一、100ASK_IMX6ULL嵌入式裸板学习_LED实验（知识点补充）

知识点补充：

Linux进程中的五个段

BSS段（Block Started bySymbol，意为“以符号开始的块”）：

  BSS，是Unix链接器产生的未初始化数据段。通常是指用来存放程序中未初始化的全局变量的一块内存区域。BSS段属于静态内存分配。

代码段（code segment/text segment）：

  代码段通常是指用来存放程序执行代码的一块内存区域。这部分区域的大小在程序运行前就已经确定，并且内存区域通常属于只读, 某些架构也允许代码段为可写，即允许修改程序。在代码段中，也有可能包含一些只读的常数变量，例如字符串常量等。

堆（heap）：

  堆是用于存放进程运行中被动态分配的内存段，它的大小并不固定，可动态扩张或缩减。当进程调用malloc等函数分配内存时，新分配的内存就被动态添加到堆上（堆被扩张）；当利用free等函数释放内存时，被释放的内存从堆中被剔除（堆被缩减）

栈（stack）：

  栈又称为堆栈，是用户存放程序临时创建的局部变量，也就是说我们函数括弧“{}”中定义的变量（但不包括static声明的变量，static意味着在数据段中存放变量）。除此以外，在函数被调用时，其参数也会被压入发起调用的进程栈中，并且待到调用结束后，函数的返回值也会被存放回栈中。由于栈的先进后出特点，所以栈特别方便用来保存/恢复调用现场。从这个意义上讲，我们可以把堆栈看成一个寄存、交换临时数据的内存区。它是由操作系统分配的，内存的申请与回收都由OS管理。

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PS：

  全局的未初始化变量存在于.bss段中，具体体现为一个占位符；全局的已初始化变量存于.data段中；而函数内的自动变量都在栈上分配空间。.bss是不占用.exe文件空间的，其内容由操作系统初始化（清零）；而.data却需要占用，其内容由程序初始化，因此造成了上述情况。

  bss段（未手动初始化的数据）并不给该段的数据分配空间，只是记录数据所需空间的大小。

data（已手动初始化的数据）段则为数据分配空间，数据保存在目标文件中。 数据段包含经过初始化的全局变量以及它们的值。BSS段的大小从可执行文件中得到 ，然后链接器得到这个大小的内存块，紧跟在数据段后面。当这个内存区进入程序的地址空间后全部清零。包含数据段和BSS段的整个区段此时通常称为数据区。

BSS段为什么要初始化/清除？

  BSS段是不会出现在程序下载文件（*.bin *.hex）中的，因为全都是0。如果把它们出现在程序下载文件中，会增加程序下载文件的大小。实际应用中，通常只需要把bss段的起始地址和结束地址保存起来，而不需要将程序下载文件中出现bss段（一堆0）将来真正运行程序的时候，再根据这两个数据进行bss段的初始化就行了。

可执行映像文件

  ELF：Linux操作系统下可执行映像文件格式，在Linux环境下用GCC编译器生成的可执行映像文件格式即为ELF格式，在Linux操作系统下可直接运行。

  可执行映像文件主要分为3个段，即RO段、RW段和ZI段，如下图所示：

• RO段：只读代码段；
• RW段：RW区域放的是已赋值（赋0除外）的全局变量；
• ZI段：ZI区域放的是未赋值的全局变量或初始化为0的全局变量。

ARM裸板开发流程：

  ARM系统上电后，首先就运行系统初始化程序，系统初始化程序主要完成系统最基本的硬件初始化，为后面的C语言应用程序提供运行环境。ARM系统初始化启动代码完成的主要功能如下：

1. 初始化ARM CPU异常处理向量表；
2. 禁止看门狗；
3. 禁止中断；
4. 初始化系统时钟，包括CPU主频FCLK、系统总线时钟频率HCLK、外设总线时钟频率PCLK；
5. 初始化SDRAM控制器；
6. 设置ARM CPU在各种模式下的栈指针（栈顶）；
7. 设置ARM中断向量表，安装中断处理程序；
8. 搬运可执行映像文件的RW段到RAM中，并初始化ZI段为0；
9. 跳转到C语言应用程序的Main函数，开始执行C语言应用程序。

  到此，系统的初始化启动程序就完成了ARM系统的启动过程。

  ARM系统的初始化启动代码一般用汇编语言编写，根据以上的分析，我们知道ARM系统初始化启动程序的流程如下图所示：

MOV PC,LR 指令解析

• SP（R13寄存器）
• LR（R14寄存器）
• pc（R15寄存器）

MOV PC,LR

LR寄存器保存了子程序的返回地址

而PC保存的是当前的地址，将LR的值给PC，即从子程序返回

LR寄存器在使用完跳转指令BL后会保存LR子程序的地址

如下例程：

.text
.global  _start
_start: 				

//设置栈
   ldr  sp,=0x80200000

   bl clean_bss			//清除bss段

   bl main

halt:
   b  halt 

//清除BSS段
clean_bss:

   ldr r1, =__bss_start
   ldr r2, =__bss_end
   mov r3, #0
clean:
   str r3, [r1]			//r1寄存器中的值所指向的地址处清零
   add r1, r1, #4			//r1寄存器加4
   cmp r1, r2				//r1的值减去r2的值，并改变相应的标志寄存器的值
   bne clean				//零标志位不等于零时跳转到标号clean处执行

   mov pc, lr				//子程序返回

mov pc, lr 起到的作用是在清除完bss段后回到bl clean处继续往下执行下一个指令（bl main）

LR寄存器一般来说有两个作用：

1、当使用bl或者blx跳转到子过程的时候，r14保存了返回地址，可以在调用过程结尾恢复。

2、异常中断发生时，这个异常模式特定的物理R14被设置成该异常模式将要返回的地址。

子程序返回的三种方法：

1.MOV PC，LR

2.BL LR

3.在子程序入口处使用以下指令将R14存入堆栈

  STMFD SP！, {<Regs>,LR}

对应的，使用以下指令可以完成子程序的返回

  LDMFD SP! , {<Regs>,LR}

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GPIO普遍适用的操作方法

GPIO：general-purpose input/output,通用输入输出口

GPIO的一般结构：

有多组的GPIO，每组有多个GPIO口

• 使能：电源/时钟
• 模式（Mode）：引脚可用于GPIO或其他功能
• 方向：引脚Mode设置为GPIO时，可以继续设置它是输出引脚还是输入引脚
• 数值：对于输出引脚，可以设置寄存器让它输出高、低电平
  
  对于输入引脚们可以读取寄存器得到引脚的当前电平

对GPIO寄存器的操作

在芯片手册中找到介绍power/clock的相关章节，根据所述内容设置对应寄存器某个GPIO模块（Module）有些芯片的GPIO没有使能开关，是默认使能的，有的话则需要设置

具体到一个引脚，可以用于GPIO、串口、USB或其他的功能，有对应的寄存器来选择到底使用哪一个功能（芯片手册）

对于已经设置为GPIO功能的引脚，有方向寄存器用来设置它的方向：输出、输入

对于已经设置为GPIO功能的引脚，有数据寄存器用来读、写引脚电平状态

GPIO寄存器的2种操作方法

在平时开发时原则上是不能影响到其他的位

直接读写：读出、修改对应位、写入

模板：

  设置bit n：

val = data_reg;
val = val | (1<<n);
data_reg = val;

  要清除bit n:

val = data_reg;
val = val & ~（1<<n）;
data_reg = val;

set-and-clear protocol：

set_reg , clr_reg , data_reg 三个寄存器对应的是同一个物理寄存器

要设置bit n：set_reg = (1<<n);

要清除bit n：clr_reg = (1<<n);

GPIO的其他功能：防抖动、中断、唤醒（后续补充）

对于IMX6ULL芯片的GPIO口

1、设置引脚功能（Mode、功能）

  见IMX6ULL芯片手册——Chapter 32：IOMUX Controller （IOMUX）