 ch0 (0x021b0810) = 0x001E001E

Read DQS Gating calibration
MPDGCTRL0 PHY0 (0x021b083c) = 0x013C0134
MPDGCTRL1 PHY0 (0x021b0840) = 0x00000000

Read calibration
MPRDDLCTL PHY0 (0x021b0848) = 0x40403236

Write calibration
MPWRDLCTL PHY0 (0x021b0850) = 0x40403830

RGBLCD实验

  1. 像素点：每个像素点相当于一个小灯，不管是液晶屏，手机平板都是由一个个彩色小灯构成的，彩色点阵屏每个像素点有三个小灯，红色绿色和蓝色，也叫RGB，RGB也就是光的三原色。。通过调整RGB三种颜色的比例就可以实现刹紫千红的世界
  2. 分辨率：要想显示文字，图片，视频等等就需要很多个像素点，分辨率说的就是像素点的个数，1080p,720p,2k,4k,8k 1080=192 * 1080，表示一行有1920个像素点，一列有1080个像素点。显示器有尺寸，尺寸不变的情况下，分辨率越高，显示效果越精细，4k=3840 * 2160 ==正点原子的RGB屏幕有4.3寸 480 * 272 和1024 * 600
  3. 像素格式：如何将RGB三种颜色进行量化，每种颜色就需要8bit，RGB就需要888共24bit，可以描述出2^24^种颜色，16777216=1677万种颜色，现在流行10bit,HDR10，支持HDR效果的10bit面板，RGB10 10 10 ,在RGB888的基础上再加上8bit的ALPHA通道，ARGB8888 = 32位
  4. LCD屏幕接口 ：RGB格式的屏幕一般叫做RGB接口屏，屏幕接口有MPI,LVDS,MCU,RGB接口。正点原子屏幕ID,使用ID可以识别不同的屏幕，在RGB 屏幕上对R7,G7,B7上焊接上拉或者下拉电阻实现不同的ID,正点原子的ALPHA开发板RGB屏幕接口用了3个3157屏幕开关，原因是防止LCD屏幕上的ID电阻，影响6ULL的启动
  5. LCD时间参数：
    • 水平：HSYNC:水平同步信号，行同步信号，当出现HSYNC的时候表示新的一行开始显示
      1. 产生HSYNC信号，表示新的一行开始显示，HSYNC信号得维持一段时间，，这个时间叫做HSPW
      2. HSYNC信号完成以后需要一段时间延时，这段时间叫做HBP
      3. 显示1024个像素点的数据，1024clk
      4. 一行像素显示完成以后，到HSYNC下一行信号得产生之间有个延时叫做HFP，因此真正显示一行所需的时间就是(HSPW+HBP+WDTH(屏幕水平像素点个数，比如1024)+HFP)=20+40+1024+160=1344CLK
    • 垂直： VSYNC：垂直同步信号，帧同步信号，当出现VSYNC信号的时候表示新的一帧开始显示。
      1. VSYNC信号持续一段时间为VSPW
      2. VSYNC信号完成以后需要一段时间叫VBP
      3. VBP信号结束以后就是要显示的行数，比如600行
      4. 所有的行显示完成以后，一段VFP延时.
    • 像素时钟：(VSPW+VBP+height(600)+VFP)*(HSPW+HBP+WDTH+HFP)
  6. 显存：显示存储空间，采用ARGB8888 = 32bit = 4B.这4个字节的数据表示一个像素点的信息，必须要存起来。10246004 = 2.5M.因此需要留出2.5MB的内存给LCD用，方法很简单，直接定义一个32位的数组，u32 lcdframe[1024*600]

RTC实验

  1. 6ULL内部自带一个RTC外设，确切的说叫SRTC。6U和6ULL的RTC内容在SNVS章节，6U的RTC分为LP和HP。LT叫SRTC，HP是RTC，但是HP的RTC掉电以后数据就丢失了，即使用了纽扣电池也没用，所以要初始化LP，也就是SRTC。
    RTC分为SNVS_LP和SNVS_HP，RTC很类似定时器，外接32.768K的晶振，再开始计时。RTC使用两个寄存器来保存计数值
    RTC使用很简单，打开RTC，然后RTC就开始工作，我们要做的就是不断的读取RTC计数寄存器，获取时间值，或者向RTC计数器写入时间值，也就是调整时间

    • SNVS_HPCOMR的bit31置1，表示所有的软件都可以访问SNVS所有寄存器

      • bit8也是和安全有关，置1，也可以不置1

    • SNVS_LPCR寄存器，bit0置1开启SRTC功能

    • SNVS_LPSRTCMR的bit14:0是高15位RTC计数寄存器

    • SNVS_LPSRTCLR是低32位RTC计数器，与LPSRTCMR共同组成SRTC数据计数器，每一秒数据加一。

      ==6U的RTC默认从1970年一月一日0点0时0分0秒==

I2C实验

  1. ALPHA开发板有个AP3216C，这是一个IIC接口的器件，这是一个环境光传感器，AP3216C连接到了I2C1上

    • I2C1_SCL：使用的是UART4_TXD这个IO，复用为ALT2
    • I2C1_SDA:使用的是UART4_RXD这个IO,复用为ALT2

  2. I2C分为SCL和SDA，这两个必须要接上拉电阻，到VCC，比如3.3V一般是4.7K上拉电阻

  3. I2C总线支持多从机，通过从机地址来区别访问哪个从机

  4. 6ULL的I2C时钟频率标准模式100kbit/s，快速模式400kbit/s

  5. 时钟源选用perclk_clk_root= ipg_clk= 66M

  6. IADR寄存器bit7：0保存I2C从机设备地址

  7. IFDR寄存器设置I2C频率，bit5：0，设置分频值，假如我们现在需要100kbit的速率，那么66000000/100000 = 660，经过查找，IC位设置为0X38或0x15的时候为640分频，660000000/640 = 103.125kbit

  8. I2CR寄存器，bit7为I2C使能位置1，bit5为主从模式选着位，为0表示从模式，为1表示主机，bit4为发送/接收设置位，为0的时候是接收，为1的时候是发送

  9. I2SR寄存器，bit7为传输完成位，为0表示正在发送，为1表示发送完成，bit5是I2C忙闲位，为0的时候I2C总线空闲，为1的时候I2C总线忙，bit0是读确认位，也就是ACK信号

  10. I2DR寄存器，数据寄存器，

  11. AP3216C：是一个三合一的环境光传感器，ALS(环境光)+Ps(接近传感器)+IRLED(红外LED灯)，I2C接口最高400k的频率

  12. 环境光，ALC是16位输出

  13. 接近传感器：10bit输出，IR传感器也是10bit

  14. AP32167从机地址为0x11

  15. 0X0A是IR Ddata low bit7为0的时候表示IR和PS数据有效，为1的时候IR和PS数据无效，bit1和0 是IR的低两位

  16. 0X0B是IR Data high ，bit7：0是高字节，与0X0A一起组成10bit的数据

  17. 0X0C和0X0D分别为ALS的低8位和高8位

  18. 0X0E是ps的bit3：0是低4位数据，0X0F的bit5：0是高6位数据

  19. 0X00是系统配置寄存器，bit2：0设置AP3216C开启哪些传感器，我们需要设置为011，也就是0X3表示开启ALS+PS+IR

SPI 协议

  1. SPI相比I2C最大优势有两点，一个是速度快，最高可达几十M，甚至上百M，第二个是SPI是个全双工。
  2. SPI接口和I2C一样，一个SPI接口可以连接多个SPI外设，SPI通过CS引脚/数据线，片选和哪个SPI外设通信。SPI通信前先将指定的SPI外设对应的CS引脚拉低来选中此设备
  3. ALPHA开发板上通过ECSPI3接口连接了一个6轴传感器，引脚如下：
    • ECPI3_SCLK:UART2_RX
    • ECPI3_MOSI:UART2_CTS
    • ECPI3_SS0:UART2_TXD
    • ECIP3_MISO:UART2_RTS
      6ULL一个SPI主接口有4个硬件片选，分别为SS0-SS3
  4. 根据CPOI和CPHA可以设置4种工作模式，一般使用CPOL=0，CPHA = 0，

==寄存器==

  1. 6ULL的SPI接口叫ECSPI，支持全双工，主从可配置

  2. 4个硬件片选信号可以使用软件片选，这样一个SPI接口所能连接的外设就无限制了

  3. RXDATA寄存器为接收到的数据

  4. TXDATA寄存器为发送数据寄存器

  5. CONREG寄存器为配置寄存器

    • bit0使能位，bit0置1，使能SPI、
    • bit3，当向TXFIFO写入数据以后马上开启SPI突发访问，也就是马上发送数据，置1
    • bit7：4：设置SPI通道主从模式，bit7为通道3，bit4为通道0，因此，我们使用到了通道0，也就是我们要设置bit4为1
    • bit19：18：通道选择，设置为00，使用到ss0，也就是通道0
    • bit31：30：设置突发访问长度，设置为7，也就是8bit的突发长度，也即是一个字节

  6. CONFIGREG寄存器

    • bit0：PHA，设置为0，表示串形时钟的第一个跳变沿采集数据
    • bit4：POL，设置为0，表示SCLK空闲的时候为低电平
    • bit8：设置为0
    • bit15：12：bit12设置为0
    • bit16：设置为0，表示空闲的时候数据线为高
    • bit20：设置为0，表示SCLK空闲的时候为低

  7. STATREG寄存器：状态寄存器：

    • bit0：等待TXFIFO为空，在发送数据前要等待TXFIFO为空，也就是等待bit0为·1
    • bit3：RXFIFO是否有数据，为1表示RXFIFO至少有一个字的数据，我们在接收数据的时候要等待bit3为1

  8. PERIODREG寄存器，：

    • bit14：0：设置wait state时间，设置为0x200
    • bit15：设置wait states 时钟源为SPI_CLK,将此位设置为0
    • bit21：16：表示片选信号的延时，可设置0-23，设置为0

  9. SPI时钟设置：

    • SPI时钟源最终来源于pll3_sw_cl = 480MHZ/8=60M
    • 设置CSCDR2寄存器bit18为0，也就是ECSPI时钟源为60MHZ
    • bit24：19：设置为0表示1分频，最终进入到SPI外设的时钟源为60M

  10. ECSPI模块还需要对时钟进行两级分频，由ECSPI_CONRELG寄存器设置

    • bit15：12：可设置0-0xf表示1-16分频
    • bit11：8：，设置2^n^分频，n=0-15

  11. 六轴传感器，三轴陀螺仪，三轴加速度计

  12. 陀螺仪分辨率可设置，加速度分辨率可设置

  13. 陀螺仪和加速度计都是16位ADC

  14. 通信接口为I2C或SPI，I2C最大到400kHZ，SPI最大到8MHz

  15. ICM20608G的WHO_AM_I寄存器，地址为0X75,默认值为0XAF，ICM20608D的WHO_AM_I寄存器可能是0XAE。

  16. 0X3B~0X48是要读取的传感器数据

多点电容触摸屏实验

  1. 正点原子电容触摸屏，4.3寸都是GT9147IC，7寸是FT5206和FT5246

    触摸屏IO:

    • CT_INT：触摸中断线，连接到了GPIO1_IO09-+
    • I2C2_SCL:连接到UART5_TXD
    • I2C2_SDA:连接到了UART5_RXD
    • RESET:连接到了SNVS_TAMPER9

    电容触摸输出的触摸点坐标信息为对应的屏幕像素点信息，因此不需要校准。电阻屏需要校准

  2. IIC接口最大400k频率

  3. 正点原子7寸屏幕FT5426的IIC地址为0X38

  4. 需要用到的寄存器：

    1. DEVICE_MODE : 需要设置为0x0，表示工作在正常运行模式
    2. ID_G_LIB_VERSION_H以及ID_G_LIB_VERSION_L，0XA1 0XA2：表示固件版本号
    3. ID_G_MOOD 0XA4 ：设置为1，表示采用中断方式上报信息
    4. TD_STATUS 0X02: 当前触摸点的个数1-5
    5. TOUCH1_XH_0X03 ： 开始记录触摸屏的触摸点坐标信息，一个触摸点6个寄存器表示，一共需要5*6 = 30个寄存器。一直读取到0x20
      一个触摸点坐标信息用12bit表示，其中H的bit3：0这4个bit为高4位。L寄存器的bit7：0为低8位
    6. XH寄存器bit7：6表示事件：为0按下，为1抬起，为10表示接触、
    7. YH寄存器的bit7：4表示触摸ID

PWM背光实验

  1. 6UL的PWM是16位计数器

  2. 有4个16位的FIFO

  3. 一个12位的分频器

  4. 正点原子LCK屏幕的背光IO连接到了GPIO1_IO08上，GPIO1_IO08可以复用为PWM_OUT信号

  5. PWM计数器从0x0000开始计数，当计数器的值等于PWMPR+1,定时器就会重新开始下一个周期的运行，因此PWMPR寄存器控制PWM的频率

  6. FIFO保存着采样值，当我们向采样寄存器PWMSAR写采样值的时候会写到FIFO里面，每当读取PWMSAR寄存器，FIFO里面的数据都会减一，或者没产生一个PWM信号，FIFO的数据也会减一，知道FIFO为空，那就无法产生PWM信号，FIFO为空会产生中断，可以在中断中向FIFO写入采样值

  7. PWMCR寄存器：

    • bit0：PWM使能信号，
    • bit2:1：设置为0，每个周期使用FIFO里面的一个数据
    • 15:4：PWM分频设置，可以设置0~4095，对应1 ~ 1096分频
    • bit17:16：设置时钟源，设置为1，表示使用ipg_clk=66MHZ
    • bit19:18：设置为0
    • bit27:16：设置为01，表示当FIFO里面空余位置大于2的时候FIFO为空

  8. PWMIR寄存器：

    • bit0设置为1

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    缺失模块。
    1、请确保node版本大于6.2
    2、在博客根目录（注意不是yilia根目录）执行以下命令：
    npm i hexo-generator-json-content --save

    3、在根目录_config.yml里添加配置： 

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争取<br><br>早日成为大牛<br>