8.1第1個ARM裸板程序及引申(上)
第001節(jié)_輔線1_硬件知識_LED原理圖
當(dāng)我們學(xué)習(xí)C語言的時候，我們會寫個Hello程序。那當(dāng)我們寫ARM程序，也該有一個簡單的程序引領(lǐng)我們?nèi)腴T，這個程序就是點亮LED。
我們怎樣去點亮一個LED呢？ 分為三步：
看原理圖，確定控制LED的引腳;
看主芯片的芯片手冊，確定如何設(shè)置控制這個引腳;
寫程序;
先來講講怎么看原理圖：
LED樣子有很多種，像插腳的，貼片的。
它們長得完全不一樣，因此我們在原理圖中將它抽象出來。
點亮LED需要通電源，同時為了保護(hù)LED，加個電阻減小電流。
控制LED燈的亮滅，可以手動開關(guān)LED，但在電子系統(tǒng)中，不可能讓人來控制開關(guān)，通過編程，利用芯片的引腳去控制開關(guān)。
LED的驅(qū)動方式，常見的有四種。
方式1：使用引腳輸出3.3V點亮LED，輸出0V熄滅LED。
方式2：使用引腳拉低到0V點亮LED，輸出3.3V熄滅LED。
有的芯片為了省電等原因，其引腳驅(qū)動能力不足，這時可以使用三極管驅(qū)動。
方式3：使用引腳輸出1.2V點亮LED，輸出0V熄滅LED。
方式4：使用引腳輸出0V點亮LED，輸出1.2V熄滅LED。
由此，主芯片引腳輸出高電平/低電平，即可改變LED狀態(tài)，而無需關(guān)注GPIO引腳輸出的是3.3V還是1.2V。 所以簡稱輸出1或0：
邏輯1-->高電平
邏輯0-->低電平
第002節(jié)_輔線1_硬件知識_S3C2440啟動流程與GPIO操作
在原理圖中，同名的Net表示是連在一起的。
怎么樣GPF4怎么輸出1或0?
1. 配置為輸出引腳；
2. 設(shè)置狀態(tài)；
因此，設(shè)置GPFCON[9:8]=0b01,即GPF4配置為輸出；
設(shè)置GPFDAT[4]=1或者0，即輸出高電平或低電平；?
S3C2440框架：
S3C2440啟動流程：
Nor啟動：
Nor Flash的基地址為0，片內(nèi)RAM地址為0x4000 0000;
CPU讀出Nor上第1個指令（前4字節(jié)），執(zhí)行；
CPU繼續(xù)讀出其它指令執(zhí)行。
Nand啟動：
片內(nèi)4k RAM基地址為0，Nor Flash不可訪問；
2440硬件把Nand前4K內(nèi)容復(fù)制到片內(nèi)的RAM，然后CPU從0地址取出第1條指令執(zhí)行。?
第003節(jié)_編寫第1個程序點亮LED
在開始寫第1個程序前，先了解一些概念。
2440是一個SOC，它里面的CPU有R1、R2、R3……等 寄存器；
它里面的GPIO控制器也有很多寄存器，如 GPFCON、GPFDAT。
這兩個寄存器是有差異的，在寫代碼的時候，CPU里面的寄存器可以直接訪問，其它的寄存器要以地址進(jìn)行訪問。
把GPF4配置為輸出，需要把0x100寫入GPFCON這個寄存器，即寫到0x5600 0050上；
把GPF4輸出1，需要把0x10寫到地址0x5600 0054上；
把GPF4輸出0，需要把0x00寫到地址0x5600 0054上；
這里的寫法會破壞寄存器的其它位，其它位是控制其它引腳的，為了讓第一個裸板程序盡可能的簡單，才簡單粗暴的這樣處理。
寫程序需要用到幾條匯編代碼：
①LDR ?(load):讀寄存器
舉例：LDR R0,[R1]
假設(shè)R1的值是x，讀取地址x上的數(shù)據(jù)（4字節(jié)），保存到R0中；
②STR ?(store):寫寄存器
舉例：STR R0,[R1]
假設(shè)R1的值是x，把R0的值寫到地址x（4字節(jié)）；
③B ?跳轉(zhuǎn)
④MOV ?(move)移動，賦值
舉例1：MOV R0,R1把R1的值賦值給R0;
舉例2：MOV R0,#0x100 把0x100賦值給R0,即R0=0x100;
⑤LDR
舉例：LDR R0,=0x12345678這是一條偽指令，即實際中并不存在這個指令，他會被拆分成幾個真正的ARM指令，實現(xiàn)一樣的效果。
最后結(jié)果是R0=0x12345678。
為什么會引入偽指令？
在ARM的32位指令中，有些字節(jié)表示指令，有些字節(jié)表示數(shù)據(jù)，因此表示數(shù)據(jù)的沒有32位，不能表示一個32位的任意值，只能表示一個較小的簡單值，這個簡單值稱為立即數(shù)。引入偽指令后，利用LDR可以為R0賦任意大小值，編譯器會自動拆分成真正的的指令，實現(xiàn)目的。
有了前面5個匯編指令的基礎(chǔ)，我們就可以寫代碼了。
第一個程序只能是匯編，以前你們可能寫過單片機(jī)程序，一上來就寫main()函數(shù)，那是編譯器幫你封裝好了。
第一個LED程序代碼如下：?
將代碼上傳到服務(wù)器,
先編譯：?
再鏈接：?
生成bin文件：?
以上的命令，要是我們每次都輸入會容易輸錯，因此我們把他們寫到一個文件里，這個文件就叫Makefile. 關(guān)于Makefile以后會講。本次所需的Makefile如下：?
以后只需要 使用 make 命令進(jìn)行編譯， make clean 命令進(jìn)行清理。
最后燒寫到開發(fā)板上，即可看到只有一個LED亮，符合我們預(yù)期。
第004節(jié)_匯編與機(jī)器碼
前面介紹過偽指令，偽指令是實際不存在的ARM命令，編譯器在編譯時轉(zhuǎn)換成存在的ARM指令。我們代碼中的ldr r1, =0x56000050這條偽指令的真實指令時什么呢?
我們可以通過反匯編來查看。
在前面的Makefile中加上：?
上傳服務(wù)器，編譯。
生成的led_on.dis就是反匯編文件。led_on.dis如下：?
第一列是地址，第二列是機(jī)器碼，第三列是匯編；
在反匯編文件里可以看到，ldr r1, =0x56000050被轉(zhuǎn)換成ldr r1, [pc, #20],pc+20地址的值為0x56000050,通過這種方式為r1賦值。
對于立即數(shù)0x100而言，ldr r0,=0x100即是轉(zhuǎn)換成了mov r0,#256;
在2440這個SOC里面，R0-R15都在CPU里面，其中：
為什么 PC=當(dāng)前指令+8？
ARM指令采用流水線機(jī)制，當(dāng)前執(zhí)行地址A的指令，已經(jīng)在對地址A+4的指令進(jìn)行譯碼，已經(jīng)在讀取地址A+8的指令，其中A+8就是PC的值。
C/匯編（給人類方便使用的語言）———編譯器———>bin，含有機(jī)器碼（給CPU使用）?
第005節(jié)_編程知識_進(jìn)制
17個蘋果，有4種表示方式，它們表示同一個數(shù)值：
計算驗證：
十進(jìn)制：17=1x10^1 + 7x10^0;?
二進(jìn)制：17=1x2^4 + 0x2^3 + 0x2^2 + 0x2^1 + 1x2^0;?
八進(jìn)制：17=2x8^1 + 1x8^0;?
十六進(jìn)制：17=1x16^1 + 1x16^0;
為何引入二進(jìn)制？
在硬件角度看，晶體管只有兩個狀態(tài)：on是1,off是0； 數(shù)據(jù)使用多個晶體管進(jìn)行表示，用二進(jìn)制描述，吻合硬件狀態(tài)。?
為何引入八進(jìn)制？
將二進(jìn)制的三位作為一組，把這一組作為一位進(jìn)行表示，就是八進(jìn)制。?
為何引入十六進(jìn)制？
將二進(jìn)制的四位作為一組，把這一組作為一位進(jìn)行表示，就是十六進(jìn)制。八進(jìn)制和十六進(jìn)制方便我們描述，簡化了長度。
如何快速的轉(zhuǎn)換2/8/16進(jìn)制： 首先記住8 4 2 1 ——>二進(jìn)制權(quán)重?
舉例1：
將二進(jìn)制0b01101110101轉(zhuǎn)換成八進(jìn)制： 將二進(jìn)制從右到左，每三個分成一組：
結(jié)果就是1565；
舉例2：
將二進(jìn)制0b01101110101轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制：
將二進(jìn)制從右到左，每四個分成一組：
結(jié)果就是375；
舉例3：
將十六進(jìn)制0xABC1轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制： 將十六進(jìn)制從右到左，每個分成四位：
結(jié)果就是1010 1011 1100 0001；
在C語言中怎么表示這些進(jìn)制呢？
十進(jìn)制： int a = 96;?
八進(jìn)制： int a = 0140;//0開頭?
十六進(jìn)制： int a = 0x60;//0x開頭
用0b開頭表示二進(jìn)制，約定俗成的規(guī)定。?
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