《Cortex-M0權威指南》之Cortex-M0編程入門

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嵌入式系統編程入門 

微控制器是如何啓動的

　　爲了保存編譯號的二進制程序代碼，大多數的現代微控制器都會包含片上flash存儲器。有些微控制器還可能有一個獨立的啓動ROM，裏面裝有Bootloader程序。微控制器啓動後，再執行flash的用戶程序前，Bootloader會首先運行。

　　在復位流程中，處理器會取出MSP的初始化值和復位向量，而後開始執行復位處理，這些信息都放在一個叫作啓動代碼的程序文件中。啓動代碼中的復位處理可能還會旅行初始化的職責，好比時鐘控制電路和鎖相環PLL的初始化。有些狀況下，系統初始化的工做是放在C程序的main()函數中進行的。

　　對於用C開發的應用程序，在進入主流程以前，啓動代碼已經開始執行，而且對應用程序用到的變量和內存等進行初始化。啓動代碼無需編程者擔憂，C開發工具會將其自動插入程序映像中。

　　執行完C啓動代碼後，應用程序就開始執行了，應用程序一般包含下面幾個部分：

• 硬件初始化（如時鐘，PLL和外設）
• 應用程序的處理部分
• 中斷服務程序

　　另外，應用程序可能會用到C語言庫，此時，C編譯器/連接器會將所須要的庫函數加入編譯好的程序映像中。

　　硬件初始化可能會涉及到一系列的外設、系統控制寄存器和中斷控制器。若是在復位處理時沒有進行處理，系統時鐘控制和PLL此時也須要進行初始化。外設初始化完成後，程序就能夠繼續執行應用程序部分了。

 

嵌入式程序設計

　　應用程序處理流程的實現方式以下：

• 輪詢，如圖4-4
• 中斷驅動，如圖4-5
• 輪詢和中斷組合使用，如圖4-6
• 處理併發任務（操做系統），如圖4-7

 

 

　　對於複雜的應用程序，可使用實時操做系統（RTOS）。RTOS將處理器時間劃分爲多個時間片，在有多個應用進程運行時，只有一個進程會得到時間片。使用RTOS，須要有定時器產生週期性的中斷請求，當一個時間片的時間到時，RTOS的任務調度器會由定時器中斷觸發，調度器判斷是否須要執行上下文切換。若是須要進行上下文切換，調度器會暫停當前執行的任務，並切換到下一個準備就緒的任務。

 

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輸入和輸出

　　在許多嵌入式系統中，輸入或輸出可能會侷限與簡單的電子接口，如uart、IO、LCD、SD卡等，這些接口由微控制器的外設控制。

　　Cortex-M0的寄存器映射到了系統空間，而且它們還控制這外設，外設的典型初始化步驟以下：

1. 配置時鐘控制迴路，使能外設的時鐘信號，若是有必要的話，初始化相應的引腳。在許多低功耗控制器中，時鐘信號被分爲了多路，並且爲了下降功耗，它們能夠單獨開關。大多數時鐘信號默認都是關閉的，配置外設前須要使能相應的時鐘。有些狀況下，還可能須要使能外設總線系統的時鐘。
2. 配置IO口。大多數控制器的引腳都是複用的，須要對IO引腳進行相應的功能配置。
3. 配置外設。大多數外設有本身的控制寄存器，爲了確保外設工做正常，須要對寄存器進行配置。
4. 配置中斷。若是外設操做須要中斷處理，須要配置中斷控制器（NVIC）。

 

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開發流程

 　　在嵌入式開發中，可使用C、彙編、C和彙編混合編程。程序代碼的生成流程以下圖所示。

　　C/彙編經過對應的編譯器生成相應的目標文件，連接器腳本加載分散的目標文件生成可執行映像。

　　混合編程的實現是由於C編譯器提供了內聯彙編器，以便在C程序文件中內聯彙編代碼。

 

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C和彙編的選擇

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程序映像詳解

　　Cortex-M0的程序映像通常包括如下幾部分:

• 向量表
• C啓動代碼
• 程序代碼（應用程序代碼和數據）
• C庫代碼（C庫函數的程序代碼，連接時插入）

 向量表