ARM Coretex-A的不同模式

為了盡可能的保護(hù)計(jì)算機(jī)資源(CPU、內(nèi)存、IO等),不同的CPU架構(gòu)實(shí)現(xiàn)了不同的權(quán)限等級(jí),等級(jí)越高可訪問的系統(tǒng)資源越多(包括執(zhí)行一些特權(quán)指令)，這是因?yàn)槠胀ㄓ脩艏?jí)別的程序代碼質(zhì)量不能得到完全的保障,為了更好的保護(hù)計(jì)算機(jī)資源會(huì)讓用戶級(jí)別的代碼工作在盡可能少的訪問系統(tǒng)資源的模式下，而像操作系統(tǒng)這樣經(jīng)過千錘百煉的程序質(zhì)量有保障，CPU可以放心的把計(jì)算機(jī)資源交出來讓操作系統(tǒng)可以隨意訪問。

在當(dāng)前的實(shí)驗(yàn)中,由于我們是工作在祼機(jī)狀態(tài)下的程序,可以簡單的認(rèn)為我們的代碼與操作系統(tǒng)代碼是一個(gè)級(jí)別的，就算代碼有問題那從CPU的角度來講我們的祼機(jī)代碼也是高質(zhì)量的，也就是說可以工作在高等級(jí)權(quán)限的模式下。

ARM Coretex-A系列處理器有以下幾種工作模式:其中,SVC是超級(jí)管理員模式,可以訪問所有的計(jì)算機(jī)資源。

設(shè)置CPU工作模式為SVC

Coretex-A提供了一個(gè)專門的寄存器CPSR程序狀態(tài)寄存器來控制當(dāng)前CPU的工作模式, CPSR的每一位的邏輯如下:

其中的低5位M[4:0]用于指定當(dāng)前CPU的工作模式,具體表格如下:

通過表格可以看出,如果要設(shè)置成SVC模式,則需要將CPSR寄存器的低5位M[4:0]設(shè)置成10011

讀寫CRSR寄存的操作指令與讀取通用寄存器使用的ldr與str不要樣，需要使用mrs讀取CPSR的數(shù)據(jù)，msr向CPSR寫入數(shù)據(jù)。

/// 將cpsr寄存器中的數(shù)據(jù)讀取到r0
/// 這是因?yàn)閏psr是不能使用運(yùn)算符指令對(duì)其進(jìn)行直接的操作的,需要使用通用寄存器
mrs r0, cpsr
/// 通過使用bic指令將,r0的低5位都清空,這里使用了0x1f=11111. bic指令后面的操作數(shù)掩碼位的值是1表示將此位清空,否則保持不變
bic r0, r0, #0x1f
/// 通過orr(或)指令將r0寄存器中的低5位設(shè)置成10011
orr r0, r0, #0x13
/// 將r0的數(shù)據(jù)寫入cprs寄存器，完成svc模式切換
msr cprs, r0

設(shè)置C語言運(yùn)行環(huán)境

C語言要工作,需要指定一個(gè)?？臻g,通過指定sp指針就可以給C語言開辟一塊棧空間。

Coretex-A的棧是向下生長的，也就是從高地址向低地址生成(即棧頂在高地址)。I.MX6ULL的DDR的起始地址是0x80000000,這里設(shè)置一個(gè)2MB的空間大小，實(shí)際上也可以設(shè)置成1MB或者512KB也是完全夠用的。所以需要設(shè)置sp指針的初始位置是0x802000000.

/// 設(shè)置sp指針地址
ldr sp, =0x80200000
/// 跳轉(zhuǎn)到c語言的main函數(shù)開始執(zhí)行
b main

編寫C語言LED驅(qū)動(dòng)程序

• 1.使能CCM_CCGR1

#define CCM_CCGR1 *((volatile unsigned int *)0x020C406C)
CCM_CCGR1 = 0xFFFFFFFF;

• 2.復(fù)用SW_MUX_CTL_PAD_GPIO1_IO03為GPIO1_IO03

#define MUX_CTL_PAD_GPIO1_IO03 *((volatile unsigned int *)0x020E0068)
MUX_CTL_PAD_GPIO1_IO03 = 0x5; /// 10011

• 3.配置SW_PAD_CTL_PAD_GPIO1_IO03電氣屬性

#define SW_PAD_CTL_PAD_GPIO1_IO03 *((volatile unsigned int *)0x020E02F4)
SW_PAD_CTL_PAD_GPIO1_IO03 = 0x10B0

• 4.設(shè)置GPIO1_GDIR的信號(hào)輸出方向

#define GPIO01_GDIR *((volatile unsigned int *)0x0209C004)
GPIO01_GDIR = 0x08;

• 5.LED閃爍

#define GPIO01_DR *((volatile unsigned int *)0x0209C000)
void delay_ms(volatile unsigned int n) {
    while (n--) { }
}
void delay(volatile unsigned int n) {
    while (n--) {
        delay_ms(0x7FF);
    }
}
whilte(1) {
  delay(500);
  GPIO01_DR = 0x0;
  delay(500);
  GPIO01_DR = 0x8;
}

編譯代碼

• 編寫Makefile

/// 定義目標(biāo)文件變量
objs := start.o main.o

/// 生成ledc.bin,依賴objs
ledc.bin:${objs}
  arm-linux-gnueabihf-ld -Ttext 0x87800000 -o ledc.elf $^    /// 將目標(biāo)文件鏈接生成ledc.elf $^表示所有依賴文件的集合,使用空格分開,去重
  arm-linux-gnueabihf-objcopy -O binary -S ledc.elf $@       /// 將ledc.elf生成ledc.bin, $@指目標(biāo)集合，這里的目標(biāo)就是上面定義的ledc.bin
  arm-linux-gnueabihf-objdump -D -m arm ledc.elf > ledc.dis  /// 將ledc.elf反匯編成ledc.dis,主是要方便查看連接后的代碼段指令是否符合預(yù)期

/// 當(dāng)目標(biāo)文件沒有時(shí)會(huì)使用如下的模式規(guī)則去生成對(duì)應(yīng)的目標(biāo)文件
/// $@指要生成的.o文件， $<指生成.o的源文件，比如start.o:start.s, $@(start.o) $<(start.s)
%.o:%.s
  arm-linux-gnueabihf-gcc -Wall -nostdlib -c -o $@ $<
%.o:%.S
  arm-linux-gnueabihf-gcc -Wall -nostdlib -c -o $@ $< 
%.o:%.c
  arm-linux-gnueabihf-gcc -Wall -nostdlib -c -o $@ $< 

/// 定義清楚方法
clean:
  rm -rf *.o ledc.bin ledc.elf ledc.dis

編譯

make clean && make

編譯完成之后燒寫到SD卡，選擇SD卡啟動(dòng)觀察LED燈閃爍