使用迅為IMX6ULL開發板第一個匯編實驗（二）

ID:245207 · 發表于 2020-6-22 14:57

94 .4 GPIO 時鐘時鐘

如果使用 GPIO，我們必須要使能 GPIO 的時鐘。i.MX6 ULL 的每個外設的時鐘可以獨立的使能，我們可以關閉不使用的外設時鐘，可以達到節能的目的。如果使用某個外設，我們必須要打開對應的時鐘。《I.MX6ULL 參考手冊》的第 18 章“Clock Controller Module (CCM)”是關于 i.MX6ULL 時鐘的講解，我們可以看下該章節里面外設時鐘的使能寄存器。跟外設時鐘使能相關的寄存器有：

CCM_CCGR0

CCM_CCGR1

CCM_CCGR2

CCM_CCGR3

CCM_CCGR4

CCM_CCGR5

CCM_CCGR6

一共 7 個。我們來看下 CCM_CCGR0 寄存器如何使能一個外設時鐘，改寄存器的描述如下圖所示：

我們從上圖可以看到 CCM_CCGR0 寄存器是 32 位的，每 2 位控制一個外設時鐘，比如 bit1:bit0 控制aips_tz1 的時鐘，兩位的操作方式如下：

00 //所有模式下都關閉外設時鐘

01 //只有在運行模式下打開外設時鐘

10 //保留

11 //除了停止模式以外，其他所有模式下時鐘都打開

如果我們要打開 aips_tz1 的外設時鐘，需要設置 CCM_CCGR0 的 bit1 和 bit0 都為 1，也就是 CCM_CCGR0=3，如果關閉 aips_tz1 的外設時鐘，CCM_CCGR0 的 bit1 和 bit0 都設置為 0。CCM_CCGR0-CCM_CCGR6 這 7 個寄存器的功能都是類似的，也是每兩位控制一種外設的時鐘，為了便于開發，我們在后面的例程里把所有的外設時鐘都使能了。至此關于 GPIO 的操作我們可以總結成下面的步驟：

1.使能 GPIO 對應的時鐘

2.設置 IOMUXC_SW_MUX_CTL_PAD_XX_XX 寄存器，把對應的 IO 設置成 GPIO 功能

3.設置 IOMUXC_SW_PAD_CTL_PAD_XX_XX 寄存器，設置 GPIO 的上拉下拉，以及驅動能力

4.設置輸入還是輸出，是否使用中斷，以及默認的輸出電平

9 95 .5 LED 原理分析原理分析

i.MX6ULL 終結者開發板板載了一個 LED 燈，打開底板的原理圖（光盤資料的“i.MX6UL 終結者光盤資料\03_開發板硬件資料\01_開發板原理圖\pdf\ itopmx6ul_terminator_v1_0.pdf”）, 原理圖如下圖所示：

從上圖可以看到 LED2 一段接到了 3.3V 電源，另一端接到了 GPIO_3（CPU 的 GPIO1_IO03）引腳上，當GPIO1_IO03 引腳輸出低電平（0）的時候，LED2 會被點亮，當 GPIO1_IO03 引腳輸出高電平（1）的時候，LED2 會滅掉。

9 96 .6 LED 匯編程序匯編程序

按照前面的介紹，我們需要對 GPIO1_IO03 做如下的設置：

1.使能 GPIO1 的時鐘

GPIO1 的時鐘由 CCM_CCGR1 寄存器的 bit27 和 26 控制，我們把這兩位設置成 1，就會使能 GPIO1 的時鐘了。

2.配置 GPIO1_IO03 的復用功能

IOMUXC_SW_MUX_CTL_PAD_GPIO1_IO03 寄存器是 GPIO1_IO03 的復用寄存器，地址是 0x20e0068，把這個寄存器設置成 GPIO 功能。

3.配置 GPIO1_IO03 上下拉

IOMUXC_SW_PAD_CTL_PAD_GPIO1_IO03 寄存器是 GPIO1_IO03 的配置寄存器，通過該寄存器配置 GPIO1_IO03為 GPIO 的上下拉。

4.設置 GPIO1_IO03 輸出

在第二步驟我們已經把 GPIO1_IO03 復用成 GPIO 了，然后我們需要配置 GPIO 為輸出，以及輸出時候的高低電平，在《IMX6ULL 參考手冊》的 1357 頁我們可以看到 GPIO1_IO03 對應的 GPIO 寄存器組，如下圖所示：

通過設置寄存器 GPIO1_GDIR 的 bit3 為 1，可以設置 GPIO1_IO03 為輸出。然后通過設置 GPIO1_DR 寄存器的bit3為0，可以控制GPIO1_IO03輸出低電平，LED會亮。GPIO1_DR的bit3設置為1，可以控制GPIO1_IO03輸出高電平，LED 會滅。

本實驗的源碼在開發板光盤資料的"i.MX6UL 終結者光盤資料\04_裸機例程源碼\1_leds\1_leds"目錄下，我們可以把這個文件夾拷貝到 UBuntu 下，使用交叉編譯器編譯。

下面我們開始一步步的實現 LED 這個實驗。首先登錄 Ubuntu 系統，在用戶的根目錄下的 work 文件夾創建led 文件夾然后在 led 目錄下新建“led.s”的匯編文件，如下圖所示：

然后使用“vi led.s”命令打開 led.s 文件，在 led.s 文件輸入如下代碼：

1 .global _start /* 全局標號 */

2 /*

3 * _start 函數，程序從此函數開始執行此函數完成時鐘使能、

4 * GPIO 初始化、最終控制 GPIO 輸出低電平來點亮 LED 燈。

5 */

6 _start:

7 /* 1、使能所有時鐘 */

8 ldr r0, =0X020C4068 /* CCGR0 */

9 ldr r1, =0XFFFFFFFF

10 str r1, [r0]

11 ldr r0, =0X020C406C /* CCGR1 */

12 str r1, [r0]

13 ldr r0, =0X020C4070 /* CCGR2 */

14 str r1, [r0]

15 ldr r0, =0X020C4074 /* CCGR3 */

16 str r1, [r0]

17 ldr r0, =0X020C4078 /* CCGR4 */

18 str r1, [r0]

19 ldr r0, =0X020C407C /* CCGR5 */

20 str r1, [r0]

21 ldr r0, =0X020C4080 /* CCGR6 */

22 str r1, [r0]

23 /* 設置 GPIO1_IO03 為 GPIO 模式 */

24 ldr r0, =0X020E0068 /* 把寄存器 SW_MUX_GPIO1_IO03_BASE 加載到 r0 中 */

25 ldr r1, =0X5 /* 設置寄存器 SW_MUX_GPIO1_IO03_BASE 的 MUX_MODE 為 5 */

26 str r1,[r0]

27 /* 配置 GPIO1_IO03 的 IO 屬性

28 *bit 16:0 HYS 關閉

29 *bit [15:14]: 00 默認下拉

30 *bit [13]: 0 kepper 功能

31 *bit [12]: 1 pull/keeper 使能

32 *bit [11]: 0 關閉開路輸出

33 *bit [7:6]: 10 速度 100Mhz

34 *bit [5:3]: 110 R0/6 驅動能力

35 *bit [0]: 0 低轉換率

36 */

37 ldr r0, =0X020E02F4 /*寄存器 SW_PAD_GPIO1_IO03_BASE */

38 ldr r1, =0X10B0

39 str r1,[r0]

40 /* 設置 GPIO1_IO03 為輸出 */

41 ldr r0, =0X0209C004 /*寄存器 GPIO1_GDIR */

42 ldr r1, =0X0000008

43 str r1,[r0]

44 /* 點亮 LED0

45 * 設置 GPIO1_IO03 輸出低電平

46 */

47 ldr r0, =0X0209C000 /*寄存器 GPIO1_DR */

48 ldr r1, =0

49 str r1,[r0]

50 /*

51 * 描述： loop 死循環

52 */

53 loop:

54 b loop

第 2 行我們定義了全局標號_start，程序就是從_start 標號處開始順序往下執行的。

第 8 行使用 ldr 向寄存器 r0 寫入 0x20c4068，這是 CCM_CCGR0 的寄存器地址。

第 9 行使用 ldr 向寄存器 r1 寫入 0xffffffff，開啟所有外設的時鐘。

第 10 行使用 str 命令把 r1 中的值寫到 r0 所保存的地址中，相當于給 0x20c4068 這個地址寫入 0xffffffff，

也就是 CCM_CCGR0 寄存器設置成 0xffffffff，使能 CCM_CCGR0 寄存器控制的所有外設時鐘。

第 11 行到第 22 行是向 CCM_CCGR1-CCM_CCGR6 寄存器寫入 0xffffffff，使能所有的外設時鐘。

第 24 行到第 26 行是設置 GPIO1_IO03 這個 IO 為 GPIO 模式，GPIO1_IO03 的復用寄存器是 0x20e0068,把改

寄存器的 MUX_MODE 設置為 5（GPIO 模式）

第 37 行到第 39 行設置 GPIO1_IO03 的 IOMUX_SW_PAD_CTL_PAD_GPIO1_IO03 配置寄存器

第 40 行到第 43 行是設置 GPIO 為輸出功能。

第 47 到第 49 是設置 GPIO 輸出 0（低電平）

第 53 到第 54 行是死循環，使用 b 跳轉指令，程序不斷的跳轉到 loop 執行。

9.7 編譯 LED 匯編程序匯編程序

我們在 Ubuntu 下通過 vim 編輯好 LED 的匯編程序（6.6 章節），然后保存并退出。然后我們使用 arm交叉編譯器來編譯該程序，我們在終端輸入“arm-linux-gnueabihf-gcc -g -c led.s -o led.o”命令，把 led.s 編譯成 led.o，其中的“-g”參數是產生調試信息，可以使用 GDB 來調試代碼。“-c”參數是編譯源文件，不鏈接。“-o”參數是指定產生的文件名稱，我們指定生成 led.o，運行效果如下圖所示所示：

我們可以看到通過 arm 交叉編譯生成了 led.o 文件，這個文件相當于中間文件，我們還需要把編譯生成的.o文件鏈接起來生成可執行文件（我們這里只有一個 led.o，對于有的工程可能會生成多個.o 文件）。

接下來我們使用交叉編譯器的“arm-linux-gnueabihf-ld”命令來把“.o”文件鏈接起來。鏈接的目的就是把我們的程序固定到某個地址，這樣 cpu 在運行的時候就可以通過鏈接地址找到我們的程序，并運行它。在鏈接之前我們需要先了解下 i.MX6ULL 的啟動，i.MX6ULL 支持 SD 卡，EMMC，NAND 等方式啟動，i.MX6ULL啟動的時候首先將代碼從 SD 卡，EMMC，NAND 中拷貝到運行地址，然后開始從運行地址處開始運行，i.MX6ULL

芯片內部有 128K 的 RAM（0X900000~0X91FFFF），另外外部擴展了 DDR，所以 i.MX6ULL 的鏈接地址可以是內部的 RAM，也可以是外部的 DDR。我們所有的例程都是鏈接到 DDR 中，其地址為 0X87800000。i.MX6ULL終結者開發板的 DDR 有兩種：256MB 和 512MB，其實地址都是 0X80000000。256MB 的終止地址是 0X8FFFFFFF，512M 的終止地址是 0X9FFFFFFF，之所以選擇地址 0X87800000，是因為后面我們要學的 Uboot 鏈接地址也是0X87800000。所以為了學習方便，我們統一使用 0X87800000 地址。

下面我們開始使用 arm-linux-gnueabihf_ld 命令將前面我們生成的“led.o”文件鏈接到 0X87800000 地址處，我們在終端輸入“arm-linux-gnueabihf-ld -Ttext 0X87800000 led.o -o led.elf”，其中的“-Ttext”

指定鏈接地址（0X87800000），“-o”生成鏈接文件名，運行效果如下圖所示：

我們需要把鏈接文件轉換成“.bin”文件，然后燒寫到 EMMC，才能運行。

接下來我們使用“arm-linux-gnueabihf-objcopy”命令將鏈接文件 led.elf 轉換成“led.bin”文件。我們在終端輸入“arm-linux-gnueabihf-objcopy -O binary -S -g led.elf led.bin”命令，其中“-O”指定以什么格式輸出（binary 表示二進制輸出），“-S”表示不要賦值源文件中的重定位信息和符號信息，“-g”表示不復制源文件中的調試信息，運行效果如下圖所示：

至此我們生成了最終的可執行程序“led.bin”文件。

我們可以總結下，為了生成 led.bin 文件，我們分別使用了命令：

arm-linux-gnueabihf-gcc -g -c led.s -o led.o

arm-linux-gnueabihf-ld -Ttext 0X87800000 led.o -o led.elf

arm-linux-gnueabihf-objcopy -O binary -S -g led.elf led.bin

為了編譯方便，我們可以使用 Makefile 來編譯我們的 led 匯編程序，首先我們在 led 工程目錄下使用“touch

Makefile”命令創建 Makefile 文件，如下圖所示：

然后使用 vim 編輯器打開 Makefile 文件，輸入下面的命令：

led.bin:led.s

arm-linux-gnueabihf-gcc -g -c led.s -o led.o

arm-linux-gnueabihf-ld -Ttext 0X87800000 led.o -o led.elf

arm-linux-gnueabihf-objcopy -O binary -S -g led.elf led.bin

clean:

rm -rf *.o led.bin led.elf

添加完上面的命令，保存并退出，然后在 led 工程目錄下執行“make”命令編譯 led.S，過程如下圖所示：

如果要清除工程，我們在終端執行“make clean”即可。

至此關于 arm 交叉編譯器的使用，我們就先介紹到這里。編譯生成了 led.bin 執行文件，下一步我們還需要給 led.bim 文件添加一些數據頭才能執行。我們為用戶提供了添加數據頭的工具“create_imx”（光盤資料的“i.MX6UL 終結者光盤資料\01_開發及燒寫工具\2.裸機鏡像制作工具”目錄下），我們通過 ssh工具拷貝改文件到 led 工程目錄下，然后在終端輸入命令“./create_imx led.bin”，生成 bare.imx 文件，如下圖所示：

現在我們開始使用 MFG 燒寫工具來燒寫（光盤資料的“i.MX6UL 終結者光盤資料\01_開發及燒寫工具\3.mfgtools_for_6ULL”文件夾），首先我們進到該文件夾，我們修改“cfg.ini”文件，如果您的板子是EMMC 版本（8G flash 容量），按照下圖的方式修改：

如果您的板子是 NAND 版本（512MB flash 容量）（NAND 版本的裸機驗證我們需要使用一張 TF 卡），按照下圖所示修改：

修改完“cfg.ini”配置文件，然后我們在 Ubuntu 系統生成的“bare.imx”文件通過 ssh 工具拷貝到 MFG燒寫工具的“Profiles\Linux\OS Firmware\files\linux\”目錄下，如下圖所示：

然后我們鼠標雙擊打開 MFG 燒寫工具，如下圖所示：

MFG 燒寫工具打開以后，我們使用開發板配帶的 USB 數據線，連接開發板的 OTG 接口和 PC 的 USB 接口，使用開發板配帶的電源連接到開發板的電源接口，然后開發板的撥碼開關設置成 USB 啟動，如下圖所示：

（如果我們使用的是 D NAND 版本的開發板，我們需要先拔掉 F TF 卡）然后按下開發板的電源開關，使開發板上電，此時我們會看到 MFG 燒寫工具識別到開發板，如下圖所示：

（如果我們使用的是 D NAND 版本的開發板，，我們需要插入 F TF 卡），然后我們點擊 MFG 燒寫工具的“Start”按鈕，開始燒寫鏡像，如下圖所示：

等到進度條顯示綠色，燒寫完成，如下圖所示：

然后我們在按下開發板的電源按鍵給開發板斷電，然后修改撥碼開關設置正常啟動。

如果您的板子是 EMMC 版本（8GB Flash 存儲），撥碼開關如下圖所示：

如果您的開發板是 NAND 版本（512M Flash 存儲），撥碼開關如下圖所示（設置成 TF 卡啟動模式）：

最后我們在按下開發板的電源開關，給開發板上電，此時我們會看到開發板的 LED2 被點亮了，如下圖

所示：

本節我們詳細的介紹了如何編譯代碼，并且如何使用 MFG 燒寫生成

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