从零开始点亮LED灯

微末凡尘

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从零开始点亮LED灯 HELPER2416开发板助学计划 水平不高，又想尽可能写详细些，所以可能会显得很琐碎，各位看官见谅哇……希望能帮到拿到开发板无从下手的同学，大家共同进步。 相信很多朋友和我一样，是从单片机转到ARM的。这样就总想把底层搞明白点。所以学ARM就选择了从裸机开始学习。这样可以了解更多，也可为后来学习打下坚实的基础，但是这个过程也不是那么简单，其中涉及到很多琐碎的知识。由于前几天乱插屏幕，不小心把屏幕烧坏了，于是这几天就只好乖乖点灯咯，现在把成果分享大家……【屏坏了本来准备再买一块的，看到保修，但是一般屏幕不在保修之列，就试着问了问，结果老板二话没说就让我寄回去，又给我重新发了一块新的，太感动了，过几天一定再发一帖点屏】。 我原本使用的是WMware + FC18虚拟机镜像。可是这个镜像已经配置好了，实在不便从零开始写这个帖子，就用FC12来写这篇文章吧。 一、FC12的安装 学习2416这样的开发板，很大部分同学的目的就是为了学习Linux，所以，我们尽早接触linux，先熟悉熟悉，对我们日后学习也会有不少帮助。同时在linux下面编译代码更容易让我们了解程序的本质，更好的学习。但是linux的各种配置确实比较麻烦，所以我们完全可以先使用 君益兴 光盘里面的镜像安装，省去复杂的配置，更快的学习核心的知识。有一定基础之后再自己进行配置。 1.我刚才打开FC12的镜像的独立下载链接的时候发现已经失效了，所以我们就直接到光盘里面找吧，光盘的下载链接还是存在的。在下载的光盘的 tools目录下，可以找到fc12.7z文件。 2. 在D盘建立JYX文件夹，在文件夹下面建立一个Disk文件夹。将fc12.7z解压到这个文件夹下。得到如图一个WMware虚拟磁盘文件。我的磁盘空间并不大，就将Disk里面这个fc12.7z这个压缩包删除了。 3.打开VMware软件。按照君益兴手册操作，选择目录是选择 D:\JYX，选择磁盘时选择D:\JYX\Disk下的fc12那个文件即可。 4.对开发环境进行简单测试。右键，在终端打开，打开控制台。 首先利用 cd / 命令，查看根目录下的情况，看看linux下面的目录到底是个什么样子。然后对 arm-linux-gcc 这个命令进行测试，从图中结果可以看出 ，arm-linux-gcc这个命令可以在任何地方运行，表示交叉工具链是可以正常使用的。至于交叉工具链是干嘛的？简单的说，就是在电脑上面编译链接出可以在 开发板上运行的程序的一套工具，这是我们在linux上面就行开发必不可少的一个前提。这些都做好了，我们还需要在Winsows操作系统和linux系统中共享文件，这就是我们经常提到的samba服务器啦。在查看samba服务器之前，我们先建立一个用来共享的目录，我将它命名为S3C2416。使用mkdir /S3C2416来建立这个文件夹，但是提示权限不够，所以，我们需要使用su root切换到root用户，系统会提示输入密码，这个密码为fedora（输入密码的时候，不会有显示，输入完毕后直接回车即可。FC18下面的密码为jyxtec）。输入正确密码后，我们就是root用户啦。然后再来一次 mkdir /S3C2416 在根目录下建立这么一个文件夹。最后使用chmod 777 /S3C2416 将这个目录的权限全部打开，使所有用户都能对它进行读写以及执行操作。最后，我们可以看到，这个文件夹绿了，这也是权限修改成功的一种现象。 5.配置samba服务器 图7 - ifconfig 在配置之前，我们要确保网络通畅，使用ifconfig命令查看网络状况(如上图7-ifconfig)，这里的我的虚拟机的IP地址为192.168.0.103，先记住它！然后使用/etc/inin.d/iptables stop来关闭防火墙（这里有一个小秘诀，我们可以用table键来补齐命令，比如这里就可以这样输入，/e(table键)/in(table键).d/ipt(table键) stop，特别是一些很长的命令，效率会提高很多,很多……）。然后，我们在window下面ping 这个地址，（如下图8-ping）表示windows跟linux网络是通的，可以进行下一步设置。 图8 -ping 确定网络通畅之后，我们就要编辑etc/samba/下面的smb.conf这个配置文件，在linux下面，我们一般使用vim作为编译，这玩意有三个模式神马的神乎其神的，我开始看到就被吓到了，其实我们根本不用管那么多。直接先用起，不懂了再翻翻书。我们就用vim打开这个配置文件wim /etc/samba/smb.conf (记得我们的tabel神技，/e[table]/samba/smb.[table]，虽然这里也没几个单词，table神技要多多练习哇)。（如图9-打开配置文件） 图9-打开配置文件 这个命令执行之后，出现如下界面：（图10，vim界面） 图10 vim界面 我们键入 ：set nu (:表示进入所谓的底行模式 后面的set nu表示显示行号)，会显示出行号，如（图11-行号显示），这句执行完后 ，它又会恢复原来的模式 命令行模式（默认的模式）。在底行模式（就是先输入一个：）的操作主要有“：set nu”-显示行号 “：set nonu”--取消行号显示 “：q”--退出（当有修改未保存时，这个命令无效） “：q!”--不保存强制退出 “：w”--保存 “：wq”--保存并退出 图11 ：set nu 上面我们提到，执行完：set nu之后（也就是显示出行号），我们又退回到了默认模式（命令行模式），下面我们输入 /browseable 查找browseble这个字符串。如图12-/browseable 图12 -browseble 找到browseable之后，这里就是我们需要修改的地方。将光标通过方向键移动到【home】那一行，按下 6yy 表示复制6行，然后在上一行按下P，粘贴到这里。效果如图13 图13 粘贴 接下来我们就要做一些修改了。按下 i 进入插入模式。这时最左下方会有 插入 字样显示。我们就可以进行编辑。将home改为root，将Home Directories 改为 Root Directories。将browseable后面的no改为yes表示可浏览。添加path / ，表示共享根目录。最后加上 valid users = fedora。表示可登陆的用户为fedora。在进行玩这些修改后，需要键入 ：wq，前面已经提过，这个是保存并退出。如图14-1,14-2 14-1 复制并修改 14-2 退出 在我们正式启动samba服务器之前，还需要做一个工作，就是键入 setenforce permissive 。以确保可以共享成功。如图15 图15 关闭SELinux 现在，我们终于可以打开samba服务器啦。命令是 /etc/init.d/smb start 。如图16 图16 打开samba 这些做好了之后，我们就需要通过浏览器来访问samba服务器，来和linux系统共享文件了。在windows系统下。我们打开IE浏览器（只能是IE），并在地址栏输入 我们linux的IP 我的是 192.168.0.103，如图17-1 。 然后选择使用其它账户登陆，如图17-2。 最后输入我们的账户密码fedora，fedora。FC18账户密码都是jyxtec。 图17-1 输入IP 图17-2 使用其他账户 图17-3 输入登陆账户密码 以上操作无误，我们就能看到linux下的这个目录。为了使用方便，我们将这个目录映射为网络驱动器。操作步骤如图18-1,18-2,28-3. 18-1 映射网络驱动器，注意刚才打开的窗口最好开着。 18-2 选择映射的盘符，以及文件夹的位置。 18-3 映射成功。 三、编写文件。（这里我就不贴出具体操作步骤了。将重点方面对代码的解释上） 一般一个简单的裸机工程包含一个汇编文件，一个Makefile文件。一个lds连接器脚本文件。（由于这个工程目前比较简单，暂时不含C文件）。汇编文件相信大家都熟悉。所谓Makefile文件，就是工程管理文件，简化一些操作，虽然这里就一个汇编文件，可以不用这玩意，但是我们还是拿出来，权当学习学习。至于链接脚本文件，顾名思义，就是在 预处理，编译，汇编，链接 这四步最后一步中使用的啦。 在了解这些之后，我们就先来建立这三个文件，在此之前，我们先建立一个名为led的文件夹，方便管理，并将其权限修改为777。建立文件使用touch命令。然后再用chmod 777 将其权限修改一下，方便在windows下面访问操作。建立文件夹如图如图19 。建立文件并在windows下查看如图20. 图19 建立文件夹 图20 建立文件并在windows通过网络驱动器查看。 我们通过wim编辑连接器脚本文件。首先说明处理器型号为arm，然后标明程序入口为_start。再标明代码从0x30000000开始存储。这里这个地址其实就是RAM的地址啦。然后分别指明代码段，数据段，bss段。其代码如下：

1. OUTPUT_ARCH(arm)
2. ENTRY(_start)
3. SECTIONS
4. {
5. . = 0x30000000;
7. . = ALIGN(4);
8. .text :
9. {
10. start.o(.text)
11. *(.text)
12. }
14. . = ALIGN(4);
15. .data :
16. {
17. *(.data)
18. }
20. . = ALIGN(4);
21. __bss_start = .;
22. .bss :
23. {
24. *(.bss)
25. }
26. bss_end = .;
27. }

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然后我们再来看Makefile文件

1. all : start.o
2. arm-linux-ld -Tled.lds -o led.elf $^
3. arm-linux-objcopy -O binary led.elf led.bin
5. %.o : %.S
6. arm-linux-gcc -g -c $^
8. %.o : %.c
9. arm-linux-gcc -g -c $^
11. .PHONY:clean
12. clean :
13. rm *.o *.elf *.bin

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我们首先解读这一句代码： %.o : %.S arm-linux-gcc -g -c $^ %.o代表 任何 “.o”文件，%.S 代表任何 ".S"即汇编文件。它们中间有一个":"，冒号左边表示命令要生成的目标，右边表示生成这些目标需要的依赖。而下面的arm-linux-gcc -g -c $^ 则是一条编译命令了。表示用&^生成相应的 ".o"文件。而这里的$^则代表所有依赖。这里就是%.S。如果使用到我们这个工程中就是 start.S啦。 %.o : %.c arm-linux-gcc -g -c $^ ，这一句跟上一句没什么区别，就不做解释啦。 clean : rm *.o *.elf *.bin ，然后便是这么一句，它是不是很奇怪，居然没有依赖。所以嘛，大家看，它上面多了一行，.PHONY:clean 。这句就是说明，它是一个奇葩咯。我们一般使用 make clean来执行它下面的命令，做一些清除工作。一般拿到别人的一个工程，第一步就是清除之前编译配置产生的文件。防止再次编译出错。 all : start.o arm-linux-ld -Tled.lds -o led.elf $^ arm-linux-objcopy -O binary led.elf led.bin 最后这个部分也有点小奇葩，它的目标竟然是all，野心不小哇。所以呢，执行它就只是需要键入 make ，后面什么都不用跟。一般我们编译就是接使用make。 而这个的依赖是start.o。而".o"文件又是下面两段的目标。所以，它便会先执行下面两段，为all这一段产生出这个依赖。然后开始下面的执行。arm-linux-ld -Tvboot.lds -o led.elf $^，这句表示使用start.o按照led.lds这个链接脚本文件 生成led.elf文件.但是这个elf文件不是二进制的，所以，我们再使用arm-linux-objcopy -O binary led.elf led.bin 将这个elf文件转换为led.bin文件，以供下载。 这样一来，就只剩下我们最后那个start.S文件了。这个文件就稍微复杂一点。跟S3C2416有直接联系，但也是最有意思的地方，各位打起精神咯……呼呼…… 首先，我们得知道，我们这个代码就是弄成nand flash启动的。而helper2416的nana flash启动就是和传统的2440开发板是一样的，就是它的垫脚石比2440大点。（但是大家也不要以为2416就和2440区别不大，毕竟2416是支持IROM模式的SD卡启动的。这个可是S3C6410的技能噢，不过S3C6410的nand flash启动一般也是在IROM模式下，但是helper2416因为一个烧写工具不方便在前面加校验码（S3C6410不用加）的原因而没有使用IROM下的nand flash启动）。后来的cortex-a8系列的210，其实也有这个校验码，所以一般都要使用一个专门的加头软件。扯远啦。还是回来吧…… 我们先来分析一下，要点亮led。我们首先需要处理器哪些地方弄好呢？首先有一个异常向量表（1），然后呢，就是设置为svc模式（2），然后就是关闭看门狗（3），关闭中断（4），关闭mmu和cache（5）（为了简单，我们将这些东西全部先关掉）。然后就操作寄存器，点亮LED灯咯（6）。 其实一共也就6步，我们一步一步来。其实这个文件的编写，大家使用windos下的记事本之类的，或者是linux下的vim都可以，因为我们早就把linux那个目录，变成我们windows下面的一部分了哇。 (1)异常向量表。我们复位之后当然是进入reset里面执行，所以第一句就是b reset啦。我们定义_undefined_instruction的值为函数undefined_instruction的地址。通过ldr pc,_undefined_instruction，就可以跳到那个地方啦。这也是uboot等的写法。至于异常向量表为什么这样，论坛里面有很多帖子了，我这篇终究还是以实践为主，就不深究这一部分啦。大家也可先直接抄下，点亮灯了再来研究。

1. .text
2. .global _start
3. _start:
4. b reset
5. ldr pc, _undefined_instruction
6. ldr pc, _software_interrupt
7. ldr pc, _prefetch_abort
8. ldr pc, _data_abort
9. ldr pc, _not_used
10. ldr pc, _irq
11. ldr pc, _fiq
13. _undefined_instruction:
14. .word undefined_instruction
15. _software_interrupt:
16. .word software_interrupt
17. _prefetch_abort:
18. .word prefetch_abort
19. _data_abort:
20. .word data_abort
21. _not_used:
22. .word not_used
23. _irq:
24. .word irq
25. _fiq:
26. .word fiq
28. undefined_instruction:
29. nop
30. software_interrupt:
31. nop
32. prefetch_abort:
33. nop
34. data_abort:
35. nop
36. not_used:
37. nop
38. irq:
39. nop
40. fiq:
41. nop
42. reset:

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（2） 设置为svc模式 为什么要进入SVC模式，你要我干活，总得给个理由吧。关于SVC我们在《ARM Architecture Reference Manual》这个手册中可以看到。手册奉上： ARM Architecture Reference Manual.pdf (5.53 MB, 下载次数: 0)

2014-7-26 23:26 上传

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ARM Architecture Reference Manual

。 手册中svc是Supervisor。为了让程序运行时，不因为权限出错。我们就先启动这种高端大气的模式吧。 但是现在我们只知道了SVC是啥，并不知道怎么操作哇，就在相同的手册中，有这么一段:如图22 图22，cpsr，这M【4:0】，就是更改模式的位置啦。 同时，我们发现这个寄存器中的I和F位，有清除中断标志位的作用，我们这里一并置位了吧。 我们先在reset下面加一行代码，跳去执行set_svc。

1. reset:
2. bl set_svc

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然后便是具体代码

1. set_svc:
2. mrs r0, cpsr /* r0 < ---cpsr */
3. bic r0, r0, #0x1f /* r0 < ---(clear r0[4:0]) */
4. orr r0, r0, #0xd3 /* set to svc , disable irq and fiq */
5. msr cpsr, r0 /* cpsr< ---r0 */
6. mov pc, lr

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（3）关闭看门狗 我们先在reset下面加一行代码bl disable_watchdog，跳去执行disable_watchdog。

1. reset:
2. bl set_svc
3. bl disable_watchdog

复制代码

具体代码

1. #define pWTCON 0x53000000
2. disable_watchdog:
3. ldr r0, =pWTCON
4. mov r1, #0x0
5. str r1, [r0]
6. mov pc, lr

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ldr r0,=pWTCON 将WTCON寄存器的地址存入 mov r1,#0x0 将r1全置为0 str r1 ,[r0] 直接将全0写入WTCON。简单粗暴。 mov pc ,lr 返回 （4）关闭中断 这个部分也在S3C2416手册里面，几个位置1，就关闭相应中断。我们干脆将其全部置1 现在reset后面添加一句，这里就不贴出来了，然后是具体代码：

1. #define ELFIN_INTERRUPT_BASE 0x4a000000
3. #define INTMSK1_OFFSET 0x08
4. #define INTMSK2_OFFSET 0x48
5. #define INTSUBMSK_OFFSET 0x1c
6. disable_interrupt:
7. ldr r0, =ELFIN_INTERRUPT_BASE
8. mvn r1, #0x0 /* 先将0按位取反，然后送入R1 */
9. str r1, [r0, #INTMSK1_OFFSET]
10. str r1, [r0, #INTMSK2_OFFSET]
11. str r1, [r0, #INTSUBMSK_OFFSET]
12. mov pc, lr

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（5） 关闭mmu和cache MMU和cache的部分在核的手册里面。S3C2416使用的是《ARM_926EJS_TRM》，附上文档 ARM_926EJS_TRM.pdf (1.62 MB, 下载次数: 1)

2014-7-27 00:02 上传

点击文件名下载附件
ARM_926EJS_TRM

这一部分在cp15协处理中。如下图： 在CP15 Control部分 CP15的C1寄存器 第0位清除MMU，第2位，关闭D cachel 甚至这个手册中都给出了代码怎么写。第一句，Invalidate ICache and DCache（关闭ID cache）。后面还有单独关闭D cache之类的代码，在第50面。大家可自行查看。 具体代码如下:

1. disable_mmu:
2. mcr p15,0,r0,c7,c7,0
3. mrc p15,0,r0,c1,c0,0
4. bic r0,r0,#0x00000007
5. mcr p15,0,r0,c1,c0,0
6. mov pc, lr

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这部分代码对于2440，2416，6410,210(A8)都是适用的。所以百度等等也比较容易找到，就不具体解释了。 （6） 点亮LED灯咯 话就不多说啦，这段代码就是将IO口设置为输出，然后GPB1为输出低电平。

1. #define GPBCON 0x56000010
2. #define GPBDAT 0x56000014
3. light_led:
4. ldr r0, =GPBCON
5. ldr r1, =0xFFFFFFF7
6. str r1, [r0]
8. ldr r0, =GPBDAT
9. ldr r1, =0xFFFFFFFD
10. str r1, [r0]
11. mov pc, lr

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四 、编译 至此，整个代码都完毕了。我上传我整理过的。大家可以对比下。 led.zip (1.88 KB, 下载次数: 9)

2014-7-27 00:23 上传

点击文件名下载附件
led

然后，我们通过make命令，来编译，如图24 图 24-编译 编译完之后，我们可以在windows的虚拟磁盘上看到这个bin文件。将其拷贝出来。以便我们下载到单片机中。 图25 -生成文件 最后，我们可以通过 make clean 将我们编译过程生成的文件清除。如图26 图26 清除文件 五、烧录到开发板 烧录得准备的文件如下： 其中u-boot.534.64m-movi.bin也可以换为u-boot.600.64m-movi.bin。 然后打开IROM_Fusing_Tool.exe。按照如下格式设置： 将开发板设置为SD卡启动。在出现如下解码时，敲入y然后回车（推荐使用SecureCRT） 静静等待直至这个界面出现。然后将开发板调回NANDFLASH启动。 下面我们可以看到，我们LED灯亮起来啦。 大家还可以将IO口设置为高电平，LED灯灭。确定确实是我们程序使LED这样变化的。

论坛ID：微末凡尘

提交时间：2014.07.27

shihuntaotie

都是汇编大神啊

spacexplorer

写得很详细，只是对于初学者来说，全部整明白这些过程，还是要花点功夫的！给个赞！

dontium

这篇文章写得非常好！

微末凡尘

shihuntaotie 发表于 2014-7-27 10:34
都是汇编大神啊

        我也是跟着别人一点一点弄的。

wateras1

写的不错

lclhitwh

好资源，好楼主，学习学习，真心希望电子工程世界这个论坛越来越好，希望大家都能来支持楼主

brook97

好东西，多谢

hunancjz

裸机啊