第8课.第一个ARM裸板程序（点亮led）及申引
1.原理图
2.芯片手册
3.几条汇编代码
1.ldr：读内存
ldr R0, [R1]
假设R1的值是x，读取地址x上的数据（4字节），保存到R0中
ldr R0, =0x12345678 (4字节)
R0 = 0x12345678 此语句是伪指令，它会被分为几条真正的ARM指令
2.str：写内存命令
str R0, [R1]
假设R1的值是x，把R0的值写到地址x（4字节）
3.b：跳转
4.mov：
mov R0, R1 把R1的值赋给R0，R0 = R1
mov R0, #0x100 R0 = 0x100 (#0x100立即数)
注意：
mov R0, =0x12345678 不可，mov只能表示简单值（被称为立即数）
而ldr R0, =任意值
5.
add r0, r1, #4 r0 = r1 + 4
sub r0, r1, #4 r0 = r1 - 4
sub r0, r1, r2 r0 = r1 - r2
6.bl：跳转
bl xxx
跳转到xxx，把返回地址保存在lr寄存器（下一条指令的地址）
7.ldm：读内存，写入多个寄存器
stm：把多个寄存器的值写入内存
ldm： ia:内存过后增加 ib:内存预先增加
stm： da:内存过后减少 db:内存预先减少
stmdb sp!, {fp, ip, lr, pc} 假设：sp = 4096
R11 R12 R14 R15 高编号在高地址
解析：
!：被修改的sp不为原始值，为加减后的值
ldmia sp, {fp, sp, pc} 假设：sp = 4080
解析：
无！，修改后的地址值不存入sp中
4.汇编代码
/*
* 点亮led
*/
.text
.global _start
_start:
/* 配置gpf4为输出引脚
* 把0x100写到地址0x56000050
*/
ldr r1, = 0x0x56000050
ldr r0, = 0x100
str r0, [r1]
/* 设置gpf4输出高电平
* 把0x10写到地址0x56000054
*/
ldr r1, = 0x56000054
ldr r0, = 0x10
str r0, [r1]
/*死循环*/
halt:
b halt
解析：
1：.text部分是处理器开始执行代码的地方，指定了后续编译出来的内容放在代码段【可执行】，是arm-gcc编译器的关键字
2：.global关键字用来让一个符号对链接器可见，可以供其他链接对象模块使用；告诉编译器后续跟的是一个全局可见的名字【可能是变量，也可能是函数名】
3：.global _start让_start符号成为可见符号，这样链接器就知道跳转到程序的什么地方并开始执行
4：_start是默认起始地址，也是编译，链接后程序的起始地址，由于程序是通过加载器来加载的，必须要找到_start名字的函数，因此_start必须定义成全局的，以便存在于编译后的全局符合表中，供其它程序【如加载器】寻找到
Makefile
all:
arm-linux-gcc -c -o led_on.o led_on.S
arm-linux-ld -Ttext 0 led_on.o -o led_on.elf
arm_linux-objcopy -O binary -S led_on.elf led_on.bin
clean:
rm *.bin *.o *.elf
5.寄存器
cup：可直接访问的寄存器
r0-r3：参数结果寄存器。可以用来传参数
r4-r11：可以参与程序的操作。如果使用到了它们，则需要在函数的入口保存它们，在函数的出口恢复它们
sp：栈指针
lr：用来保存返回地址
pc：程序计数器。当把一个地址写到pc时，cpu会跳到地址去执行。pc的值为当前地址 + 8
其他寄存器需要通过地址来访问
6.ARM三级流水线
PC=当前指令+8
流水线结构：
当前执行地址A的地址
已经在对地址A + 4的指令进行译码了
已经在读取地址A + 8的指令（pc的值）
7.2440启动流程
NOR启动
nor启动的时候，nor flash自身地址为0，片内4KRAM为0x4000 0000
程序直接在nor上读取，运行
nor能够像内存一样的读取，但不能直接写
NAND启动
片内4KRAM的地址为0x0000 0000，nor flash不可见
自动复制Nand前4K的程序到片内RAM中运行
堆栈设置：（栈区用来保存寄存器和局部变量）
NOR启动
sp = 0x40000000 + 4096
NAND启动
sp = 4096
自动判断NOR启动还是NAND启动
先读出0地址的值，在写0到0地址后，读出0地址中的值。
如果读出来的值和写入的值不一样。表示0地址上的值被修改了，它对应ram地址为0x0000 0000，为NAND启动。否则为NOR启动
最后要把0地址的值复原
8.C语言代码
start.S
.text
.global _start
_start:
/* 设置内存: sp栈 */
ldr sp, =4096 /* NAND启动 */
//ldr sp, =0x40000000 + 4096 /* NOR启动 */
/* 调用main函数 */
bl main
halt:
b halt
led.c
int main()
{
unsigned int* pGPFCON = (unsigned int*)0x56000050;
unsigned int* pGPFDAT = (unsigned int*)0x56000054;
/* 配置GPF4为输出引脚 */
*pGPFCON = 0x100;
/* 配置GPF4为输出为0 */
*pGPFDAT = 0;
return 0;
}
Makefile
all:
arm-linux-gcc -c -o led.o led.c
arm-linux-gcc -c -o start.o start.S
arm_linux-ld -Ttext 0 start.o led.o -o led.elf
arm-linux-objcopy -O binary -S led.elf led.bin
arm-linux-objdump -D led.elf > led.dis
clean:
rm *.o *.elf *.bin *.dis
解析：
arm-linux-objdump -D led.elf > led.dis
这句意义是生成反汇编文件，用于查看和分析
9.ATPCS规则
这里直接引用别人的文章
https://www.cnblogs.com/zongzi10010/p/10023531.html
10.栈区存储示意图
栈顶存储寄存器和局部变量
栈底存储代码段（未重定义前，代码都存储在RAM中只能接受4k的代码）
11.延时点亮LED
start.S
.text
.global _start
_start:
ldr r0, = 4096 /* NAND 启动 */
mov r0, #4
bl led_on
ldr r0, =10000
bl delay
mov r0, #5
bl led_on
halt:
b halt
解析：
这里使用到了r0-r3可以传递参数的功能
led.c
void delay(int i)
{
while(i--);
}
int led_on(int which)
{
/* 配置地址 */
unsigned int *pGPFCON = (unsigned int *)0x56000050;
unsigned int *pGPFDAT = (unsigned int *)0x56000054;
if(which == 4)
{
/* 配置GPF4为输出 */
*pGPFCON = 0x100;
}
else if(which == 5)
{
/* 配置GPF5为输出 */
*pGPFCON = 0x500;
}
/* 配置GPF4和GPF5输出为0 */
*pGPFDAT = 0;
return 0;
}
12.看门狗
汇编代码
/* 关闭看门狗 */
ldr r0, =0x53000000
ldr r1, =0
str r1, [r0]
13.自动判断NOR启动还是NAND启动
汇编代码
/* 设置内存: sp 栈 */
/* 分辨是nor/nand启动
* 写0到0地址, 再读出来
* 如果得到0, 表示0地址上的内容被修改了, 它对应ram, 这就是nand启动
* 否则就是nor启动
*/
mov r1, #0
ldr r0, [r1] /* 读出原来的值备份 */
str r1, [r1] /* 0->[0] */
ldr r2, [r1] /* r2=[0] */
cmp r1, r2 /* r1==r2? 如果相等表示是NAND启动 */
ldr sp, =0x40000000 + 4096 /* 先假设是nor启动 */
moveq sp, #4096 /* nand启动 */
streq r0, [r1] /* 恢复原来的值 */
解析：
moveq：cmp r1, r2相等时执行
streq：cmp r1, r2相等时执行
14.按键控制LED
原理图
led.c
#include "s3c2440_soc.h"
void delay(volatile int d)
{
while(i--);
}
int main(void)
{
int val1, val2;
/* 设置GPFCON让GPF4/5/6配置为输出引脚 */
GPFCON &= ~((3<<8) | (3<<10) | (3<<12)); // 清零
GPFCON |= ((1<<8) | (1<<10) | (1<<12));
/* 配置3个按键引脚为输入引脚:
* GPF0(S2),GPF2(S3),GPG3(S4)
*/
GPFCON &= ~((3<<0) | (3<<4)); /* gpf0,2 */
GPGCON &= ~((3<<6)); /* gpg3 */
/* 循环点亮 */
while (1)
{
val1 = GPFDAT;
val2 = GPGDAT;
if (val1 & (1<<0)) /* s2 --> gpf6 */
{
/* 松开 */
GPFDAT |= (1<<6);
}
else
{
/* 按下 */
GPFDAT &= ~(1<<6);
}
if (val1 & (1<<2)) /* s3 --> gpf5 */
{
/* 松开 */
GPFDAT |= (1<<5);
}
else
{
/* 按下 */
GPFDAT &= ~(1<<5);
}
if (val2 & (1<<3)) /* s4 --> gpf4 */
{
/* 松开 */
GPFDAT |= (1<<4);
}
else
{
/* 按下 */
GPFDAT &= ~(1<<4);
}
}
return 0;
}
ARM指令集百度云文档：
https://pan.baidu.com/s/1E2JhzBlJHgLbZ7hqZWmXIw
