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