硬件开发（7）—IMX6ULL裸机—led进阶、SDK使用（蜂鸣器拓展）、BSP工程目录

发布于：2025-09-12 ⋅ 阅读:(24) ⋅ 点赞:(0)

1.led进阶

1.volatile关键字

C 语言编译器会对代码进行优化，若某变量未被显式修改，可能会被编译器认为 “值不变” 并缓存到寄存器中。此时必须用volatile关键字，可以避免编译器忽略的部分语句

2.定义寄存器地址
1.直接定义单个寄存器

 //GPIO相关寄存器

#define GPIO1_DR *((volatile unsigned int *)0x0209C000) // 数据寄存器：控制引脚输出高低电平

#define GPIO1_GDIR *((volatile unsigned int *)0x0209C004) // 方向寄存器：配置引脚为输出

// 引脚复用与电气属性寄存器（GPIO1_IO03引脚）

#define IOMUXC_SW_MUX_CTL_PAD_GPIO1_IO03 *((volatile unsigned int*)0x020E0068) // 引脚功能复用：选择GPIO功能

#define IOMUXC_SW_PAD_CTL_PAD_GPIO1_IO03 *((volatile unsigned int*)0x020E02F4) // 引脚电气属性

// 时钟使能寄存器（CCM：时钟控制模块）

#define CCM_CCGR0 *((volatile unsigned int *)0x020C4068)

#define CCM_CCGR1 *((volatile unsigned int *)0x020C406C)

#define CCM_CCGR2 *((volatile unsigned int *)0x020C4070)

#define CCM_CCGR3 *((volatile unsigned int *)0x020C4074)

#define CCM_CCGR4 *((volatile unsigned int *)0x020C4078)

#define CCM_CCGR5 *((volatile unsigned int *)0x020C407C)

#define CCM_CCGR6 *((volatile unsigned int *)0x020C4080)

2.结构体封装：优化寄存器访问

// 定义GPIO外设寄存器结构体

struct GPIO_t

{

unsigned int DR; // 0x00：数据寄存器

unsigned int GDIR; // 0x04：方向寄存器

unsigned int PSR; // 0x08：状态寄存器

unsigned int ICR1; // 0x0C：

unsigned int ICR2; // 0x10：

unsigned int IMR; // 0x14：

unsigned int ISR; // 0x18：

unsigned int EDGE_SEL; 

#define GPIO1 (*((volatile struct GPIO_t *)0x0209C000)) // 后续访问更直观：GPIO1.DR = ...; GPIO1.GDIR |= ...;且更简洁，可以直接对整组进行宏定义

3.初始化及led相关函数
1.时钟初始化：打开外设时钟

void clock_init(void)

{

        CCM_CCGR0 = 0xFFFFFFFF; // 打开所有时钟门

        CCM_CCGR1 = 0xFFFFFFFF;

        CCM_CCGR2 = 0xFFFFFFFF;

        CCM_CCGR3 = 0xFFFFFFFF;

        CCM_CCGR4 = 0xFFFFFFFF;

        CCM_CCGR5 = 0xFFFFFFFF;

        CCM_CCGR6 = 0xFFFFFFFF;

}

2. LED 初始化

void led_init(void)

{

        // 引脚复用

        IOMUXC_SW_MUX_CTL_PAD_GPIO1_IO03 = 0x05;

        //  电气属性配置

        IOMUXC_SW_PAD_CTL_PAD_GPIO1_IO03 = 0x10B0;

        //GPIO方向：将第3位（对应IO03）设为1，配置为输出模式

        GPIO1.GDIR |= (1 << 3);

}

3. LED 控制与延时函数

// LED点亮：DR寄存器第3位清0（

void led_on(void)

{

GPIO1.DR &= ~(1 << 3);

}

// LED熄灭：DR寄存器第3位置1

void led_off(void)

{

GPIO1.DR |= (1 << 3);

}

// LED闪烁：DR寄存器第3位翻转（异或操作：相同为0，不同为1）

void led_flicker(void)

{

        GPIO1.DR ^= (1 << 3);

}

// 简单延时函数

void led_delay(unsigned int time)

{

        while (time--);

}

4.主函数

int main(void)

{

        clock_init(); // 第一步：使能时钟

        led_init(); // 第二步：初始化LED

        while (1) // 死循环：持续闪烁

        {

                led_flicker(); // 翻转LED状态

                led_delay(0xFFFFFFF); // 延时

        } 

}

4.makefile优化

COMPLITER = arm-linux-gnueabihf-

CC = $(COMPLITER)gcc # C语言编译器

LD = $(COMPLITER)ld # 链接器

OBJCOPY = $(COMPLITER)objcopy # 目标文件格式转换工具

OBJDUMP = $(COMPLITER)objdump # 反汇编工具

OBJS = start.o main.o # 需要编译的目标文件列表，start.o是汇编启动文件，main.o是C语言主程序

TARGET = led # 目标文件，后期可代替使用

# 汇编文件编译规则：将 .S 文件编译为 .o 目标文件

%.o : %.S

        $(CC) -c $^ -o $@ -g # -c 表示只编译不链接，-g 表示生成调试信息

# C文件编译规则：将 .c 文件编译为 .o 目标文件

%.o : %.c

        $(CC) -c $^ -o $@ -g

$(TARGET).bin : $(OBJS)

        $(LD) -Ttext 0x87800000 $^ -o $(TARGET).elf # 链接生成ELF格式文件

        $(OBJCOPY) -O binary -S -g $(TARGET).elf $@ # 转换为二进制文件

        $(OBJDUMP) -D $(TARGET).elf > $(TARGET).dis # 生成反汇编文件用于调试

clean:

        rm $(OBJS) $(TARGET).elf $(TARGET).bin $(TARGET).dis -f

load:

        ./imxdownload $(TARGET).bin /dev/sdb

2.SDK的使用

1.SDK 文件准备

核心文件

  • MCIMX6Y2.h：I.MX6ULL 寄存器基地址与结构体定义（核心）。
  • fsl_iomuxc.h：引脚复用配置工具函数（如IOMUXC_SetPinMux）。
  • fsl_common.h：通用宏定义与工具函数。
  • core_ca7.h：ARM Cortex-A7 内核相关定义
2. 基于 SDK 重构 LED 驱动

#include "led.h"

#include "MCIMX6Y2.h"

#include "fsl_iomuxc.h"

// 时钟初始化：使用SDK的CCM结构体

void clock_init(void)

{

        CCM->CCGR0 = 0xFFFFFFFF;

        CCM->CCGR1 = 0xFFFFFFFF;

        CCM->CCGR2 = 0xFFFFFFFF;

        CCM->CCGR3 = 0xFFFFFFFF;

        CCM->CCGR4 = 0xFFFFFFFF;

        CCM->CCGR5 = 0xFFFFFFFF;

        CCM->CCGR6 = 0xFFFFFFFF; }

// LED初始化：使用SDK的引脚复用函数

void led_init(void)

{

        // 1. 引脚复用：IOMUXC_SetPinMux(引脚功能, 复用选项)         IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_GPIO1_IO03_GPIO1_IO03, 0);

        // 2. 电气属性：IOMUXC_SetPinConfig(引脚功能, 配置值)         IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_GPIO1_IO03_GPIO1_IO03, 0x10B0);

        // 3. GPIO方向：SDK的GPIO1结构体

        GPIO1->GDIR |= (1 << 3);

}

// LED控制函数

void led_on(void)

{

         GPIO1->DR &= ~(1 << 3);

}

void led_off(void)

{

        GPIO1->DR |= (1 << 3);

}

void led_nor(void)

{

        GPIO1->DR ^= (1 << 3);

}

3.蜂鸣器驱动

#include "beep.h"

#include "MCIMX6Y2.h"

#include "fsl_iomuxc.h"

void beep_init(void)

{

        GPIO1_IO04 IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_SNVS_SNVS_TAMPER1_GPIO5_IO01, 0); // 复用

        IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_SNVS_SNVS_TAMPER1_GPIO5_IO01, 0x10B0); // 电气属性

        GPIO1->GDIR |= (1 << 1); // 配置为输出

        beep_off();

}

void beep_on(void)

{

        GPIO5->DR &= ~(1 << 1); // 导通蜂鸣器

}

void beep_off(void)

{

        GPIO5->DR |= (1 << 1); // 关闭蜂鸣器

}

void beep_nor(void)

{

        GPIO5->DR ^= (1 << 1);//控制蜂鸣器发声

}

3.BSP 工程目录结构

1.bsp工程目录的划分

按 “功能模块化” 划分目录，便于后续扩展

led_sdk/                # 工程根目录
├── project/            # 核心代码（入口）
│   ├── main.c          # 主函数
│   └── start.S         # 汇编启动文件
├── imx6ull/            # SDK头文件
│   ├── MCIMX6Y2.h
│   ├── fsl_iomuxc.h
│   ├── fsl_common.h
│   └── core_ca7.h
├── bsp/                
│   ├── led/            # LED驱动模块
│   │   ├── led.c
│   │   └── led.h
│   └── beep/           # 蜂鸣器驱动模块
│       ├── beep.c
│       └── beep.h
├── Makefile            # 编译脚本
└── imx6ull.lds         # 链接脚本
2.makefile工程配置

核心：

1.makefile核心代码
# 目标文件名（最终生成的二进制文件前缀）
target = led

# 交叉编译器前缀（指定为 ARM 架构编译器）
cross_compiler = arm-linux-gnueabihf-

# 定义编译工具链（使用交叉编译器）
cc = $(cross_compiler)gcc      # C 编译器
ld = $(cross_compiler)ld       # 链接器
objcopy = $(cross_compiler)objcopy  # 目标文件格式转换工具
objdump = $(cross_compiler)objdump  # 目标文件反汇编工具

# 头文件目录（bsp 和 imx6ull 文件夹）
incdirs = bsp imx6ull
# 源文件目录（bsp 和 project 文件夹）
srcdirs = bsp project

# 生成头文件包含参数（-I 选项指定）
include = $(patsubst %, -I%, $(incdirs))

# 查找所有源文件（.c 和 .S 汇编文件）
cfiles = $(foreach dir, $(srcdirs), $(wildcard $(dir)/*.c))  # 所有 C 文件
sfiles = $(foreach dir, $(srcdirs), $(wildcard $(dir)/*.S))  # 所有汇编文件

# 提取文件名（去掉路径）
cfilenodir = $(notdir $(cfiles))
sfilenodir = $(notdir $(sfiles))

# 定义目标文件路径（放在 obj 文件夹下）
cobjs = $(patsubst %, obj/%, $(cfilenodir:.c=.o))  # C 文件对应的 .o 文件
sobjs = $(patsubst %, obj/%, $(sfilenodir:.S=.o))  # 汇编文件对应的 .o 文件
objs = $(cobjs) $(sobjs)  # 所有目标文件集合

# 指定源文件搜索路径（make 会在这些目录找源文件）
VPATH = $(srcdirs)

# 生成 led.bin（最终二进制文件）：依赖所有目标文件
$(target).bin : $(objs)
	$(ld) -Timx6ull.lds -o$(target).elf $^  # 用链接脚本 imx6ull.lds 链接生成 elf 文件
	$(objcopy) -O binary -S -g $(target).elf $@  # 转换 elf 为二进制文件
	$(objdump) -D $(target).elf > $(target).dis  # 生成反汇编文件

# 编译汇编文件：将 .S 编译为 obj 目录下的 .o
$(sobjs) : obj/%.o : %.S
	@mkdir -p obj  # 确保 obj 目录存在（@ 表示不显示命令本身）
	$(cc) -Wall -nostdlib -c $(include) -o $@ $<  # -nostdlib 不链接标准库

# 编译 C 文件：将 .c 编译为 obj 目录下的 .o
$(cobjs) : obj/%.o : %.c
	@mkdir -p obj		
	$(cc) -Wall -nostdlib -c $(include) -o $@ $<  # -Wall 显示所有警告，-c 只编译不链接

# 伪目标：清除编译产物
.PHONY : clean
clean:
	rm -rf $(objs) $(target).elf $(target).bin $(target).dis  # 删除目标文件和输出文件

# 伪目标：下载程序到设备（使用 imxdownload 工具）
load:
	./../imxdownload $(target).bin /dev/sdb  # 将 bin 文件下载到 /dev/sdb 设备
2.链接脚本（imx6ull.lds）
SECTIONS
{
    . = 0x87800000;  # 代码加载地址（I.MX6ULL SD启动地址）
    .text : {        # 代码段：先放启动文件
        obj/start.o
        *(.text)
    }
    .rodata ALIGN(4) : {*(.rodata*)}  # 只读数据段（4字节对齐）
    .data ALIGN(4) : {*(.data)}       # 已初始化数据段
    __bss_start = .;  # BSS段起始地址
    .bss ALIGN(4) : {*(.bss) *(COMMON)}  # 未初始化数据段
    __bss_end = .;    # BSS段结束地址
}
3.BSS 段初始化

未初始化全局变量存.bss段需清 0

_bss_init:
    ldr r0, =__bss_start  # r0 = BSS起始地址
    ldr r1, =__bss_end    # r1 = BSS结束地址
    mov r2, #0            # r2 = 0（用于清0）
loop:
    str r2, [r0]          # 把0写入r0指向的内存
    add r0, #4            # 地址+4（32位对齐）
    cmp r0, r1            # 比较是否到末尾
    blt loop              # 没到就继续循环
    bx lr                 # 返回，之后进main

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