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2020年04月11日 | ARM裸板程序的开发和编译（以点亮LED灯为例）
2020-04-11 来源：eefocus
制作好交叉编译工具链后，怎么确定是否有效呢，当然是编译一个程序烧写到板上跑一下了。这里我们以点亮LED灯为例描述如何使用我们制作的交叉编译工具链编译裸板程序。
首先，需要了解下Nor flash,Nand flash,片内内存，片外内存，地址空间这几个概念。其中，Nor flash是CPU可以直接通过硬件信号读取的，不需要配置，但是Norflash的写操作是需要配置和实现驱动的。片内内存不需要配置，CPU可以直接通过硬件信号读写。这是因为Nor flash和片内内存在硬件设计上就已经固化了他们的电气特性。而Nand flash的读写都必须配置，并且需要实现驱动。CPU通过相应的Nand flash控制器间接的读写数据。片外内存的读写也是需要配置的，通过内存控制器进行配置，配置好后CPU就可以发出合适的硬件信号进行直接读写。
通常，Nor flash,片内内存，片外内存是统一编址的，他们在CPU的地址空间内，而Nand flash是独立编址的。原因就是前面的描述，CPU无法直接访问Nand flash的地址。S3C2440的地址空间如下，注意，不同启动模式下，片内内存（Internal SRAM)的地址是不一样的。
这里的地址空间只是存储器的地址空间，还有CPU内部的寄存器地址空间，这些地址也是可以直接访问的，同常在高位地址。S3C2440的寄存器地址空间为0x4800000~0x5fffffff。
因为Norflash和片内内存不需要配置就可以读取，因此开发板只能从这两个地方启动。具体就是把代码烧写到Nor flash或者Nand flash处，如果在Nand flash，启动时硬件会自动拷贝代码到4KB的内部RAM。GT2440开发板nGCS0接的是Norflash。无论哪种模式启动，上电后CPU跳转到0地址处开始执行。如果在片内内存中，我们必须用4KB的代码完成Nand flash,内存控制器的初始化，并且把代码搬运到片外内存中。如果在Nor flash中，我们同样需要初始化内存控制器。由于裸板程序较小，不会超过4KB，因此我们暂时不需要做这些操作（如果在Norflash中我们可直接运行的代码量更大）。
此外，ARM处理器还有多种异常。系统上电和看门狗超时都会产生复位异常，跳转到0地址处执行。因此如果没有喂狗程序，我们必须先关闭看门狗，这是裸板程序必须实现的操作。此外，如果我们需要进入C语言代码，C语言都是由函数构成的。函数的调用需要堆栈，因此我们也要设置堆栈寄存器SP。注意SP必须指向我们当前CPU可以直接读写的内存（当前只有4KB内部RAM是可以直接读写的）。因此如果我们从Nor flash启动，在没有设置内存控制器前，我们是不能进入C代码的。这里我们将从Nand flash启动。
下面，我们开始写代码点亮LED等。GT2440的LED管脚如下：
我们在汇编代码start.s中关闭看门狗，初始化堆栈SP。
.text
.global _start
_start:
ldr r0,=0x53000000
mov r1,#0
str r1,[r0] /*关闭看门狗*/
ldr sp,=1024*4 /*不能超过内部ram,sdram还没有初始化*/
bl main
loop:
b loop
在C代码test.c中，我们点亮LED灯。注意GPIO寄存器是CPU内部寄存器，不需要配置即可直接读写。
#define GPBCON (*(volatile unsigned int *)0x56000010)
#define GPBDAT (*(volatile unsigned int *)0x56000014)
int main(int argc, char *argv[])
{
GPBCON = 1 << 10 | 1 << 12 | 1 << 14 | 1 << 16;/*设置LED管脚为输出模式*/
GPBDAT = ~(0x1 << 5); /*点亮其中两盏灯*/
return 0;
}
Makefile如下：
ARCH=arm
CC=$(ARCH)-linux-gcc
LD=$(ARCH)-linux-ld
OBJCOPY=$(ARCH)-linux-objcopy
led.bin:start.s test.c
$(CC) -g -c start.s test.c
$(LD) -Ttext 0x0 -g start.o test.o -o led_elf
#裸板程序，非操作系统环境，必须去除ELF可执行文件中的操作系统头部，转换为二进制文件
$(OBJCOPY) -O binary -S led_elf led.bin
clean:
rm -rf led.bin led_elf *.o
为了使我们制作的交叉编译工具可用，我们还需要设置环境变量。
source setenv.sh
#!/bin/sh
#指向交叉编译工具链
export PATH=${PATH}:/project/trunk/easyLinux/buildroot/ext/usr/bin
export LD_LIBRARY_PATH=/project/trunk/easyLinux/buildroot/ext/usr/lib
make, 即可得到led.bin。
把led.bin烧写到Nand flash中，设置开发板从Nand flash中启动，我们发现LED灯被成功点亮了。
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