起航，第一个程序——还是LED灯

如同学基本语言一样，helloworld是很多语言的第一个程序。在嵌入式开发中，点亮LED灯也是各种架构和开发板的第一个程序，其中很多东西是和单片机例如stm32是类似的，只是，现在我们没有了库函数，我们要自己完成一些东西。

先说启动文件，st官方已结给我们做好了，但是jz2440开发板没有统一的启动文件，需要自己编写，那么，基础的arm汇编就得有所熟悉，在之后的学习中，遇到一个指令就学习一个。

（汇编）指令是CPU机器指令的助记符，经过编译后会得到一串1、0组成的机器码，可以由CPU读取执行。 （汇编）伪指令本质上不是指令（只是和指令一起写在代码中），它是编译器环境提供的，目的是用来指导编译过程，经过编译后伪指令最终不会生成机器码。

ARM官方的ARM汇编风格：指令一般用大写、Windows中IDE开发环境（如ADS、MDK等）常用。如： LDR R0, [R1] GNU风格的ARM汇编：指令一般用小写字母、linux中常用。如：ldr r0, [r1]

ARM采用RISC架构，CPU本身不能直接读取内存，而需要先将内存中内容加载入CPU中通用寄存器中才能被CPU处理。 ldr（load register）指令将内存内容加载入通用寄存器。 str（store register）指令将寄存器内容存入内存空间中。 ldr/str组合用来实现 ARM CPU和内存数据交换。

先看流水灯的一段启动代码：

@******************************************************************************
@ File：crt0.S
@ 功能：通过它转入C程序
@******************************************************************************       

.text
.global _start
_start:
            ldr     r0, =0x53000000     @ WATCHDOG寄存器地址
            mov     r1, #0x0                     
            str   r1, [r0]              @ 写入0，禁止WATCHDOG，否则CPU会不断重启
            
            ldr     sp, =1024*4         @ 设置堆栈，注意：不能大于4k, 因为现在可用的内存只有4K
                                        @ nand flash中的代码在复位后会移到内部ram中，此ram只有4K
            bl      main                @ 调用C程序中的main函数
halt_loop:
            b       halt_loop

预备知识：摘自 http://blog.csdn.net/qq506124204/article/details/7952966

mov   r1, #0x53000000   //立即数寻址方式 
mov   r2, #0x0 
str   r2, [r1]        
立即数寻址方式，立即数要求以“#”作前缀，对于十六进制的数，还要求在#后面加上0x或者&。STR是比较重要的指令了，跟它对应的是LDR。 ARM指令集是加载/存储型的，也就是说它只处理在寄存器中的数据。那么对于系统存储器的访问就经常用到STR和LDR了。STR是把寄存器上的数据传输 到指定地址的存储器上。它的格式我个人认为很特殊：
STR(条件) 源寄存器，<存储器地址>
比如 STR R0, [R1] ，意思是R0-> [R1]，它把源寄存器写在前面，跟MOV、LDR都相反。
LDR应该是非常常见了。LDR就是把数据从存储器传输到寄存器上。而且有个伪指令也是LDR，因此我有个百思不得其解的问题。看这段代码：
mov r1, #GPIO_CTL_BASE 
add   r1, r1, #oGPIO_F 
ldr   r2,=0x55aa   // 0x55aa是个立即数啊，前面加个=干什么？ 
对于当中的ldr 那句，我就不明白了，如果你把=去掉，是不能通过编译的。我查了一些资料，个人感觉知道了原因：这个=应该表示LDR不是ARM指令，而是伪指令。作为伪指令的时候，LDR的格式如下：
LDR 寄存器， =数字常量/Label
它的作用是把一个32位的地址或者常量调入寄存器。嗬嗬，那大家可能会问，
“MOV r2,#0x55aa”也可以啊。应该是这样的。不过，LDR是伪指令啊，也就是说编译时编译器会处理它的。怎么处理的呢？——规则如下：如果该数字常量 在MOV指令范围内，汇编器会把这个指令作为MOV。如果不在MOV范围中，汇编器把该常量放在程序后面，用LDR来读取，PC和该常量的偏移量不能超过 4KB。

然后说一下跳转指令。ARM有两种跳转方式。
（1） mov pc <跳转地址〉
这种向程序计数器PC直接写跳转地址，能在4GB连续空间内任意跳转。
（2）通过 B BL BLX BX 可以完成在当前指令向前或者向后32MB的地址空间的跳转（为什么是32MB呢？寄存器是32位的，此时的值是24位有符号数，所以32MB）。
B是最简单的跳转指令。要注意的是，跳转指令的实际值不是绝对地址，而是相对地址——是相对当前PC值的一个偏移量，它的值由汇编器计算得出。
BL非常常用。它在跳转之前会在寄存器LR(R14)中保存PC的当前内容。

为什么要先关闭看门狗？因为板子上电，看门狗是硬件打开的，不关闭会一直复位。

再看Makefile文件：

CFLAGS     := -Wall -Wstrict-prototypes -O2 -fomit-frame-pointer -ffreestanding
leds.bin : crt0.S  leds.c
    arm-linux-gcc $(CFLAGS) -c -o crt0.o crt0.S
    arm-linux-gcc $(CFLAGS) -c -o leds.o leds.c
    arm-linux-ld -Ttext 0x0000000 crt0.o leds.o -o leds_elf
#    arm-linux-ld -Tleds.lds  crt0.o leds.o -o leds_elf
    arm-linux-objcopy -O binary -S leds_elf leds.bin
    arm-linux-objdump -D -m arm  leds_elf > leds.dis
clean:
    rm -f   leds.dis leds.bin leds_elf *.o

这里用到了arm的交叉编译器，-ld，是链接指令，-Ttext是指明程序段，即程序存储的地方，为什么是从0地址开始，这是因为在我使用的2440中，是以nand flash启动的，nand启动会复制nand flash中4K的内容到2440芯片的SRAM，这4K内容从地址0开始取址启动，nor启动就不需要复制内容到SARM，可以直接启动。前面-c选项，表示只编译不链接，而后面ld，表示把那些.o文件链接起来构成*elf文件，然后通过objcopy，把上面编译链接之后的目标文件转化成二进制文件即.bin文件。objcopy把一种目标文件中的内容复制到另一种类型的目标文件中. -S 表示移出所有的标志及重定位信息 ；
-O binary xyb xyb.bin 表示由xyb生成二进制文件xyb.bin。

objdump指令，-D代表反汇编所有的段，-m代表的是反汇编目标文件使用的构架，这里是arm构架，>重定向成*.dis文件。

关于Makefile中的几个编译选项：参考链接：http://blog.chinaunix.net/uid-20737871-id-1881211.html
-Wall 开启所有警告

-Wstrict-prototypes 如果函数的声明或定义没有指出参数类型，编译器就发出警告。

-O2 优化等级2

-fomit-frame-pointer选项是发布产品时经常会用到的优化选项，它可以优化汇编函数中用edp协助获取堆栈中函数参数的部分，不使用edp，而是通过计算，全部使用esp来完成。参考链接：http://www.cnblogs.com/yamadie/p/3363567.html

-ffreestanding按独立环境编译，该环境可以没有标准库，且对main()函数没有要求。最典型的例子就是操作系统内核。参考链接：http://blog.csdn.net/eroswang/article/details/1966640

 

 

终于介绍完了预备知识，这些东西有的需要理解记忆，有的只用了解熟悉即可。现在开始编写程序。就流水灯的C语言程序来说，其实和单片机一样，属于简单的。但是arm版之所以很多人买了之后就吃灰了，就是因为对只是体系的构架不熟悉，还有基本技能的缺失。这也是为什么很多人说，韦老师的课程不适合新手吧。

#define    GPFCON        (*(volatile unsigned long *)0x56000050)
#define    GPFDAT        (*(volatile unsigned long *)0x56000054)

#define    GPF4_out    (1<<(4*2))
#define    GPF5_out    (1<<(5*2))
#define    GPF6_out    (1<<(6*2))

void  wait(volatile unsigned long dly)
{
    for(; dly > 0; dly--);
}

int main(void)
{
    unsigned long i = 0;

    GPFCON = GPF4_out|GPF5_out|GPF6_out;        // 将LED1,2,4对应的GPF4/5/6三个引脚设为输出

    while(1){
        wait(30000);
        GPFDAT = (~(i<<4));         // 根据i的值，点亮LED1,2,4
        if(++i == 8)
            i = 0;
    }

    return 0;
}

这是韦老师的参考代码，硬件上是低电平LED亮。

IO口分别对应GPIO_F  4，5，6。虽然老师的代码很好地实现了流水灯，但我觉得这个代码写成一个函数更友好，可移植性也更高，要是我的LED等编程GPI0_F 0，3，7，要实现流水灯就要大改代码了，所以自己做了更改，模仿st的库函数写法，但是由于才接触2440，对它的寄存器还不熟悉，所以先不急于封装，等学了韦老师资料之后再去封装。