ARM系列文章合集如下：

《从0学arm合集》

0． 前言

一般我们购买一个开发板，厂家都会给出对应的电路图文件，我们可以通过搜索对应名称来查找到对应的外设。对于驱动工程师来说，我们只需要知道外设与SOC交互的一些数据线和信号线即可。

用主控芯片控制这些外设的一般步骤：

看电路原理图，弄明白主控芯片和外设是怎么连接的，对于驱动工程师来说，主要是看外设的一些clk、数据引脚、控制引脚是如何连接的；外设一般都会连接到SOC的1个或者多个控制器上，比如i2c、spi、gpio等，有的是数据线有的是信号线，中断线等；根据电路连接和需求对主控芯片进行设置，往往对外设的设置都是通过寄存器操作实现；书写相应代码，实现功能，不同类型的外设，代码结构也不尽相同，比如按键，我们既可以通过轮询方式读取按键信息，也可以通过中断方式来读取。

下面我们就以华清远见的fs4412开发板为例来看如何编写led的裸机程序。SOC exynos 4412 datahseet 下载地址：

https：／／download．csdn．net／download／daocaokafei／12533438

一、LED灯电路图

首先看下led电路图：

LED电路图该板子有4个LED，是发光二极管，有电流是为蓝色；led都接了上拉电阻；三极管的基极接了SOC的某个GPIO引脚；比如GPX1＿0，当该引脚为高电平是，三极管pn结导通，于是LED3两侧就有了电势差，LED3被点亮，如果该引脚为低电平，pn结截止，LED3两侧就没有了电势差，LED3熄灭。

下面是CPU核访问GPIO控制器的数据通路：

AHB：高速总线APB Bridge：APB总线桥APB：外设总线，低速总线GPIO挂载在APB总线上

GPIO 与 SOC

由上图可知，cpu要访问GPIO的寄存器需要经过的路径。

二、GPIO

GPIO（General Purpose I／O Ports）意思为通用输入／输出端口，通俗地说，就是一些引脚，可以通过它们输出高低电平或者通过它们读入引脚的状态－是高电平或是低电平。

用户可以通过GPIO口和硬件进行数据交互（如UART），控制硬件工作（如LED、蜂鸣器等），读取硬件的工作状态信号（如中断信号）等。GPIO口的使用非常广泛。

1． GPIO的优点低功耗：GPIO具有更低的功率损耗（大约1?A，?C的工作电流则为100?A）。集成I?C从机接口：GPIO内置I?C从机接口，即使在待机模式下也能够全速工作。小封装：GPIO器件提供最小的封装尺寸—3mm x 3mm QFN！低成本：您不用为没有使用的功能买单！快速上市：不需要编写额外的代码、文档，不需要任何维护工作！灵活的灯光控制：内置多路高分辨率的PWM输出。可预先确定响应时间：缩短或确定外部事件与中断之间的响应时间。更好的灯光效果：匹配的电流输出确保均匀的显示亮度。布线简单：仅需使用2条I?C总线或3条SPI总线。2． exynos4412 GPIO特性172 个外部中断32个外部可唤醒中断252个多功能 input／output ports在休眠模式下也可以控制GPIO引脚，但不包括 GPX0， GPX1， GPX2， and GPX33． 6 General Purpose Input／Output （GPIO） Control

Exynos 4412 SCP 包括304个多功能 input／output端口引脚和164 存储端口引脚． 总共 37个端口分组和两个存储端口分组．。

下图为GPIO模块图：

GPIO Block Diagram

三、如何操作GPIO？

主要通过寄存器来操作GPIO引脚。

GPxCON用于选择引脚功能，GPxDAT用于读／写引脚数据；另外，GPxUP用于确定是否使用内部上拉电阻。其中x为A、B…．．H、J等。

1． GPxCON寄存器

从寄存器的名字可以看出，它用于配置（Configure）－选择引脚功能。

LED3是连接到GPX1＿0，该引脚说明如下：

GPX1CON

由上图所示，

GPX1CON地址为0x1100C20；LED3是输出设备，所以需要将GPX1CON［3：0］设置为0x1，但是能修改其他的bite。2．  GPxDAT寄存器

GPxDAT用于读／写引脚；当引脚被设为输入时，读此寄存器可知相应引脚的电平状态是高还是低；当引脚被设为输出时，写此寄存器相应位可以令此引脚输出高电平或是低电平。

GPX1DATGPX1DAT的地址是0x1100C24LED3对应的输出引脚是GPX1DAT［0］，点灯只需要将该引脚设置为1即可，灭灯将bite0置0。3．  GPxUP寄存器

GPxUP：某位为1时，相应引脚无内部上拉电阻；为0时，相应引脚使用内部上拉电阻。

上拉电阻的作用在于：当GPIO引脚处于第三态（即不是输出高电平，也不是输出低电平，而是呈高阻态，即相当于没接芯片）时，它的电平状态由上拉电阻、下拉电阻确定。

本例不用设置。

四、驱动编写

下面我们分别用汇编和C语言来给LED编写驱动程序。

1． 汇编代码

大家如果掌握了我之前讲解的汇编指令的知识点，那么这个代码很容易就能看明白：

．globl ＿start
．arm
＿start：
LDR R0，＝0x11000C20 ＠将配置寄存器GPX1CON的地址写入到R0
LDR R1，［R0］  ＠读取寄存器GPX1CON的值保存到R1
BIC R1，R1，＃0x0000000f ＠将R1的3：0位清0，目的是不覆盖到其他bit的值
ORR R1，R1，＃0x00000001 ＠将R1的3：0位置1
STR R1，［R0］  ＠将R1的值写回寄存器GPX1CON
loop：
LDR R0，＝0x11000C24 ＠将data寄存器GPX1DAT的地址写入到R0
LDR R1，［R0］ ＠读取寄存器GPX1DAT的值保存到R1
ORR R1，R1，＃0x01 ＠将R1的值bite0 设置为1，即拉高，点灯
STR R1，［R0］  ＠将R1的值写回寄存器GPX1DAT
BL delay  ＠调用延时函数
LDR R1，［R0］
BIC R1，R1，＃0x01 ＠将R1的值bite0 设置为0，即拉低，灭灯
STR R1，［R0］
BL delay
B loop
delay：     ＠delay延时函数
LDR R2，＝0xfffffff
loop1：
SUB R2，R2，＃0x1
CMP R2，＃0x0
BNE loop1
MOV PC，LR ＠返回
．end

Makefile

TARGET＝gcd
all：
arm－none－linux－gnueabi－gcc －O0 －g －c －o ＄（TARGET）．o ＄（TARGET）．s
arm－none－linux－gnueabi－ld   ＄（TARGET）．o －Ttext 0x40008000 －N －o ＄（TARGET）．elf
arm－none－linux－gnueabi－objcopy －O binary －S ＄（TARGET）．elf ＄（TARGET）．bin
clean：
rm －rf ＊．o ＊．elf ＊．dis ＊．bin

程序功能很简单，就是让LED3呈现一闪一闪的效果。

执行make，最终生成的gcd．bin文件。

2． c语言实现

如果要进入C语言执行环境，那么就必须为设置栈空间，函数调用参数和返回值会压栈。

start．s

．text
．global ＿start
＿start：
 ldr  sp，＝0x70000000         get stack top pointer
 b  main

main．c

GPX1
typedef struct ｛
   unsigned int CON；
   unsigned int DAT；
   unsigned int PUD；
   unsigned int DRV；
｝gpx1；
＃define GPX1 （＊ （volatile gpx1 ＊）0x11000C20 ）
void led＿init（void）
｛
GPX1．CON ＝ GPX1．CON ＆ （～（0x0000000f）） ｜ 0x00000001；
｝
void led＿on（int n）
｛
GPX1．DAT ＝ GPX1．DAT｜0x01；
｝
void led＿off（）
｛
GPX1．DAT ＝ GPX1．DAT＆（～（0x01））；  
｝
void  delay＿ms（unsigned int num）
｛   int i，j；
    for（i＝num； i＞0；i－－）
     for（j＝1000；j＞0；j－－）
        ；
｝
int main（void）
｛
led＿init （）；
while （1） ｛
 led＿on（）；
 delay＿ms（500）；
 led＿off（）；
 delay＿ms（500）；
｝
while（1）；
   return 0；
｝  

map．lds

OUTPUT＿FORMAT（＂elf32－littlearm＂， ＂elf32－littlearm＂， ＂elf32－littlearm＂）
OUTPUT＿ARCH（arm）
ENTRY（＿start）
SECTIONS
｛
． ＝ 0x40008000；     ；从该地址开始
． ＝ ALIGN（4）；
．text      ：       ；指定代码段
｛

 gcd．o（．text）  ；代码的第一个部分，绝对不能错
 ＊（．text）
｝
． ＝ ALIGN（4）；
   ．rodata ：             ；只读数据段
｛ ＊（．rodata） ｝
   ． ＝ ALIGN（4）；
   ．data ：              ；读写数据段
｛ ＊（．data） ｝
   ． ＝ ALIGN（4）；
   ．bss ：              
    ｛ ＊（．bss） ｝
｝

Makefile

TARGET＝gcd
TARGETC＝main
all：
arm－none－eabi－gcc －O0 －g －c －o ＄（TARGETC）．o  ＄（TARGETC）．c
arm－none－eabi－gcc －O0 －g －c －o ＄（TARGET）．o ＄（TARGET）．s
arm－none－eabi－gcc －O0 －g －S －o ＄（TARGETC）．s  ＄（TARGETC）．c
arm－none－eabi－ld ＄（TARGETC）．o ＄（TARGET）．o －Tmap．lds －o  ＄（TARGET）．elf
arm－none－eabi－objcopy －O binary －S ＄（TARGET）．elf ＄（TARGET）．bin
clean：
rm －rf ＊．o ＊．elf ＊．dis ＊．bin

执行make命令，最终生成的gcd．bin文件。

这段代码中，读者可能不能理解的是下面的定义：

typedef struct ｛
   unsigned int CON；
   unsigned int DAT；
   unsigned int PUD；
   unsigned int DRV；
｝gpx1；
＃define GPX1 （＊ （volatile gpx1 ＊）0x11000C20 ）

GPX1宏定义

由上图所示：

（volatile gpx1 ＊）0x11000C20 ） ：将常量0x11000C20 强转成struct gpx1类型指针（＊ （volatile gpx1 ＊）0x11000C20 ）：查找指针对应的内存驱动，即对应整个结构体变量，结构体变量地址为0x11000C20＃define GPX1 （＊ （volatile gpx1 ＊）0x11000C20 ） ：GPX1等价于地址为0x11000C20的结构体变量

这样我们要想操作GPX1的寄存器，就可以像结构体变量一样操作即可。

3． 测试

采用UBOOT自带的命令loadb，通过串口以baud速率下载binary（．bin）至SDRAM中某一地址中，然后用go 命令从某地址处开始执行程序。

该命令使用了kermit protocol，嵌入式系统通常使用该协议与pc传送文件。

操作步骤如下：

串口连接开发板，开发板启动后在读秒阶段，立即按下回车，进入uboot命令界面执行loadb 40008000 【该地址与Makefile 和map．lds文件中的地址保持一致】选择菜单transfer－＞send Kermit，然后选择我们编译好的gcd．bin文件，点击OK，出现＂Staring kermit transfer．＂字样，执行 go 40008000，运行程序

运行裸机程序

执行结果：

led

可以看到LED闪烁的现象。

5． 注意

该种测试方法需要bootloader选用uboot，并且需要串口工具支持Kermit协议，一口君使用的是SecureCRT7．3．3版本【其他低一些的版本可能不支持该协议】，该软件的下载和安装方法【安装方法有点繁琐】可以公众号后台回复【SecureCRT】。

SecureCRT版本