Tiny4412使用C語言實現流水燈的裸機程序

本文轉自:http://www.techbulo.com/1347.html

在前邊咱們使用匯編完成了一個流水燈實驗： https://my.oschina.net/cht2000/blog/1622224

可是，彙編語言可讀性太差，在這一節咱們用 C語言來實現了一樣的功能，而之後的試驗也儘可能用 C語言實現。

咱們在編寫上位機程序時，C語言程序執行的第一條指令，並不在main函數中。生成一個 C程序的可執行文件時，編譯器一般會在咱們的代碼中加上幾個被稱爲啓動文件的代碼—— crtl.o 、crti.o、crtend.o 、crtn.o 等，它們是標準庫文件。這些代碼設置C程序的堆棧等，而後調用 main 函數。它們依賴於操做系統，在裸板上這些代碼沒法執行，因此須要本身寫一個。

這段代碼很簡單， 關鍵指令只有2條。本身編寫的 start .S啓動文件內容以下：

.text
.globl _start
_start:

	ldr sp, =0x02060000 
 
	// 調用C函數以前必須設置棧,棧用於保存運行環境,給局部變量分配空間
	// 參考ROM手冊P14, 咱們把棧指向BL2上方1K處(1K已經夠用),
	// 即:0x02020000 (iRAM基地址) + 5K(iROM代碼用) + 8K(BL1用) + 16K(BL2用) + 1K(用做棧))
 
	bl main  // 調用main函數(main這個名稱不是固定的，能夠隨意改)
 
halt_loop:
	b halt_loop

它在第 4行設置好棧指針後，就能夠經過第8行調用C函數 main了-----------C函數執行前，必須設置棧。

問：CPU不是有看門狗嘛？爲何沒有看到關看門狗的代碼？這樣程序能正常運行嗎？

答：在文章《Exynos 4412的啓動過程分析》中，咱們已經介紹過了，在執行咱們的程序前，CPU會首先執行iROM中的代碼和BL1的代碼，在這兩部分程序中會關閉看門狗。

其實咱們本身關閉看門狗也很簡單，只需往寄存器WTCON寫入0便可；

問：爲何調用C函數要設置棧？

答：1.  棧的總體做用

1. 保存現場；
2. 傳遞參數:彙編代碼調用C函數時，需傳遞參數；
3. 保存臨時變量:包括函數的非靜態局部變量以及編譯器自動生成的其餘臨時變量；

2.  詳細解釋

1）保存現場：

現場，意思就至關於案發現場，總有一些現場的狀況，要記錄下來的，不然被別人破壞掉以後，你就沒法恢復現場了。而此處說的現場，就是指CPU運行的時候，用到了一些寄存器，好比r0,r1等等，對於這些寄存器的值，若是你不保存而直接跳轉到子函數中去執行，那麼極可能就被其破壞了，由於其函數執行也要用到這些寄存器。所以，在函數調用以前，應該將這些寄存器等現場，暫時保持起來(入棧push)，等調用函數執行完畢返回後(出棧pop)，再恢復現場。這樣CPU就能夠正確的繼續執行了。保存寄存器的值，通常用的是push指令，將對應的某些寄存器的值，一個個放到棧中，把對應的值壓入到棧裏面，即所謂的壓棧。而後待被調用的子函數執行完畢的時候，再調用pop，把棧中的一個個的值，賦值給對應的那些你剛開始壓棧時用到的寄存器，把對應的值從棧中彈出去，即所謂的出棧。其中保存的寄存器中，也包括lr的值（由於用bl指令進行跳轉的話，那麼以前的PC的值是存在lr中的），而後在子程序執行完畢的時候，再把棧中的lr的值pop出來，賦值給PC，這樣就實現了子函數的正確的返回。

2）傳遞參數：

C語言進行函數調用的時候，經常會傳遞給被調用的函數一些參數，對於這些C語言級別的參數，被編譯器翻譯成彙編語言的時候，就要找個地方存放一下，而且讓被調用的函數可以訪問，不然就沒發實現傳遞參數了。對於找個地方放一下，分兩種狀況。一種狀況是，自己傳遞的參數很少於4個，就能夠經過寄存器r0~r3傳送參數。由於在前面的保存現場的動做中，已經保存好了對應的寄存器的值，那麼此時，這些寄存器就是空閒的，能夠供咱們使用的了，那就能夠放參數。另外一種狀況是，參數多於4個時，寄存器不夠用，就得用棧了。

3）臨時變量保存在棧中：

包括函數的非靜態局部變量以及編譯器自動生成的其餘臨時變量。

如今，咱們能夠很容易寫出控制 LED 的程序了。畢竟是用C語言嘛，至關的靈活。 main函數在main.c文件中，代碼以下：

#define GPM4CON (*(volatile unsigned int *)0x110002E0)
#define GPM4DAT (*(volatile unsigned int *)0x110002E4)
 
void delay(volatile int time)
{
	for(; time > 0; time-- );
}
 
int main(void)
{
	unsigned long tmp = 0;
	int i = 0;
 
	/*
	* GPM4_0-GPM4_3 設置爲輸出功能
	*/
 
	tmp = GPM4CON;
	tmp &= ~0xffff;
	tmp |= 0x1111;
	GPM4CON = tmp;
 
	/*
	* 實現流水燈
	*/

	while(1)
	{
		GPM4DAT = i;
		if (++i == 16)
			i = 0;
		delay(9999999);
	}
	 
	return 0;
}

來看看Makefile：

objs := start.o main.o
led.bin : $(objs)
	arm-linux-ld -Tled.lds -N -o led.elf $^
	arm-linux-objcopy -O binary -S led.elf $@
	arm-linux-objdump -D -m arm led.elf > led.dis
 
%.o:%.c
	arm-linux-gcc -Wall -marm -c -O2 -o $@ $<
 
%.o:%.S
	arm-linux-gcc -Wall -marm -c -O2 -o $@ $<
 
clean:
	rm -f *.dis *.bin *.elf *.o

執行 make 命令時，它的目是去生成第1個目標，即 led.bin ；

led.bin 依賴於start.o 和 main.o,因此要先生成這 2個.o 文件；

start.o 依賴於start.S ，符合第 11 行的規則，會使用第 12 行的命令生成start.o ；

相似的， main.o 依賴於main.c ，符合第 8行的規則，會使用第 9行的命令生成 main.o ；

當這 2個.o 文件都生成以後，就會執行第 4～6行的命令生成 led.bin文件： 第 4行將編譯獲得的 .o 文 件鏈接爲led.elf

可執行程序，第 5行是生成二進制格式的可執行程序，第 6行是獲得反彙編程序以供查看。

連接腳本還和彙編流水燈同樣。這裏再也不介紹。

好了，下面開始驗證咱們的程序了。

1.將程序源碼上傳到服務器，並執行make，生成led.bin文件。

2.借鑑上一個實驗的步驟，將程序燒寫到SD卡。