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Tiny4412之C语言实现流水灯,Tiny4412裸机程序

2014年10月23日 裸机程序 ⁄ 共 2841字 ⁄ 字号 评论 6 条 ⁄ 阅读 3,086 次

在前边我们使用汇编完成了一个流水灯实验: Tiny4412汇编流水灯代码,Tiny4412裸机LED操作

但是,汇编语言可读性太差,在这一节我们用 C语言来实现了同样的功能,而以后的试验也尽量用 C语言实现。

我们在编写上位机程序时,C语言程序执行的第一条指令,并不在main函数中。生成一个 C程序的可执行文件时,编译器通常会在我们的代码中加上几个被称为启动文件的代码—— crtl.o 、crti.o、crtend.o 、crtn.o 等,它们是标准库文件。这些代码设置C程序的堆栈等,然后调用 main 函数。它们依赖于操作系统,在裸板上这些代码无法执行,所以需要自己写一个。

这段代码很简单, 关键指令只有2条。自己编写的 start .S启动文件内容如下:


.text
.globl _start
_start:
 ldr sp, =0x02027800 

// 调用C函数之前必须设置栈,栈用于保存运行环境,给局部变量分配空间
// 参考ROM手册P14, 我们把栈指向BL2上方1K处(1K已经够用),
// 即:0x02020000 (iRAM基地址) + 5K(iROM代码用) + 8K(BL1用) + 16K(BL2用) + 1K(用作栈))

 bl main  // 调用main函数(main这个名称不是固定的,可以随意改)

halt_loop:
 b halt_loop

它在第 4行设置好栈指针后,就可以通过第8行调用C函数 main了--------------- C函数执行前,必须设置栈。

 问:CPU不是有看门狗嘛?为什么没有看到关看门狗的代码?这样程序能正常运行吗?

答:在上一篇文章《Exynos 4412的启动过程分析》中,我们已经介绍过了,在执行我们的程序前,CPU会首先执行iROM中的代码和BL1的代码,在这两部分程序中会关闭看门狗。

其实我们自己关闭看门狗也很简单,只需往寄存器WTCON写入0即可;

问:为什么调用C函数要设置栈?

答:1.  栈的整体作用

1)  保存现场;

2)  传递参数:汇编代码调用C函数时,需传递参数;

3)  保存临时变量:包括函数的非静态局部变量以及编译器自动生成的其他临时变量;

2.  详细解释

1)保存现场

现场,意思就相当于案发现场,总有一些现场的情况,要记录下来的,否则被别人破坏掉之后,你就无法恢复现场了。而此处说的现场,就是指CPU运行的时候,用到了一些寄存器,比如r0,r1等等,对于这些寄存器的值,如果你不保存而直接跳转到子函数中去执行,那么很可能就被其破坏了,因为其函数执行也要用到这些寄存器。因此,在函数调用之前,应该将这些寄存器等现场,暂时保持起来(入栈push),等调用函数执行完毕返回后(出栈pop),再恢复现场。这样CPU就可以正确的继续执行了。保存寄存器的值,一般用的是push指令,将对应的某些寄存器的值,一个个放到栈中,把对应的值压入到栈里面,即所谓的压栈。然后待被调用的子函数执行完毕的时候,再调用pop,把栈中的一个个的值,赋值给对应的那些你刚开始压栈时用到的寄存器,把对应的值从栈中弹出去,即所谓的出栈。其中保存的寄存器中,也包括lr的值(因为用bl指令进行跳转的话,那么之前的PC的值是存在lr中的),然后在子程序执行完毕的时候,再把栈中的lr的值pop出来,赋值给PC,这样就实现了子函数的正确的返回。

2)传递参数

C语言进行函数调用的时候,常常会传递给被调用的函数一些参数,对于这些C语言级别的参数,被编译器翻译成汇编语言的时候,就要找个地方存放一下,并且让被调用的函数能够访问,否则就没发实现传递参数了。对于找个地方放一下,分两种情况。一种情况是,本身传递的参数不多于4个,就可以通过寄存器r0~r3传送参数。因为在前面的保存现场的动作中,已经保存好了对应的寄存器的值,那么此时,这些寄存器就是空闲的,可以供我们使用的了,那就可以放参数。另一种情况是,参数多于4个时,寄存器不够用,就得用栈了。

3)临时变量保存在栈中

包括函数的非静态局部变量以及编译器自动生成的其他临时变量。

 

现在,我们可以很容易写出控制 LED 的程序了。毕竟是用C语言嘛,相当的灵活。 main 函数在 led.c 文件中,代码如下:

#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 设置为输出功能
*/

tmp = GPM4CON;
tmp &= ~0xffff;
tmp |= 0x1111;
GPM4CON = tmp;

/*
* 实现流水灯
*/

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

return 0;
}

来看看Makefile:

objs := start.o led.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

执行 make 命令时,它的目是去生成第1个目标,即 led.bin ;

led.bin 依赖于start.o 和 led.o,所以要先生成这 2个.o 文件;

start.o 依赖于start.S ,符合第 11 行的规则,会使用第 12 行的命令生成start.o ;

类似的, led.o 依赖于led.c ,符合第 8行的规则,会使用第 9行的命令生成 led.o ;

当这 2个.o 文件都生成之后,就会执行第 4~6行的命令生成 led.bin文件: 第 4行将编译得到的 .o 文 件连接为led.elf

可执行程序,第 5行是生成二进制格式的可执行程序,第 6行是得到反汇编程序以供查看。

链接脚本还和汇编流水灯一样。

 

好了,下面开始验证我们的程序了。

1.将程序源码上传到服务器,并执行make,生成led.bin文件。

2.借鉴上一个实验的步骤,将程序烧写到SD卡。

3.将SD卡插到Tiny4412开发板,上电即可看到流水灯效果(和汇编流水灯效果一样)。

Tiny4412 流水灯

Tiny4412 流水灯

 

完整的程序下载地址(解压密码:WWW.techbulo.Com):

文件下载

目前有 6 条留言    访客:3 条, 博主:3 条

  1. 消灭星星 2014年10月23日 上午10:37  @回复  Δ-49楼 回复

    技术文


    • 管理员
      techbulo 2014年10月24日 下午4:35  @回复  ∇地下1层 回复

      记录一下学习过程~~ 😛

  2. 键盘上的舞者 2014年10月24日 上午10:49  @回复  Δ-48楼 回复

    单片机感觉好难玩


    • 管理员
      techbulo 2014年10月24日 下午4:37  @回复  ∇地下1层 回复

      这个可不是单片机哦~ Exynos4412是Cortex A9架构的4核处理器,很多手机用的就是这个,我现在只不过是把它当单片机来用

  3. GlowBlur 2014年10月24日 下午1:06  @回复  Δ-47楼 回复

    以前学校里只弄过C51呢!


    • 管理员
      techbulo 2014年10月24日 下午4:38  @回复  ∇地下1层 回复

      其实原理都差不多,只不过这个更复杂

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