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嵌入式开发学习日志Day8（ARM体系架构——按键、蜂鸣器及中断)

news 2025/6/25 13:49:55

一、蜂鸣器学习

代码实现：

二、BSP工程管理及Makefile

1、BSP工程管理

利用BSP工程管理，使文档显示不杂乱；

        将这些文件分为4类，并保存到4个不同的文件夹里。

        首先在新的工程文件夹里创建一个之后我们编写的类似led驱动，clk驱动等等外设驱动程序都放在这文件夹里面，创建名为bsp

再创建project文件夹，存放 start.s和 main.c 文件，也就是应用文件；

   一个imx6ull文件夹，用来保存NXP的相关库cc.h、fsl_common.h、fsl_iomuxch和 MCIMX6Y2.h 这四个文件;

最后再创建一个obj文件夹，用来存放编译生成的.o 文件。

2、Makefile

target = ledcross_compiler = arm-linux-gnueabihf-cc = $(cross_compiler)gcc
ld = $(cross_compiler)ld
objcopy = $(cross_compiler)objcopy
objdump = $(cross_compiler)objdumpincdirs = bsp imx6ull #所有包含头文件的文件夹
srcdirs = bsp project #所有包含源文件的文件夹include = $(patsubst %, -I%, $(incdirs))  #处理了头文件之后生成了$(incdirs)，然后在生成的每个文件前面加-I
#I是include，-Idsp意思是使用的头文件去dsp文件夹找cfiles = $(foreach dir, $(srcdirs), $(wildcard $(dir)/*.c))  #将所有源文件中的.c找出来，但是得到的结果带目录。eg：文件名/main.c
sfiles = $(foreach dir, $(srcdirs), $(wildcard $(dir)/*.S))   #将所有源文件中的.s找出来，但是得到的结果带目录。eg：文件名/main.Scfilenodir = $(notdir $(cfiles)) #去掉了目录名，得到的是main.c
sfilenodir = $(notdir $(sfiles))#去掉了目录名，得到的是main.Scobjs = $(patsubst %, obj/%, $(cfilenodir:.c=.o)) #编译之后生成的结果是main.o，（.c）需要放入obj的目录中去，obj/表示放在obj这个目录中去
sobjs = $(patsubst %, obj/%, $(sfilenodir:.S=.o)) #编译之后生成的结果是main.o，（.S）需要放入obj的目录中去，obj/表示放在obj这个目录中去objs = $(cobjs) $(sobjs)  #将.c生成的obj和.S生成的obj放在一起VPATH = $(srcdirs)  #表示如果找源文件找不到的话，就去srcdirs中去查找；$(target).bin : $(objs)$(ld) -Timx6ull.lds -o$(target).elf $^$(objcopy) -O binary -S -g $(target).elf $@$(objdump) -D $(target).elf > $(target).dis$(sobjs) : obj/%.o : %.S    #.S生成sobj@mkdir -p obj   #如果没有obj文件，创建obj目录，@符号表示，创建的过程中没有回显，，-p表示如果这个目录已存在，则不报错$(cc) -Wall -nostdlib -c $(include) -o $@ $<$(cobjs) : obj/%.o : %.c  #.c生成cobj@mkdir -p obj     #如果没有obj文件，创建obj目录，@符号表示，创建的过程中没有回显，，-p表示如果这个目录已存在，则不报错$(cc) -Wall -nostdlib -c $(include) -o $@ $<.PHONY : clean
clean:rm -rf $(objs) $(target).elf $(target).bin $(target).dis

三、按键练习

代码实现：

#include"key.h"
#include"MCIMX6Y2.h"
#include"fsl_iomuxc.h"
#include "core_ca7.h"
#include "gpio.h"
void init_key(void)
{IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_UART1_CTS_B_GPIO1_IO18,0);IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_UART1_CTS_B_UART1_CTS_B,0x10F0);GPIO_Pin_Config_t t = {.direction = GPIO_Direction_In};gpio_pin_config(GPIO1,18,&t);GPIO1->ICR2 |= (3 << 18);GPIO1->IMR |= (1 << 18);GIC_SetPriority(GPIO1_Combined_16_31_IRQn,1);GIC_EnableIRQ(GPIO1_Combined_16_31_IRQn);}int key_pressed(void)
{return((GPIO1->DR & (1 << 18)) == 0) ? 1 : 0;}

四、中断

4.1 GIC控制器(通用中断控制器)

VFIQ/VIRQ中V指虚拟化的；

GIC 接收众多的外部中断，然后对其进行处理，最终就只通过四个信号报给 ARM 内核，这四个信号的含义分别为： VFIQ:虚拟快速 FIQ。 VIRQ:虚拟 IRQ。 FIQ:快速中断 IRQ。 IRQ:中断 IRQ。

作用：

作用是中断优先级排序；
中断屏蔽的控制；

GIC控制器(v2版本)最多处理8个内核；最多有1020个中断源：

SGI (软件中断)：( 0 - 15 ),，软件中断，由软件触发引起的中断，通过向寄存器GICD_SGIR

写入数据来触发，系统会使用 SGI 中断来完成多核之间的通信。
PPIs(私有中断)：(16 - 31), GIC 是支持多核的，每个核肯定有自己独有的中断。这些独有的中断肯定是要指定的核心处理，因此这些中断就叫做私有中断；
SPI（共享中断):(32-1019), (注意！不是 SPI 总线那个中断)，这类中断泛指所有的外设中断；如定时器、外部中断、串口中断等。

实际用到的只有（32-159）128个，这128是imx6ull所支持的

PS：GIC也可以屏蔽不需要的中断
V2版本的GIC不在ARM内部，V3、V4版本的是64位

4.2 异常向量表

        异常向量表重映射是指在处理器发生异常时，通过改变异常向量表的物理地址与逻辑地址之间的映射关系

        目的：确保系统能够正确响应和处理异常。

        各模式下的sp只能在进入对应模式后才能设置，这是因为每种模式的sp都是分离的。这里分别设置irq、sys、svc模式下的大小都为2MB。

异常状态返回地址偏移量：当异常状态发生以后，返回地址和lr中保留的地址偏移量

4.3 协处理器

协处理器：用于减轻系统微处理器特定处理任务的芯片；

cortex A7 共16个协处理器，CP0~CP15

4.3.1 mcr指令与mrc指令

用mcr与mrc来访问协处理器；

mcr写入协处理器；

mrc读取协处理器；

协处理器编号p0-p15；

读取出来的寄存器内容：

SCTLR寄存器：

eg：mrc p15, 0, r0, c0, c0, 0（mrc指令读取MIDR（主ID）寄存器，读出来的结果放入了寄存器R0中）

CPSR分为I位（bit[7]（0不屏蔽 1屏蔽））、F位（bit[6] 0不屏蔽 1屏蔽）

CPS指令

这里的 effect 分为俩个bit[7]（IE使能 cpsie（0）、ID失能cpsid（1）），使用了effect的话就不能省略iflags，i位指irq，f位指frq

PS:在汇编中调main.c中的函数时，要先保护现场

获取中断号，并记录

GPIOx_ICR //设置中断寄存器

GPIOx_IMR //设置中断屏蔽寄存器，若为1，开中断

GPIOx_ISR //设置中断标记寄存器，若为1，则说明该位产生中断，但要手动清零

4.4 抢占优先级

        Cortex——A7 有32个抢占优先级（谁数小，谁的优先级就高）

        1 1111 ---> 32个

        0（组优先级） xxxx（子优先级）

五、提高代码的耦合性

gpio.c

#include "gpio.h"void gpio_pin_config(GPIO_Type *base, int pin, GPIO_Pin_Config_t *config)   //初始化函数，GPIo引脚的配置，   
// 参数分别是GPIO_Type类型的base，将GPIO的组号传入   参数2：引脚号     参数3：初始化引脚
{if(config->direction == GPIO_Direction_Out)     //判断  将相关寄存器，方向配置为输出{base->GDIR |= (1 << pin);if(config->defalut_value != 0)   //该引脚的默认值为高电平{  base->DR |= (1 << pin);   }else   // 该引脚的默认应该配置为低电平{base->DR &= ~(1 << pin);   }}else  //需要将该引脚配置为低电平{base->GDIR &= ~(1 << pin);}
}void gpio_write(GPIO_Type *base, int pin, int value)  //写入函数，参数分别是：参数1：参数分别是GPIO_Type类型的base，将GPIO的组号传入
// 参数2：引脚   参数3：需要写入的值
{if(value)       //判断写入的值是不是1，如果是1的话，则在其DR写入1；{base->DR |= (1 << pin);  //在输入得引脚写入1}else    // 如果不是，则进行指定位清0{base->DR &= ~(1 << pin);     //在输入得引脚写入0}
}int gpio_read(GPIO_Type *base, int pin) // 读函数，参数分别是GPIO_Type类型的base，第二个参数：引脚
{return (base->DR & (1 << pin)) != 0;
}

gpio.h

#ifndef _GPIO_H_
#define _GPIO_H_
#include "MCIMX6Y2.h"
typedef enum
{GPIO_Direction_Out,GPIO_Direction_In
}GPIO_Direction_t;   //枚举的方法列举GPIO两种状态，输入或者输出的方向typedef struct 
{GPIO_Direction_t direction;  // 引脚的工作方式，列：输入或者输出int defalut_value;       // 初始化引脚后，该引脚的默认值是高电平还是低电平
}GPIO_Pin_Config_t;    //    初始化引脚extern void gpio_pin_config(GPIO_Type *base, int pin, GPIO_Pin_Config_t *config);
extern void gpio_write(GPIO_Type *base, int pin, int value);
extern int gpio_read(GPIO_Type *base, int pin);#endif