2018年10月14日 | Exynos4412之C语言实现流水灯

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：

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.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),

//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

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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：

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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 $@ $<