编写第一个裸机程序
一. ARM裸机之Makefile
1.1. Makefile 分析
led.bin: led.o arm-linux-ld -Ttext 0x0 -o led.elf $^ arm-linux-objcopy -O binary led.elf led.bin arm-linux-objdump -D led.elf > led_elf.dis gcc mkv210_image.c -o mkx210 ./mkx210 led.bin 210.bin %.o : %.S arm-linux-gcc -o $@ $< -c %.o : %.c arm-linux-gcc -o $@ $< -c clean: rm *.o *.elf *.bin *.dis mkx210 -f
1.1.1. arm-linux-ld -Ttext 0x0 -o led.elf $^
a. -Ttext 0x0将链接起始地址设定为0x00
b. -o led.elf表示链接后生成的elf文件
c. $^表示所有的依赖文件
PS: Makefile有三个非常有用的变量。分别是$@，$^，$<代表的意义分别是：
$@--目标文件，$^--所有的依赖文件，$<--第一个依赖文件。
示例：
main: main.o mytool1.o mytool2.o gcc -o main main.o mytool1.o mytool2.o #等效于 gcc -o $@ $^
1.1.2. arm-linux-objcopy -O binary led.elf led.bin
a. arm-linux-objcopy 被用来复制一个目标文件的内容到另一个文件中.此选项可以进行格式的转换.在实际编程的,用的最多的就是将ELF格式的可执行文件转换为二进制文件
b. 此命令是将elf文件转为二进制bin文件
1.1.3. arm-linux-objdump -D led.elf > led_elf.dis
a. 此命令是将elf文件反编译成汇编文件
1.1.4. gcc mkv210_image.c -o mkx210
a. 此语句是编译mkv210_image.c文件
b. mkv210_image.c这个程序其实最终不是在开发板上执行的，而是在主机linux中执行的，因此编译这个程序用gcc而不是用arm-linux-gcc。
1.1.5. ./mkx210 led.bin 210.bin
a. 此命令是在linux主机中运行mkx210程序。
b. led.bin 210.bin是运行此程序传入的参数, argc = 3; argv[0] = "./mkx210" argv[1] = led.bin argv[2] = 210.bin
c. 目的是通过执行这个mkx210 程序而由led.bin得到210.bin。（210.bin(其实进入了16字节的头）是通过SD卡启动时的裸机镜像，这个镜像需要由led.bin来加工的到，加工的具体方法和原理要看mkv210_image.c）
d. 210启动后先执行内部iROM中的BL0，BL0执行完后会根据OMpin的配置选择一个外部设备来启动（有很多，我们实际使用的有2个：usb启动和SD卡启动）。在usb启动时内部BL0读取到BL1后不做校验，直接从BL1的实质内部0xd0020010开始执行，因此usb启动的景象led.bin不需要头信息，因此我们从usb启动时直接将镜像下载到0xd0020010去执行即可，不管头信息了；从SD启动时，BL0会首先读取sd卡得到完整的镜像（完整指的是led.bin和16字节的头），然后BL0会自己根据你的实际镜像（指led.bin）来计算一个校验和checksum，然后和你完整镜像的头部中的checksum来比对。如果对应则执行BL1，如果不对应则启动失败（会转入执行2st启动，即SD2启动。如果这里已经是2st启动了，这里校验通不过就死定了）。
/* * mkv210_image.c的主要作用就是由usb启动时使用的led.bin制作得到由sd卡启动的镜像210.bin * * 本文件来自于友善之臂的裸机教程，据友善之臂的文档中讲述，本文件是一个热心网友提供，在此表示感谢。 */ /* 在BL0阶段，Irom内固化的代码读取nandflash或SD卡前16K的内容， * 并比对前16字节中的校验和是否正确，正确则继续，错误则停止。 */ #include <stdio.h> #include <string.h> #include <stdlib.h> #define BUFSIZE (16*1024) #define IMG_SIZE (16*1024) #define SPL_HEADER_SIZE 16 //#define SPL_HEADER "S5PC110 HEADER " #define SPL_HEADER "****************" int main (int argc, char *argv[]) { FILE *fp; char *Buf, *a; int BufLen; int nbytes, fileLen; unsigned int checksum, count; int i; // 1. 3个参数 if (argc != 3) { printf("Usage: %s <source file> <destination file>\n", argv[0]); return -1; } // 2. 分配16K的buffer BufLen = BUFSIZE; Buf = (char *)malloc(BufLen); if (!Buf) { printf("Alloc buffer failed!\n"); return -1; } memset(Buf, 0x00, BufLen); // 3. 读源bin到buffer // 3.1 打开源bin fp = fopen(argv[1], "rb"); if( fp == NULL) { printf("source file open error\n"); free(Buf); return -1; } // 3.2 获取源bin长度 fseek(fp, 0L, SEEK_END); // 定位到文件尾 fileLen = ftell(fp); // 得到文件长度 fseek(fp, 0L, SEEK_SET); // 再次定位到文件头 // 3.3 源bin长度不得超过16K-16byte count = (fileLen < (IMG_SIZE - SPL_HEADER_SIZE)) ? fileLen : (IMG_SIZE - SPL_HEADER_SIZE); // 3.4 buffer[0~15]存放"S5PC110 HEADER " memcpy(&Buf[0], SPL_HEADER, SPL_HEADER_SIZE); // 3.5 读源bin到buffer[16] nbytes = fread(Buf + SPL_HEADER_SIZE, 1, count, fp); if ( nbytes != count ) { printf("source file read error\n"); free(Buf); fclose(fp); return -1; } fclose(fp); // 4. 计算校验和 // 4.1 从第16byte开始统计buffer中共有几个1 // 4.1 从第16byte开始计算，把buffer中所有的字节数据加和起来得到的结果 a = Buf + SPL_HEADER_SIZE; for(i = 0, checksum = 0; i < IMG_SIZE - SPL_HEADER_SIZE; i++) checksum += (0x000000FF) & *a++; // 4.2 将校验和保存在buffer[8~15] a = Buf + 8; // Buf是210.bin的起始地址，+8表示向后位移2个字，也就是说写入到第3个字 *( (unsigned int *)a ) = checksum; // 5. 拷贝buffer中的内容到目的bin // 5.1 打开目的bin fp = fopen(argv[2], "wb"); if (fp == NULL) { printf("destination file open error\n"); free(Buf); return -1; } // 5.2 将16k的buffer拷贝到目的bin中 a = Buf; nbytes = fwrite( a, 1, BufLen, fp); if ( nbytes != BufLen ) { printf("destination file write error\n"); free(Buf); fclose(fp); return -1; } free(Buf); fclose(fp); return 0; }
1.1.6 目标文件：%.o :
a. 由依赖文件.S生成.o文件
%.o : %.S
arm-linux-gcc -o $@ $< -c
b. 由依赖文件.c生成.o文件
%.o : %.c
arm-linux-gcc -o $@ $< -c
1.1.7. 目标clean
a. 当make clean时便会执行rm命令！但并不用生成目标文件
clean:
rm *.o *.elf *.bin *.dis mkx210 -f
二. 其他工程文件
2.1. write2sd脚本文件
a. 该文件很简单，就是将210.bin烧录到sd卡中
#!/bin/sh sudo dd iflag=dsync oflag=dsync if=210.bin of=/dev/sdb seek=1
2.2. led.S文件
a. 此文件下才是真正的裸机程序
b. 用 b . 来实现死循环, bl比b多做一步,在跳转前,bl会把当前位置保存在r14(即lr寄存器),当跳转代码结束后,用mov pc,lr指令跳回来,这实际上就是C语言执行函数的用法,
汇编里调子程序都用bl,执行完子函数后,可以用mov pc,lr跳回来
c. 用.global把_start链接属性改为外部,汇编程序是从_start开始执行的
/* * file name :led.S * author: MUSK * description:test led code */ .global _start _start: ldr r1, =0xE0200240 @PORT GROUP GPJ0 CONTROL REGISTER address ldr r0, =0x00111000 @config corresponding gpio str r0, [r1] while: ldr r1, =0xE0200244 @Port Group GPJ0 Control Register address ldr r0, =~(0x01<< 3 ) @confid register data str r0,[r1] bl delay ldr r1, =0xE0200244 @Port Group GPJ0 Control Register address ldr r0, =~(0x01<< 4 ) @confid register data str r0,[r1] bl delay ldr r1, =0xE0200244 @Port Group GPJ0 Control Register address ldr r0, =~(0x01<< 5 ) @confid register data str r0,[r1] bl delay ldr r1, =0xE0200244 @Port Group GPJ0 Control Register address ldr r0, =~(0x01<< 4 ) @confid register data str r0,[r1] bl delay b while @the same with while(1); // delay function delay: ldr r2, = 9000000 ldr r3, = 0x00 delay_loop: sub r2, r2, #1 @r2-- cmp r2, r3 @compare r2 r3 bne delay_loop mov pc,lr
三. 编译烧录程序
3.1. 通过USB烧录，使用window下dwn软件烧录
3.1.1 编译生成目标文件
a. 使用make命令完成编译链接以及生成目标文件
PS: 当make后面没有带目标时，默认是使用Makefile中第一个目标
root@ubuntu:/mnt/hgfs/windows_share/baseC/lesson1.4.13-LED# ls led.S Makefile mkv210_image.c write2sd 说明.txt root@ubuntu:/mnt/hgfs/windows_share/baseC/lesson1.4.13-LED# make arm-linux-gcc -o led.o led.S -c arm-linux-ld -Ttext 0x0 -o led.elf led.o arm-linux-objcopy -O binary led.elf led.bin arm-linux-objdump -D led.elf > led_elf.dis gcc mkv210_image.c -o mkx210 ./mkx210 led.bin 210.bin root@ubuntu:/mnt/hgfs/windows_share/baseC/lesson1.4.13-LED# ls 210.bin led.elf led.o Makefile mkx210 说明.txt led.bin led_elf.dis led.S mkv210_image.c write2sd root@ubuntu:/mnt/hgfs/windows_share/baseC/lesson1.4.13-LED#
3.1.2. 使用dnw工具烧录
a. 烧录地址:0xd0020010
b. 烧录文件是led.bin
3.2. 通过SD卡烧录，使用write2sd脚本
3.2.1. 编译生成目标文件（同3.1.1.）
3.2.1. SD卡烧录使用的文件是x210.bin,此文件带16字节校验头
root@ubuntu:/mnt/hgfs/windows_share/baseC/lesson1.4.13-LED# ls /dev/sd* /dev/sda /dev/sda1 /dev/sda2 /dev/sda5 /dev/sdb /dev/sdb1 root@ubuntu:/mnt/hgfs/windows_share/baseC/lesson1.4.13-LED# ./write2sd 32+0 records in 32+0 records out 16384 bytes (16 kB) copied, 0.143708 s, 114 kB/s root@ubuntu:/mnt/hgfs/windows_share/baseC/lesson1.4.13-LED#
