第六章 Contex-A7 MPCore架构

Contex-A处理器运行模型

以前的ARM处理器有七种运行模式，现在有九种，新增加Monitor和Hyp运行模式。

模式	描述
USR(User)	用户模式，非特权模式，大部分程序运行的时候处于此模式
FIQ	快速中断模式，进入FIQ中断异常
IRQ	一般中断模式
SVC(Supervisor)	超级管理员模式，特权模式，宫操作系统使用
MON(Monitor)	监视模式，这个模式用于安全扩展模式，指用户安全
ABT(Abort)	数据访问终止模式，用于虚拟存储以及存储保护
HYP(Hyp)	超级监视模式，用于虚拟化扩展
UND(Undef)	未定义指令终止模式
SYS(System)	系统模式，用于运行特权级的操作系统任务

记忆（UFIS MAHUS）

Contex-A寄存器组

ARM提供了16个32位通用寄存器（R0_{R15）供软件使用，前15个（R0}R14）可以用作通用的数据存储，R15是程序计数器PC，用来保存将要执行的命令，ARM还提供了一个当前程序状态寄存器CPSR和一个备份程序寄存器SPSR，SPSR是CPSR的备份。
总结一下， Cortex-A内核寄存器组成如下（共43个）：
①、 34个通用寄存器，包括 R15程序计数器 (PC)，这些寄存器都是 32位的。
②、 8个状态寄存器，包括 CPSR和 SPSR。
③、 Hyp模式下独有一个 ELR_Hyp寄存器。

第七章 ARM汇编基础

学习汇编的目的：初始化C语言运行环境。

GNU汇编语法

label：instruction@comment
label：标号，表示地址位置，有些指令前面可能会有标号
instruction：指令，即汇编指令或者伪指令
@：注释符号
comment：注释内容
示例代码：
add:
MOVS R0, #0X12 @设置 R0=0X12

注意！ ARM中的指令、伪指令、伪操作、寄存器名等可以全部使用大写，也可以全部使用
小写，但是不能大小写混用。

用户可以使用.section伪操作来定义一个段，汇编系统预定义了一些段名：
.text 表示代码段
.data 表示初始化的数据段
.base 表示未初始化的数据段
.rodata 表示只读数据段

Contex-A7常用的汇编指令

处理器做的最多的事情就是在处理器内部来回传递数据，常见的操作有：

将数据从一个寄存器传递到另一个寄存器。
将数据从一个寄存器传递到特殊寄存器，如CPSR和SPSR.
将立即数传递到寄存器。
数据传输常用的指令有三个：MOV、MRS、MSR.

处理器内部传输指令

指令	目的	源	描述
MOV	R0	RI	将R1里面的数据复制到R0中
MRS	R0	CPSR	将特殊寄存器CPSR里面的数据复制到R0
MSR	CPSR	RI	将R1里面的数据复制到特殊寄存器CPSR里

存储器访问指令

指令	描述
LDR Rd, [Rn , #offset]	从存储器Rn+offset的位置读取数据存放到 Rd中
STR Rd, [Rn, #offset]	将Rd中的数据写入到存储器中的 Rn+offset位置。

压栈和出栈指令

指令	描述
PUSH	将寄存器列表入栈
POP	从栈中恢复寄存器列表

PUSH 和POP 的另外一种写法是“STMFD SP！”和“LDMFD SP!”。

跳转指令

有多种跳转指令

直接使用调转指令B、BL、BX等。
直接向PC寄存器里面写入数据。

指令	描述
B	调转到label，如果跳转范围超过+/-2KB,可以指定B.W使用32版本的跳转指令，这样可以得到较大范围的跳转
BX	间接跳转，跳转到存放Rm中的地址处，并且切换指令集
Bl	跳转到标号地址，并将返回地址保存在LR中
BlX	结合BX和BL的特点，跳转到Rm指定的地址，并将返回地址保存在LR中，切换指令集

第八章汇编LED灯实验

在这里插入图片描述

GPIO功能图

IO控制初始化所需要用到的寄存器

1. SW_MUX_CTL Register

Address：20E_0000h base+5Ch offset=20E_005Ch
在这里插入图片描述

UART1_TX_DATA IO 复用

2. SW_PAD_CTL Register

Address：20E_0000h base+2E8h offset=20E_02E8h
在这里插入图片描述

IOMUXC_SW_PAD_CTL_PAD_GPIO1_IO00 寄存器

从上图中可以看出，该寄存器只用到了低17位：

HYS(Bits16):用来使能迟滞比较器，输入有效时，需要对输入波形进行整形可以使用此使能位，0禁止，1使能。

PUS(Bits15:14):用来设置上下拉电阻，

位设置	含义
00	100K下拉
01	47K上拉
10	100K上拉
11	22K上拉

PUE(Bits13):用来设置IO使用上下拉还是状态保持器，0为状态保持器，1为使用上下拉，状态保持器在IO作为输入时才有效。
PKE(Bits12):用来使能或者禁止上下拉/状态保持器功能，为0禁止上下拉/状态保持器，为1使能上下拉和状态保持器。
SPEED(Bits7:6):当IO用作输出时，设置IO速度。

位设置	速度
00	低速50M
01	中速100M
10	中速100M
11	最大速度200M

DSE(Bits5:3):用来设置IO的驱动能力。

位设置	速度
000	输出驱动关闭
001	R0(3.3V下 R0是 260Ω， 1.8V下 R0是 150Ω，接 DDR的时候是 240ΩΩ)
010	R0/2
011	R0/3
100	R0/4
101	R0/5
110	R0/6
111	R0/7

DSE(Bits5:3):设置压摆率，压摆率指的是IO电平跳变所需要的时间，时间越短压摆率越高，反之越低。过EMC需要低压摆率，高速通信需要高压摆率。

3.GPIO的配置

IOMUXC_SW_MUX_CTL_PAD_XX_XX和 IOMUXC_SW_PAD_CTL_PAD_XX_XX这两种寄存器都是配置 IO的，注意以下IO与GPIO的区别，GPIO是IO众多复用的其中一种。
当IO用作GPIO时需要设置的寄存器共有8个：DR、GDIR、PSR、ICRC、ICR2、EDGE_SEL、IMR和ISR…

DR寄存器

在这里插入图片描述

DR寄存器
一个GPIO组最大只有32个IO，DR寄存器的每一个位对应一个GPIO，当GPIO被设置成输出功能后，相应的IO就会输出相应的高低电平，置1为高电平，置0为低电平。当GPIO被设置成输入功能后，该寄存器将会保存对应IO的电平值，1为高电平，0为低电平。

GDIR寄存器

在这里插入图片描述

GDIR寄存器
GDIR也是32位，用来设置某个IO的工作方向，是输入还是输出，一个IO对应一个位，置0为输入，置1为输出。

PSR寄存器

在这里插入图片描述

PSR寄存器
PSR是GPIO状态寄存器，一个GPIO对应一个位，读取相应的位即可获取GPIO的状态，也就是GPIO的高低电平。功能和输入状态下的DR寄存器一样。

ICR1和ICR2寄存器

在这里插入图片描述

ICR1寄存器
ICR1和ICR2是中断控制寄存器，ICR1用于配置低16位GPIO，ICR2用于配置高16位。配置选线如下表：

位设置	速度
00	低电平触发
01	高电平触发
10	上升沿触发
11	下降沿触发

IMR寄存器

在这里插入图片描述

IMR寄存器
IMR寄存器是中断屏蔽寄存器，也是一个GPIO对应一个位，使能GPIO中断置1，反之禁止。

ISR寄存器

在这里插入图片描述

ISR寄存器
ISR寄存器是中断状态存器，也是一个GPIO对应一个位，某个GPIO中断发生了，相应的位将会被置1，我们可以通过读取ISR来判断GPIO是否发生中断，当中断处理完成之后，必须清除中断标志位，清除方法是向ISR相应的位写1，也就是清零。

EDGE_SEL寄存器

在这里插入图片描述

EDGE_SEL寄存器
EDGE_SEL寄存器用来设置边沿中断，这个寄存器会覆盖ICR1和ICR2的设置，同样是一个GPIO对应一个位，置1表示双边沿触发中断，无论GPIO_CR1设置的是多少，都是双边沿触发。
### 时钟使能 I.MX6U的系统时钟参考《 I.MX6UL参考手册》的第 18章“ Chapter 18: Clock Controller Module(CCM)”，这一个章主要将时钟系统。目前不研究，只看CMM的外设时钟使能寄存器。CMM有CCM_CCGR0~CCM_CCGR6这7个寄存器， ##### CCM_CCGR0 寄存器 ![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/20191126172527689.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzI1OTM1MTY5,size_16,color_FFFFFF,t_70) CCM_CCGR0寄存器
CCM_CCGR0是32位寄存器，其中每2位控制一个外设时钟，比如bit31：30控制着GPIO2的外设时钟，两个位有4种操作方式。

位设置	时钟控制
00	所有模式下都关闭外设时钟
01	只有在运行模式下打开外设时钟，等待模式和停止模式均关闭外设时钟
10	未使用（保留）
11	除了停止模式以外，其他所有模式下时钟都打开

I.MX6U的IO作为GPIO使用，初始化步骤如下：
1. 使能GPIO对应时钟。
2. 设置寄存器IOMUXC_SW_MUX_CTL_PAD_XX_XX,设置IO复用功能，使其复用位GPIO功能。
3. 设置寄存器IOMUXC_SW_PAD_CTL_PAD_XX_XX,设置IO的上下拉、速度等等。
4. 第2步已经将IO复用为GPIO功能，所以需要配置GPIO，设置输入/输出、是否使能中断、默认输出电平等。

示例代码：

.global _start

_start:
/*
*1.使能所有的时钟（CCGR0~CCGR1）
*/
ldr r0,=0x020C4068          /*打开CCM_CCGR0寄存器的所有时钟*/
ldr r1,=0xFFFFFFFF
str r1,[r0]

ldr r0,=0x020C406C          /*打开CCM_CCGR1寄存器的所有时钟*/
ldr r1,=0xFFFFFFFF
str r1,[r0]

ldr r0,=0x020C4070          /*打开CCM_CCGR2寄存器的所有时钟*/
ldr r1,=0xFFFFFFFF
str r1,[r0]

ldr r0,=0x020C4074          /*打开CCM_CCGR3寄存器的所有时钟*/
ldr r1,=0xFFFFFFFF
str r1,[r0]

ldr r0,=0x020C4078          /*打开CCM_CCGR4寄存器的所有时钟*/
ldr r1,=0xFFFFFFFF
str r1,[r0]

ldr r0,=0x020C407C          /*打开CCM_CCGR5寄存器的所有时钟*/
ldr r1,=0xFFFFFFFF
str r1,[r0]

ldr r0,=0x020C4080          /*打开CCM_CCGR6寄存器的所有时钟*/
ldr r1,=0xFFFFFFFF
str r1,[r0]

/*
*2.设置复用
*/

ldr r0,=0x02E00068
ldr r1,=0x00000005
str r1,[r0]

/*
*3.配置GPIO1_IO03 IO的属性
*/
/*bit 16:0 HYS关闭  
 *bit [15:14]: 00 默认下拉 
 *bit [13]: 0 kepper功能 
 *bit [12]: 1 pull/keeper使能 
 *bit [11]: 0 关闭开路输出 
 *bit [7:6]: 10 速度100Mhz
 *bit [5:3]: 110 R0/6驱动能力 
 *bit [0]: 0 
 *低转换率 48
 */
ldr r0,=0x020E02F4
ldr r1,=0x000010B0
ldr r1,[r0] 
/*
*4.设置GPIO1_IO3为输出
*/
ldr r0,=0x0209C004          /*配置GDIR寄存器*/
ldr r1,=0x00000008           /*默认电平为1*/
str r1,[r0]
/*
*5.打开LED0，设置GPIO1_IO03为高电平
*/
ldr r0,=0x0209C0000          /*配置DR寄存器*/
ldr r1,=0x000000000           /*默认电平为1*/
str r1,[r0]
/*
*loop死循环
*/
loop：
	b loop

Makefile文件编写

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-guneabihf-objdump -D led.elf > led.dis
clean:
	rm -rf *.o led.bin led.elf led.dis

arm-linux-gnueabihf-gcc -g -c led.s -o led.o（编译文件）

arm-linux-gnueabihf-gcc :表示编译文件；
-g:选项表示产生调试信息；
-c:选项表示编译源文件，但是不链接；
-o:选项表示指定编译产生的文件名字。

arm-linux-gnueabihf-ld -Ttext 0x87800000 led.o -o led.elf（链接文件）

arm-linux-gnueabihf-ld:表示将众多的.o文件链接到一个指定的链接位置；
-Ttext:表示连接时将初始地址重定向为0x87800000；

arm-linux-gnueabihf-objcopy -O binary -S -g led.elf led.bin（格式转换）

arm-linux-gnueabihf-objcopy 表示将led.elf文件转换成led.bin文件；
-O:选项表示指定以什么格式输出；
binary:表示以二进制格式输出；
-S:表示不要复制源文件的重定位信息和符号信息；
-g:表示不要复制源文件中的调试信息。

arm-linux-guneabihf-objdump -D （-m arm）led.elf > led.dis（反汇编）

arm-linux-gnueabihf-objdump:表示进行反汇编，用来查看其汇编代码来调试代码；
-D:表示反汇编所有的段；
-m：表示后面跟CPU架构；
>:表示将这个程序的反汇编程序写入到led.dis这个文件中,在终端中不显示出来。

第九章 I.MX6U的启动方式

启动方式选择

BOOT模式有两种
1.改写eFUSE（熔丝）;
2. 修改相应的GPIO高低电平。
第一种修改eFUSE的方式只能修改一次，后面就不能再修改了，所以作为学习与调试我们不能使用。第二种是修改GPIO对应的高低电平来选择启动方式，所有的开发板都使用这种方式。

BOTE_MODE[1:0]	BOOT类型
00	从FUSE启动
01	串行下载
10	内部BOOT模式
11	保留

开发板只用到第二和第三种BOOT方式。

串行下载

串行下载是指可以通过USB或UART将代码下载到外置存储设备中，所以我们可以使用OTG1这个USB口向开发板的存储设备下载代码。使用时需要用到NXP提供的一个软件，一般用来最终量产的时候烧写到外置存储设备中。

内部BOOT模式

在此模式下，芯片会执行内部boot ROM代码，这段boot ROM代码会进行硬件初始化，然后从boot设备（存储代码的设备如SD/EMMC/NAND）将代码拷贝至指定的RAM，一般是DDR。

BOOT ROM初始化内容

BOOT 启动设备

在这里插入图片描述

BOOT_CFG引脚含义

在这里插入图片描述

BOOT选择拨码开关

除了BOOT_MODE1和BOOT_MODE0必须引出来，LCD_DATA3_{LCDDATA7、LCD_DTAT11这六个IO也被引出来，可以通过拨码开关进行设置，其中LCD_DTAT11是BOOT_CFG2[3],LCD_DAT3}LCD_DATA7就是BOOT_CFG[3]~BOOT_CFG1[7]，这六个IO配置如下：

BOOT_CFG引脚[1:0]	对应LCD引脚	含义
BOOT_CFG2[3]	LCD_DATA11	LCD_DATA11\|为0时从SDHC上的SD/EMMC启动，为1时从SDHC2上的SD/EMMC启动
BOOT_CFG1[3]	LCD_DATA3	当从SD/EMMC启动的时候设置启动速度，当从NAND启动的话设置NAND数量
BOOT_CFG1[4]	LCD_DATA4	BOOT_CFG1[7:4] 0000 NOR/OneNAND(EIM)启动。 0001 QSPI 启动。 0011 SPI启动。 010x SD/eSD/SDXC启动。 011x MMC/eMMC启动。 1xxx NAND Flash启动。
BOOT_CFG1[5]	LCD_DATA5
BOOT_CFG1[6]	LCD_DATA6
BOOT_CFG1[7]	LCD_DATA7

来源：CSDN

作者：岁月静好莫视流年

链接：https://blog.csdn.net/qq_25935169/article/details/103244473

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gpio

通用寄存器

状态寄存器

压摆率

汇编指令

中断处理

电平

Alientek I.MX6UL Linux Note，Welcom Come To Discuss

第六章 Contex-A7 MPCore架构

Contex-A处理器运行模型

Contex-A寄存器组

第七章 ARM汇编基础

GNU汇编语法

Contex-A7常用的汇编指令

处理器内部传输指令

存储器访问指令

压栈和出栈指令

跳转指令

第八章 汇编LED灯实验

IO控制初始化所需要用到的寄存器

1. SW_MUX_CTL Register

2. SW_PAD_CTL Register

3.GPIO的配置

DR寄存器

GDIR寄存器

PSR寄存器

ICR1和ICR2寄存器

IMR寄存器

ISR寄存器

EDGE_SEL寄存器

Makefile文件编写

arm-linux-gnueabihf-gcc -g -c led.s -o led.o（编译文件）

arm-linux-gnueabihf-ld -Ttext 0x87800000 led.o -o led.elf（链接文件）

arm-linux-gnueabihf-objcopy -O binary -S -g led.elf led.bin（格式转换）

arm-linux-guneabihf-objdump -D （-m arm）led.elf > led.dis（反汇编）

第九章 I.MX6U的启动方式

启动方式选择

串行下载

内部BOOT模式

BOOT ROM初始化内容

BOOT 启动设备

第八章汇编LED灯实验