ARM（IMX6U）裸机汇编LED驱动实验——驱动编写编译烧写bin文件到SD卡中并运行
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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了ARM（IMX6U）裸机汇编LED驱动实验——驱动编写编译烧写bin文件到SD卡中并运行相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
参考：Linux之ARM（IMX6U）裸机汇编LED驱动实验–驱动编写
作者：一只青木呀
发布时间： 2020-08-07 09:13:48
网址：https://blog.csdn.net/weixin_45309916/article/details/107851318
参考：Linux之ARM（IMX6U）裸机汇编LED驱动实验–编译驱动
作者：一只青木呀
发布时间： 2020-08-07 10:26:44
网址：https://blog.csdn.net/weixin_45309916/article/details/107855668
参考：Linux之ARM（IMX6U）裸机汇编LED驱动实验–烧写bin文件到SD卡中并运行
作者：一只青木呀
发布时间： 2020-08-08 18:29:16
网址：https://blog.csdn.net/weixin_45309916/article/details/107883289
1. I.MX6ULL的初始化
硬件电路图（找到LED0）
①、使能时钟
使能时钟。CCGR0–CCGR6这七个寄存器控制着I.MX6ULL所有外设时钟的使能，为了简单，设置CCGR0–CCGR6这七个寄存器全部为0xFFFFFFFF,相当于使能所有的外设时钟
汇编使能所有的外设时钟：
CCGR0:
CCGR1:
CCGR2:
CCGR3:
CCGR4:
CCGR5:
CCGR6:
②、配置 GPIO_I003 PIN的复用为GPIO
将IOMUXC_SW_MUX_CTL_PAD_GPIO1_IO03的bit3-0,设置为0101，这样GPIO_IO03就复用为GPIO
汇编实现：
③、配置 IOMUXC_SW_PAD_CTL_PAD_GPIO1_IO03的电器属性
设置寄存器 IOMUXC_SW_PAD_CTL_PAD_GPIO1_IO03的电器属性，包括摆率，速度，驱动能力，开漏，上下拉等等
上表中寄存器每一位的功能作用：
bit0: 压摆率
bit2-1: 保留的，没有用
bit5-3: 驱动能力，数值越大，驱动能力越强
bit7-6: 速度
bit10-8: 保留的，没有用
bit11：开路输出（打开、关闭）
bit12：使能上拉还是保持
bit15-14：上下拉阻值
汇编代码实现：
用计算器计算二进制转十六进制的计算方法：
④、配置GPIO功能，设置输入输出
设置GPIO1_GDIR寄存器bit3为1（GPIO1_IO03和LED灯连接），也就是设置为输出模式
汇编实现：
⑤、设置GPIO_DR寄存器的bit3,1表示输出高电平，0表示输出低电平
汇编实现：
整个汇编代码（.s文件）
.global _start @全局标号
_start:
/*使能所有外设时钟 */
LDR R0 , =0x020c4068 @CCGR0 --》这是汇编的注释格式
LDR R1 , =0xffffffff @要想CCGR0写入的数据
STR R1 , [R0] @将R1的值写入到R0中
LDR R0 , =0x020c406c @CCGR1
STR R1 ,[R0]
LDR R0 , =0x020c4070 @CCGR1
STR R1 ,[R0]
LDR R0 , =0x020c4074 @CCGR1
STR R1 ,[R0]
LDR R0 , =0x020c4078 @CCGR1
STR R1 ,[R0]
LDR R0 , =0x020c407c @CCGR1
STR R1 ,[R0]
LDR R0 , =0x020c4080 @CCGR1
STR R1 ,[R0]
/*配置 GPIO_I003 PIN的复用为GPIO
* IOMUXC_SW_MUX_CTL_PAD_GPIO1_IO03 = 0101 =5
* IOMUXC_SW_MUX_CTL_PAD_GPIO1_IO03寄存器的地址为0x020E_0068
*/
LDR R0 , =0x020E0068 @IOMUXC_SW_MUX_CTL_PAD_GPIO1_IO03
LDR R1 , =0x5 @要写入的数据
STR R1 , [R0] @将5写入IOMUXC_SW_MUX_CTL_PAD_GPIO1_IO03
/*配置 IOMUXC_SW_PAD_CTL_PAD_GPIO1_IO03的电器属性
* IOMUXC_SW_PAD_CTL_PAD_GPIO1_IO03的地址时0x020E_02F4
* bit0 : 0 低速率
* bit5-3: 110 R0/6 驱动能力
* bit7-6: 10 100MHz速度
* bit11: 0 关闭开路输出
* bit12: 1 使能pull/keeper
* bit15-14: 00 100K下拉
* bit16: 0 关闭hys
* 向寄存器IOMUXC_SW_PAD_CTL_PAD_GPIO1_IO03写入 0x10b0
*/
LDR R0 , = 0x020E02F4
LDR R1 , = 0x10b0
STR R1 ,[R0]
/*设置GPIO功能
*设置GPIO1_GDIR寄存器 设置GPIO1_GPIO03为输出
*寄存器GPIO_GDIR的地址是 0x0209C004
* 设置GPIO1_GDIR寄存器bit3为1也就是GPIO1_GPIO03为输出
*/
LDR R0 , = 0x0209C004
LDR R1 , = 0x8
STR R1 ,[R0]
/*打开LED，也就是设置GPIO1_GPIO03为0
*GPIO1_DR 寄存器地址为0x0209C000
*/
LDR R0 , = 0x0209C000
LDR R1 , =0
STR R1 ,[R0]
loop: @ 给一个死循环 让CPU只执行这些已知的指令
b loop @ b 是跳转的意识
2. 编译驱动
交叉编译器的准备
我们是要编译出在 ARM 开发板上运行的可执行文件，所以要使用交叉编译器 arm-linux-gnueabihf-gcc 来编译。
交叉编译链的安装参考另外一篇博文：交叉编译链的安装
代码编译
本试验就一个 leds.s 源文件，所以编译比较简单。
1.把 .s 文件编译成 .o文件
arm-linux-gnueabihf-gcc -g -c led.s -o led.o
其中“-g”选项是产生调试信息，GDB 能够使用这些调试信息进行代码调试。“-c”选项是编译源文件，但是不链接。“-o”选项是指定编译产生的文件名字，这里我们指定 led.s 编译完成以后的文件名字为 leds.o。执行上述命令以后就会编译生成一个 leds.o 文件
2.把 .o文件链接成.elf格式的可执行文件
arm-linux-gnueabihf-ld 用来将众多的.o 文件链接到一个指定的位置（起始地址）。
我们在学习SMT32 的时候基本就没有听过“链接”这个词，我们一般用MDK 编写好代码，然后点击“编译”，MDK 或者IAR 就会自动帮我们编译好整个工程，最后再点击“下载”就可以将代码下载到开发板中。这是因为链接这个操作MDK 或者IAR 已经帮你做好了，后面我就以MDK 为例给大家讲解。大家可以打开一个STM32 的工程，然后编译一下，肯定能找到很多.o 文件，如图所示：
图中的这些.o 文件肯定会被MDK 链接到某个地址去，如果使用MDK 开发STM32
的话肯定对下图所示界面很熟悉：
图中左侧的IROM1 我们都知道是设置STM32 芯片的x和大小的，右边的IRAM1 是设置STM32 芯片的RAM 起始地址和大小的。其中0X08000000 就是STM32 内部ROM 的起始地址，编译出来的指令肯定是要从0X08000000 这个地址开始存放的。对于STM32 来说0X08000000 就是它的链接地址，图中的这些.o 文件就是这个链接地址开始依次存放，最终生成一个可以下载的hex 或者bin 文件，我们可以打开.map 文件查看一下这些文件的链接地址，在MDK 下打开一个工程的.map 文件方法如下图所示：
图中的.map 文件就详细的描述了各个.o 文件都是链接到了什么地址，如下图
所示：
从图中就可以看出STM32 的各个.o 文件所处的位置，起始位置是0X08000000。由此可以得知，我们用MDK 开发STM32 的时候也是有链接的，只是这些工作MDK 都帮我们全部做好了，我们不用关心而已。但是我们在Linux 下用交叉编译器开发ARM 的是时候就需要自己处理这些了。
代码要运行，那就必须处于运行地址处，否则代码肯定运行出错。比如 I.MX6U 支持 SD 卡、EMMC、NAND 启动，因此代码可以存储到 SD 卡、EMMC 或者 NAND 中，但是要运行的话就必须将代码从 SD 卡、EMMC 或者NAND 中拷贝到其运行地址(链接地址)处，“存储地址”和“运行地址”可以一样。
裸机例程都是烧写到 SD 卡中，上电以后 I.MX6U 的内部 boot rom 程序会将可执行文件拷贝到链接地址处，这个链接地址可以在 I.MX6U 的内部 128KB RAM 中(0X900000~0X91FFFF)，也可以在外部的 DDR中。
我们把链接地址都放在 DDR中（因为内部RAM太小了），链接起始地址为 0X87800000。I.MX6U-ALPHA 开发板的DDR 容量有两种：512MB 和256MB，起始地址都为 0X80000000，只不过 512MB 的终止地址为 0X9FFFFFFF，而 256MB 容量的终止地址为 0X8FFFFFFF。之所以选择 0X87800000 这个地址是因为后面要讲的 Uboot 其链接地址就是 0X87800000，这样我们统一使0X87800000 这个链接地址，不容易记混。
链接起始地址就是代码运行的起始地址，有的时候也是保存代码的起始地址。
要使用DDR，必须要初始化DDR，对于I.MX来说bin文件不能直接运行，需要添加一个头部，这个头部信息包含了DDR的初始化参数，I.MX系列SOC内部boot room会从SD卡，EMMC等外置存储中读取头部信息，然后初始化DDR，并且将bin文件拷贝到指定的地方。
Bin的运行地址一定要和链接起始地址一致。位置无关代码除外。
确定了链接地址以后就可以使用 arm-linux-gnueabihf-ld 来将前面编译出来的 led.o 文件链接到 0X87800000 这个地址，使用如下命令：
arm-linux-gnueabihf-ld -Ttext 0X87800000 led.o -o led.elf
上述命令中 -Ttext 就是指定链接地址，“-o”选项指定链接生成的 elf 文件名，这里我们命名为 led.elf。上述命令执行完以后就会在工程目录下多一个 led.elf 文件
led.elf 文件也不是我们最终烧写到 SD 卡中的可执行文件，还需要将 led.elf 文件转换为.bin 文件，这里我们就需要用到 arm-linux-gnueabihf-objcopy 这个工具了。
3.arm-linux-gnueabihf-objcopy 格式转换将.elf转换成bin文件
arm-linux-gnueabihf-objcopy 更像一个格式转换工具，我们需要用它将 led.elf 文件转换为led.bin 文件，命令如下：
arm-linux-gnueabihf-objcopy -O binary -S -g led.elf led.bin
上述命令中，“-O”选项指定以什么格式输出，后面的“binary”表示以二进制格式输出，选项“-S”表示不要复制源文件中的重定位信息和符号信息，“-g”表示不复制源文件中的调试信息。上述命令执行完成以后，工程目录如图
至此我们终于等到了想要的东西-— led.bin文件。
4.arm-linux-gnueabihf-objdump （对elf 文件进行）反汇编
大多数情况下我们都是用 C 语言写试验例程的，有时候需要查看其汇编代码来调试代码，因此就需要进行反汇编，一般可以将 elf 文件反汇编，比如如下命令：
arm-linux-gnueabihf-objdump -D led.elf > led.dis
上述代码中的“-D”选项表示反汇编所有的段，反汇编完成以后就会在当前目录下出现一个名为 led.dis 文件
可以看出 led.dis 里面是汇编代码，而且还可以看到内存分配情况。在0X87800000 处就是全局标号_start，也就是程序开始的地方。通过 led.dis 这个反汇编文件可以明显的看出到我们的代码已经链接到了以 0X87800000 为起始地址的区域。
5.整理成makefile文件
上面的这些命令一条条的敲太麻烦啦！而且这些代码有问题的话还要回去一直改代码来回编译很麻烦。我们可以把它整理成一个Makefile文件，一次性完成。
是用“touch”命令在工程根目录下创建一个名为“Makefile”的文件，如图
创建好 Makefile 文件以后就需要根据 Makefile 语法编写 Makefile 文件了：
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
arm-linux-gnueabihf-objdump -D led.elf > led.dis
clean:
rm -rf *.o led.bin led.elf led.dis
注意： Makefile 命令前一定要是tab键形成的四个空格
led.bin是目标
led.s是依赖的文件
clean清理生成的所有文件
创建好 Makefile 以后我们就只需要执行一次“make”命令即可完成编译
3. 烧写bin文件到SD卡中并运行
STM32烧写到内部FLASH。
6ULL支持SD卡、EMMC、NAND、NOR、SPI FLASH等启动。裸机例程选择烧写到SD卡里面。
I.MX6U 虽然内部有 96K 的 ROM，但是这 96K 的 ROM 是 NXP自己用的，不向用户开放。所以相当于说 I.MX6U 是没有内部 flash 的，但是我们的代码得有地方存放啊，为此，I.MX6U 支持从外置的 NOR Flash、NAND Flash、SD/EMMC、SPI NOR Flash和 QSPI Flash 这些存储介质中启动，所以我们可以将代码烧写到这些存储介质中中。在这些存储介质中，除了 SD 卡以外，其他的一般都是焊接到了板子上的，我们没法直接烧写。但是 SD卡是活动的，是可以从板子上插拔的，我们可以将 SD 卡插到电脑上，在电脑上使用软件将.bin文件烧写到 SD 卡中，然后再插到板子上就可以了。其他的几种存储介质是我们量产的时候用到的，量产的时候代码就不可能放到 SD 卡里面了，毕竟 SD 是活动的，不牢固，而其他的都是焊接到板子上的，很牢固。
因此，我们在调试裸机和 Uboot 的时候是将代码下载到 SD 中，因为方便嘛，当调试完成以后量产的时候要将裸机或者 Uboot 烧写到 SPI NOR Flash、EMMC、NAND 等这些存储介质中的。
那么，如何将我们前面编译出来的 led.bin 烧写到 SD 卡中呢？肯定有人会认为直接复制led.bin 到 SD 卡中不就行了，错！编译出来的可执行文件是怎么存放到 SD 中的，存放的位置是什么？这个 NXP 是有详细规定的！我们必须按照 NXP 的规定来将代码烧写到 SD 卡中，否则代码是绝对运行不起来的。
而且对于I.MX而言，不能直接烧写bin文件，比如要先在bin文件前面添加头部。而完成这个工作，需要使用正点原子提供的imxdownload软件。
1.烧写的工具
正点原子提供的imxdownload
imxdownload.c
#include "stdio.h"
#include "stdlib.h"
#include "string.h"
#include "imxdownload.h"
#define SHELLCMD_LEN (200)
#define BIN_OFFSET (3072)
/* 此宏指明是否打印u-boot.imx的IVT DCD表信息，不同的开发板其IVT和DCD
* 表的数据是不同的，因此需要获取所使用的开发板的IVT和DCD表信息，最
* 简单的方法就是读取开发板配套资料里面的u-boot.imx的前1KB数据，理论上
* 应该读取3KB的数据，但是表信息远远没有3K这么多，因此读1KB即可
*/
#define PRINT_TAB 0
/*
* 介绍： 此软件是针对NXP的IMX6U系列芯片的，软件用来烧写bin文件到SD卡里面，
* 本软件会自动添加IVT、DCD等信息到原始的bin文件里面，主要用于裸机和uboot的烧写。
* 使用方法： 1、编译好原始的二进制bin文件，如，u-boot.bin等，并将编译好的.bin文件和本
* 软件放置到同一个目录下！！！！
* 2、执行命令sudo ./imxdownload <soucre_bin> <sd_device>
* 如烧写u-boot.bin到/dev/sdd中即可使用如下所示命令:
* sudo ./imxdownload u-boot.bin /dev/sdd
*/
/*
* 输出一些信息
*/
void message_print(void)
{
printf("I.MX6ULL bin download software\\r\\n");
printf("Edit by:zuozhongkai\\r\\n");
printf("Date:2019/6/10\\r\\n");
printf("Version:V1.1\\r\\n");
printf("log:V1.0 initial version,just support 512MB DDR3\\r\\n");
printf(" V1.1 and support 256MB DDR3\\r\\n");
}
int main(int argc, char *argv[])
{
FILE *fp;
unsigned char *buf;
unsigned char *cmdbuf;
int nbytes, filelen;
int i = 0, j = 0;
int ddrsize = 0; /* 0为512MB，1为256MB，2为128MB...... */
message_print();
if((argc != 3) && (argc != 4)){
printf("Error Usage! Reference Below:\\r\\n");
printf("sudo ./%s <-512m or -256m> <source_bin> <sd_device>\\r\\n", argv[0]);
return -1;
}
/* 查找参数，获取DDR容量 */
for(i = 0; i < argc; i++)
{
char *param = argv[i];
if(param[0] != '-')
continue;
if(strcmp(param, "-256m") == 0) /* 256MB */
ddrsize = 1;
else if(strcmp(param, "-512m") == 0) /* 512MB */
ddrsize = 0;
}
if(argc == 3) /* 三个参数，也就是不输入DDR容量的话默认为512MB */
ddrsize = 0;
/* 打开bin文件 */
fp = fopen(argv[1], "rb"); /* 以二进制只读方式打开bin文件 */
if(fp == NULL){
printf("Can't Open file %s\\r\\n", argv[1]);
return -1;
}
/* 获取bin文件长度 */
fseek(fp, 0L, SEEK_END);
filelen = ftell(fp);
fseek(fp, 0L, SEEK_SET);
printf("file %s size = %dBytes\\r\\n", argv[1], filelen);
/* 读取bin文件到缓冲区buf中 */
buf = malloc(filelen + BIN_OFFSET);
if(buf == NULL){
printf("Mem Malloc Failed!\\r\\n");
fclose(fp);
return -1;
}
memset(buf, 0, filelen + BIN_OFFSET); /* 清零 */
/* 读取bin源码文件 */
fread(buf + BIN_OFFSET, 1, filelen, fp);
/* 关闭文件 */
fclose(fp);
#if PRINT_TAB
printf("IVT DCD Table:\\r\\n");
for(i = 0; i < 1024/32; i++){
for(j = 0; j < 8; j++)
{
printf("0X%08X,",*(int *)(buf + BIN_OFFSET + (((i * 8) + j) * 4)));
}
printf("\\r\\n");
}
free(buf);
return 0;
#endif
/* 添加IVT DCD等表信息到bin文件里面 */
if(ddrsize == 0) { /* 512MB */
printf("Board DDR SIZE: 512MB\\r\\n");
memcpy(buf, imx6_512mb_ivtdcd_table, sizeof(imx6_512mb_ivtdcd_table));
}
else if (ddrsize == 1) { /* 256MB */
printf("Board DDR SIZE: 256MB\\r\\n");
memcpy(buf, imx6_256mb_ivtdcd_table, sizeof(imx6_256mb_ivtdcd_table));
}
/* 现在我们已经在buf中构建好了可以用于下载的bin文件，将buf中的数据保存到
* 到一个文件中，文件命名为load.imx
*/
printf("Delete Old load.imx\\r\\n");
system("rm -rf load.imx"); /* 先删除旧的load.imx文件 */
printf("Create New load.imx\\r\\n");
system("touch load.imx"); /* 创建新的load.imx文件 */
fp = fopen("load.imx", "wb"); /* 打开laod.imx */
if(fp == NULL){
printf("Cant't Open load.imx!!!\\r\\n");
free(buf);
return -1;
}
nbytes = fwrite(buf, 1, filelen + BIN_OFFSET, fp);
if(nbytes != (filelen + BIN_OFFSET)){
printf("File Write Error!\\r\\n");
free(buf);
fclose(fp);
return -1;
}
free(buf);
fclose(fp);
/* 构建烧写的shell命令 */
cmdbuf = malloc(SHELLCMD_LEN);
sprintf(cmdbuf, "sudo dd iflag=dsync oflag=dsync if=load.imx of=%s bs=512 seek=2",argv[2]);
printf("Download load.imx to %s ......\\r\\n", argv[2]);
/* 执行上面的shell命令 */
system(cmdbuf);
free(cmdbuf);
return 0;
}
imxdownload.h
#ifndef _IMXDOWNLOAD_H
#define _IMXDOWNLOAD_H
/* IMX6U IVT DCD表信息 暂时定义为1K Bytes，此表是读取的u-boot.imx前1K Bytes
* imx6_ivedcd_table[9]是指明代码长度的，本应该根据实际的代码长度来修改
* 这里为了方便，就直接定义为2M Bytes，即
*/
const int imx6_512mb_ivtdcd_table[256] = {
0X402000D1,0X87800000,0X00000000,0X877FF42C,0X877FF420,0X877FF400,0X00000000,0X00000000,
0X877FF000,0X00200000,0X00000000,0X40E801D2,0X04E401CC,0X68400C02,0XFFFFFFFF,0X6C400C02,
0XFFFFFFFF,0X70400C02,0XFFFFFFFF,0X74400C02,0XFFFFFFFF,0X78400C02,0XFFFFFFFF,0X7C400C02,
0XFFFFFFFF,0X80400C02,0XFFFFFFFF,0XB4040E02,0X00000C00,0XAC040E02,0X00000000,0X7C020E02,
0X30000000,0X50020E02,0X30000000,0X4C020E02,0X30000000,0X90040E02,0X30000000,0X88020E02,
0X30000C00,0X70020E02,0X00000000,0X60020E02,0X30000000,0X64020E02,0X30000000,0XA0040E02,
0X30000000,0X94040E02,0X00000200,0X80020E02,0X30000000,0X84020E02,0X30000000,0XB0040E02,
0X00000200,0X98040E02,0X30000000,以上是关于ARM（IMX6U）裸机汇编LED驱动实验——驱动编写编译烧写bin文件到SD卡中并运行的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章