ARM (6) - I.MX6ULL 匯編點燈遷移至 C 語言 + SDK 移植與 BSP 工程搭建

回顧

一、核心關鍵字：volatile

1.1 作用

  • 告訴編譯器：被修飾的變量會被 “意外修改”（如硬件寄存器的值可能被外設自動更新），禁止編譯器對該變量進行優化（如緩存到寄存器、刪除未顯式修改的代碼）。
  • 本質：確保每次訪問變量時，都直接讀取 / 寫入內存地址，而非使用編譯器緩存的 “舊值”。

1.2 寄存器操作中的必要性

以 GPIO 寄存器為例，若不加volatile：

// 錯誤：編譯器可能優化為“只寫一次”，后續操作失效
#define GPIO1_DR *((unsigned int *)0x0209C000) 
GPIO1_DR &= ~(1<<3); // 期望拉低引腳
GPIO1_DR |= (1<<3);  // 期望拉高引腳（編譯器可能認為“無用”，直接刪除）

加volatile后：

// 正確：每次操作都直接訪問0x0209C000地址
#define GPIO1_DR *((volatile unsigned int *)0x0209C000)

二、基礎 C 語言點燈實現

2.1 寄存器地址定義

兩種常見方式：直接宏定義、結構體封裝（推薦后者，更易維護）。

方式 1：直接宏定義
// I.MX6ULL 關鍵寄存器（引腳復用、GPIO控制)
//int 指令/寄存器是四個字節 
#define IOMUXC_SW_MUX_CTL_PAD_GPIO1_IO03   *((volatile unsigned int *)0x020E0068) // 引腳復用控制
#define IOMUXC_SW_PAD_CTL_PAD_GPIO1_IO03   *((volatile unsigned int *)0x020E02F4) // 引腳電氣屬性（上拉/驅動能力）
#define GPIO1_DR   *((volatile unsigned int *)0x0209C000) // GPIO數據寄存器
#define GPIO1_GDIR  *((volatile unsigned int *)0x0209C004) // GPIO方向寄存器（輸入/輸出） // volatile 防止編譯器優化:  reg = reg //會被優化掉
// const char *p;
// char * const p;// ------定義時鐘門寄存器地址
#define CCM_CCGR0 *((volatile unsigned int *)0x020C4068)
#define CCM_CCGR1 *((volatile unsigned int *)0x020C406C)
#define CCM_CCGR2 *((volatile unsigned int *)0x020C4070)
#define CCM_CCGR3 *((volatile unsigned int *)0x020C4074)
#define CCM_CCGR4 *((volatile unsigned int *)0x020C4078)
#define CCM_CCGR5 *((volatile unsigned int *)0x020C407C)
#define CCM_CCGR6 *((volatile unsigned int *)0x020C4080)
方式 2：結構體封裝（優化訪問）

按寄存器地址偏移順序定義結構體，直接映射到基地址：

// GPIO寄存器結構體（對應I.MX6ULL GPIO模塊寄存器偏移）
struct GPIO_t {volatile unsigned int DR;        // 數據寄存器（0x00）volatile unsigned int GDIR;      // 方向寄存器（0x04）volatile unsigned int PSR;       // 狀態寄存器（0x08）volatile unsigned int ICR1;      // 中斷控制1（0x0C）volatile unsigned int ICR2;      // 中斷控制2（0x10）volatile unsigned int IMR;       // 中斷屏蔽（0x14）volatile unsigned int ISR;       // 中斷狀態（0x18）volatile unsigned int EDGE_SEL;  // 邊沿選擇（0x1C）
};
// 宏定義GPIO1：結構體指針指向GPIO1基地址0x0209C000
#define GPIO1 (*((struct GPIO_t *)0x0209C000))

2.2 核心功能代碼

1. 時鐘初始化（必須先使能）

I.MX6ULL 外設默認時鐘關閉，需打開對應時鐘門控（CCM_CCGRx）：

void clock_init(void) {// 打開所有外設時鐘（簡化操作，實際可按需使能）CCM_CCGR0 = 0xFFFFFFFF;CCM_CCGR1 = 0xFFFFFFFF;CCM_CCGR2 = 0xFFFFFFFF;CCM_CCGR3 = 0xFFFFFFFF;CCM_CCGR4 = 0xFFFFFFFF;CCM_CCGR5 = 0xFFFFFFFF;CCM_CCGR6 = 0xFFFFFFFF;
}

2. LED 初始化（引腳復用 + GPIO 配置）
void led_init(void) {// 1. 引腳復用：將GPIO1_IO03配置為GPIO功能（復用值0x05）IOMUXC_SW_MUX_CTL_PAD_GPIO1_IO03 = 0x05;// 2. 引腳電氣屬性：上拉、100MHz驅動、速度等級1（0x10B0為標準配置）IOMUXC_SW_PAD_CTL_PAD_GPIO1_IO03 = 0x10B0;// 3. GPIO方向：設置GPIO1_IO03為輸出（GDIR對應位寫1）GPIO1_GDIR |= (1 << 3)
}
3. LED 控制函數

4.整體main.c

2.3? makefile 編譯圖表講解

2.4?優化 Makefile（交叉編譯）

針對 ARM 架構（I.MX6ULL）的交叉編譯腳本，支持編譯、鏈接、生成 bin 文件、下載：

makefile

# 交叉編譯器前綴（需確保環境變量已配置）
COMPLITER = arm-linux-gnueabihf-
CC = $(COMPLITER)gcc       # 編譯器
LD = $(COMPLITER)ld        # 鏈接器
OBJCOPY = $(COMPLITER)objcopy # 格式轉換（elf→bin）
OBJDUMP = $(COMPLITER)objdump # 反匯編（elf→dis）# 目標文件與最終目標
OBJS = start.o main.o      # 依賴的目標文件（start.S是啟動匯編）
TARGET = led               # 目標名稱# 生成bin文件：依賴elf，elf依賴o文件
$(TARGET).bin : $(OBJS)$(LD) -Ttext 0x87800000 $^ -o $(TARGET).elf # 鏈接到I.MX6ULL運行地址0x87800000$(OBJCOPY) -O binary -S -g $(TARGET).elf $@ #  elf轉bin（刪除調試信息）$(OBJDUMP) -D $(TARGET).elf  > $(TARGET).dis # 生成反匯編文件（調試用）# 匯編文件（.S）編譯為.o
%.o : %.S$(CC) -c $^ -o $@ -g # -g：保留調試信息# C文件（.c）編譯為.o
%.o : %.c$(CC) -c $^ -o $@ -g# 清理目標文件
clean:rm $(OBJS) $(TARGET).elf $(TARGET).bin $(TARGET).dis -f# 下載到SD卡（使用imxdownload工具）
load:./imxdownload $(TARGET).bin /dev/sdb # /dev/sdb是SD卡設備節點

三、NXP I.MX6ULL SDK 移植

3.1 SDK 使用原則

  • SDK（Software Development Kit）包含完整 IDE（需下載器 / 仿真器，成本高），實際僅使用其頭文件（標準化寄存器定義，避免硬編碼）。
  • 1.SDK文件存放位置
    路徑：IMAX6ULL/SDK/
    (1).SDK(Software development tools)移植?
    (2).完整開發工具就是一個IDE, 集代碼編寫、編譯、下載于一體的集成開發環境, 類似于keil這種工具，要是用這個需要額外購買一些設備如下載器、編程器、仿真器
    (3).所以只用它的頭文件。
  • 關鍵文件：
    • cc.h?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 時鐘相關定義;
      core_ca7.h? ? ? ? ? ? ? ? ? ?ARM Cortex-A7 內核相關定義;
      fsl_common.h? ? ? ? ? ? ? ? ?通用工具函數定義;
      fsl_iomuxc.h? ? ? ? ? ? ? ? ?引l腳復用配置函數定義;
      MCIMX6Y2.h? ? ? ? ? ? ? ? ? ?I.MX6ULL 寄存器映射結構體定義

3.2 移植步驟（新建工程led_sdk）

  1. 工程結構初始化：

    • 拷貝舊工程的start.S（啟動匯編）、main.c、Makefile到led_sdk。
    • 拷貝 SDK 所有頭文件到工程根目錄（或單獨文件夾）。

  2. 用 SDK 重構代碼（簡化寄存器操作）：
    SDK 頭文件已封裝CCM、IOMUXC、GPIO為結構體，直接用->訪問：

    #include "MCIMX6Y2.h"   // 包含SDK芯片定義
#include "fsl_iomuxc.h" // 包含引腳復用函數void clock_init(void) {// SDK已定義CCM結構體，直接訪問CCGR寄存器CCM->CCGR0 = 0xFFFFFFFF;CCM->CCGR1 = 0xFFFFFFFF;// ... 其余CCGR寄存器同上
}void led_init(void) {// 1. SDK函數：設置引腳復用（GPIO1_IO03→GPIO功能，參數2為額外配置）IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_GPIO1_IO03_GPIO1_IO03, 0);// 2. SDK函數：設置引腳電氣屬性（0x10B0為標準配置）IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_GPIO1_IO03_GPIO1_IO03, 0x10B0);// 3. GPIO方向配置（SDK已定義GPIO1結構體）GPIO1->GDIR |= (1 << 3);
}

3.3 ----led_sdk------更新程序

1、查閱手冊?

main.c

led.c

--------------------------------------------------------------

實現io復用功能配置 -- sdk fsl_iomuxc.h?

實現電氣特性配置 -- 對應sdk fsl_iomuxc.h 部分

配置方向寄存器 -- 對應sdk MCIMX6Y2.h 部分

led.h

start.S

四、BSP（板級支持包）工程管理

4.1 工程目錄結構（模塊化，易維護）

????1.project ：存放必要程序
main.c start.S
?? ?2.imx6ull ：存放NXP提供的i.mx6ull頭文件
cc.h ?core_ca7.h? ?fsl_common.h? fsl_iomuxc.h? MCIMX6Y2.h
?? ?3.bsp ：存放硬件外設相關功能模塊
led.c led.h beep.c beep.h
?4.Makefile： 需要遍目錄

led_bsp/
├── project/          # 主程序目錄
│   ├── main.c        # 主函數（調用BSP模塊）
│   └── start.S       # 啟動匯編（初始化棧、清BSS）
├── imx6ull/          # SDK頭文件目錄
│   ├── cc.h
│   ├── core_ca7.h
│   ├── fsl_common.h
│   ├── fsl_iomuxc.h
│   └── MCIMX6Y2.h
├── bsp/              # 硬件外設模塊目錄（按外設拆分）
│   ├── led/
│   │   ├── led.c     # LED驅動實現
│   │   └── led.h     # LED驅動聲明
│   └── beep/
│       ├── beep.c    # 蜂鳴器驅動實現
│       └── beep.h    # 蜂鳴器驅動聲明
├── Makefile          # 多目錄編譯腳本（需支持遍歷bsp/）
└── imx6ull.lds       # 鏈接腳本

4.2 BEEP 蜂鳴器驅動（程序）

  • 硬件：S8550（PNP型三極管），基極高電平導通（蜂鳴器響）。
  • 引腳：假設使用GPIO1_IO04，驅動邏輯與 LED 類似。

beep.h

#ifndef __BEEP_H
#define __BEEP_H#include "MCIMX6Y2.h"void beep_init(void);  // 蜂鳴器初始化
void beep_on(void);    // 蜂鳴器響
void beep_off(void);   // 蜂鳴器停#endif

beep.c

#include "beep.h"
#include "fsl_iomuxc.h"void beep_init(void) {// 1. 引腳復用：GPIO1_IO04→GPIO功能IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_GPIO1_IO04_GPIO1_IO04, 0);// 2. 引腳電氣屬性配置IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_GPIO1_IO04_GPIO1_IO04, 0x10B0);// 3. GPIO方向：輸出（默認熄滅，先拉低）GPIO1->GDIR |= (1 << 4);GPIO1->DR &= ~(1 << 4);
}void beep_on(void) {GPIO1->DR |= (1 << 4); // 基極高電平→PNP導通→蜂鳴器響
}void beep_off(void) {GPIO1->DR &= ~(1 << 4); // 基極低電平→PNP截止→蜂鳴器停
}

main.c

makefile 第一次改動

makefile 第二次改動

五、鏈接腳本（imx6ull.lds）

5.1 作用

  • 告訴鏈接器：代碼段、數據段、BSS 段的存放地址和順序（為 I.MX6ULL 啟動做準備）。
  • 關鍵：start.S（啟動代碼）需放在最前面，且需初始化BSS段（未初始化全局變量清 0）。
  • 1.鏈接腳本： imx6ull.lds
  • ?2.鏈接主要在鏈接階段，為連接器提供藍圖；
  • ?3.啟動代碼需要在進入C語言第一條指令前，將.bss COMMON段初始化清0

5.2 內存段總結----------鏈接腳本知識點

5.3?腳本內容

SECTIONS
{. = 0x87800000;  // 程序運行起始地址（I.MX6ULL DDR地址）// 代碼段（.text）：先放start.o（啟動匯編），再放其他代碼.text :{obj/start.o   // 啟動代碼優先（需確保編譯時生成到obj目錄）*(.*)         // 其他所有.text段（C代碼、SDK函數等）} // 只讀數據段（.rodata）：對齊4字節.rodata ALIGN(4) : {*(.rodata*)}// 已初始化數據段（.data）：對齊4字節.data ALIGN(4) : {*(.data)}// BSS段（未初始化全局變量）：標記起始/結束地址，供啟動代碼清0__bss_start = .;  // BSS段起始地址.bss ALIGN(4) : {*(.bss) *(COMMON)} // 包含BSS和COMMON段__bss_end = .;    // BSS段結束地址
}

5.4?關鍵注意點

  • 啟動代碼（start.S）需添加BSS段清0邏輯：
    // 清BSS段：從__bss_start到__bss_end，逐個字節寫0
ldr r0, =__bss_start
ldr r1, =__bss_end
mov r2, #0
bss_loop:cmp r0, r1bge bss_endstr r2, [r0], #4b bss_loop
bss_end:

1.鏈接腳本的作用？各個段存放什么類型數據

鏈接腳本的核心作用
  • 告訴鏈接器：代碼段、數據段、BSS 段的存放地址和順序（為 I.MX6ULL 啟動做準備）。
  • 關鍵：start.S（啟動代碼）需放在最前面，且需初始化BSS段（未初始化全局變量清 0）。
  • 定義程序的加載地址（如嵌入式系統中指定程序在 RAM 中的運行地址，如 i.MX6ULL 的0x87800000）；
  • 規定目標文件中各個 “段（Section）” 的排列順序和內存分配；
  • 標記特殊段（如.bss）的起始和結束地址，供啟動代碼初始化（如將.bss段清 0）；
  • 確保代碼段、數據段等按正確的內存對齊方式（如 4 字節對齊）排列，避免硬件訪問錯誤。
各段的作用及存放數據類型

程序被編譯后會拆分為多個 “段”，鏈接腳本通過SECTIONS命令定義這些段的位置和內容：

段名稱作用及存放數據類型
.text代碼段，存放可執行代碼，包括：匯編指令（如start.S中的初始化代碼）、C 語言函數（如main、led_init）。
.rodata只讀數據段，存放常量數據，如：字符串常量（"hello"）、const修飾的全局變量（const int a = 10）。
.data初始化數據段，存放已初始化的全局變量和靜態變量，如：int g_var = 5（非const且有初始值）。
.bss未初始化數據段，存放未初始化的全局變量、或初始化為0的數據、靜態變量及COMMON段（用于存放未初始化的非靜態全局變量，如未初始化的大數組int buf[100]）。
特點：程序加載時不占用磁盤空間，運行時需通過啟動代碼清 0（避免隨機值影響）。
__bss_start/__bss_end不是實際的段，而是鏈接腳本定義的標記符號，分別表示.bss段的起始和結束地址，供啟動代碼遍歷清 0。

2.編譯過程需要哪些工具，分別什么作用？

從源代碼（.c、.S）到可執行程序，需經過預處理→編譯→匯編→鏈接→格式轉換5 個階段，對應工具及作用如下：

1. 預處理工具：gcc -E（預處理器）
  • 作用：處理源代碼中的預處理指令（以#開頭），生成純 C 代碼（.i文件）。
  • 具體操作：
    • 展開#include頭文件（如將#include "led.h"替換為頭文件內容）；
    • 替換#define宏定義（如將LED_PIN替換為實際值）；
    • 刪除注釋、處理條件編譯（#if/#else/#endif）。
  • 示例：arm-linux-gnueabihf-gcc -E main.c -o main.i
2. 編譯工具：gcc -S（編譯器）
  • 作用：將預處理后的.i文件（純 C 代碼）轉換為匯編代碼（.s文件）。
  • 核心功能：進行語法檢查、語義分析、代碼優化（如循環展開），最終生成對應架構的匯編指令（如 ARM 架構的ldr、str指令）。
  • 示例：arm-linux-gnueabihf-gcc -S main.i -o main.s
3. 匯編工具：gcc -c?或?as（匯編器）
  • 作用：將匯編代碼（.s）轉換為機器碼（二進制目標文件，.o）。
  • 特點：.o文件是 “relocatable（可重定位）” 的，即代碼中的地址是相對地址（需后續鏈接器處理）。
  • 示例：arm-linux-gnueabihf-gcc -c main.s -o main.o?或?arm-linux-gnueabihf-as main.s -o main.o
4. 鏈接工具：ld（鏈接器）
  • 作用：將多個.o目標文件（如start.o、main.o、led.o）合并為一個可執行文件（.elf）。
  • 核心操作：
    • 解析符號引用（如main函數調用led_init時，找到led_init在.text段的實際地址）；
    • 按鏈接腳本（如imx6ull.lds）分配各段的內存地址（將相對地址轉換為絕對地址）；
    • 處理段的對齊和拼接。
  • 示例：arm-linux-gnueabihf-ld -T imx6ull.lds start.o main.o -o led.elf
5. 格式轉換工具：objcopy
  • 作用：將鏈接生成的.elf文件（包含符號表、調試信息等）轉換為純二進制文件（.bin），適用于嵌入式系統加載。
  • 特點：.bin文件僅保留可執行代碼和數據，去除調試信息，體積更小，可直接被 CPU 執行。
  • 示例：arm-linux-gnueabihf-objcopy -O binary led.elf led.bin
6. 輔助工具：objdump（反匯編器）
  • 作用：將.elf文件反匯編為匯編代碼（.dis），用于調試（如查看 C 代碼對應的匯編指令、定位錯誤地址）。
  • 示例：arm-linux-gnueabihf-objdump -D led.elf > led.dis

總結

  • 鏈接腳本是內存布局的 “規劃圖”，決定各段在內存中的位置和內容；
  • 編譯過程是 “源代碼→機器碼” 的轉換鏈，每個工具負責一個階段，最終生成可在目標硬件上運行的二進制文件。

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用工招聘小程序：功能版塊與前端設計解析

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在當下就業市場日益活躍的背景下&#xff0c;用工招聘小程序應運而生&#xff0c;它以高效、便捷的特點&#xff0c;為求職者與企業搭建起一座溝通的橋梁。本文將深入分析這類小程序的核心功能版塊及其前端設計&#xff0c;探討其如何優化招聘流程&#xff0c;提升用戶體驗。用…
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uTools 輕工具 簡潔又方便

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uTools 是一款跨平臺輕工具平臺&#xff0c;通過插件化設計提供高效工作方式&#xff0c;支持 Windows、MacOS、Linux 系統。 ? 核心功能 ?超級搜索框?&#xff1a;支持快捷鍵&#xff08;默認 AltSpace&#xff09;呼出&#xff0c;可搜索文件、網頁、應用等。 ??本地文…
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圖技術重塑金融未來：悅數圖數據庫如何驅動行業創新與風控變革

圖技術重塑金融未來：悅數圖數據庫如何驅動行業創新與風控變革

隨著大數據的廣泛應用和云計算的快速發展&#xff0c;金融行業的數據已經從“大”轉向了“海”&#xff0c;從而對傳統的數據處理、分析、挖掘等的方法和工具提出了更高的要求&#xff0c;也為金融領域的數據的海量的關聯分析、實時的風控和復雜的決策支持等帶來了一系列的挑戰…
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openEuler 24.03 (LTS-SP2)簡單KVM安裝+橋接模式

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華為文檔創建虛擬機步驟 配置bios支持虛擬化 2、檢查系統是否支持虛擬化 3、安裝虛擬化相關組件,并啟動 yum install -y qemu virt-install virt-manager libvirt-daemon-qemu edk2-aarch64.noarch virt-viewer systemctl start libvirtd systemctl enable libvirtd4、創建…
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