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94 .4  GPIO 时钟 时钟如果使用 GPIO，我们必须要使能 GPIO 的时钟。i.MX6 ULL 的每个外设的时钟可以独立的使能，我们可以关闭不使用的外设时钟，可以达到节能的目的。如果使用某个外设，我们必须要打开对应的时钟。《I.MX6ULL 参考手册》的第 18 章“Clock Controller Module (CCM)”是关于 i.MX6ULL 时钟的讲解，我们可以看下该章节里面外设时钟的使能寄存器。跟外设时钟使能相关的寄存器有：CCM_CCGR0CCM_CCGR1CCM_CCGR2CCM_CCGR3CCM_CCGR4CCM_CCGR5CCM_CCGR6一共 7 个。我们来看下 CCM_CCGR0 寄存器如何使能一个外设时钟，改寄存器的描述如下图所示：我们从上图可以看到 CCM_CCGR0 寄存器是 32 位的，每 2 位控制一个外设时钟，比如 bit1:bit0 控制aips_tz1 的时钟，两位的操作方式如下：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10 //保留11 //除了停止模式以外，其他所有模式下时钟都打开如果我们要打开 aips_tz1 的外设时钟，需要设置 CCM_CCGR0 的 bit1 和 bit0 都为 1，也就是 CCM_CCGR0=3，如果关闭 aips_tz1 的外设时钟，CCM_CCGR0 的 bit1 和 bit0 都设置为 0。CCM_CCGR0-CCM_CCGR6 这 7 个寄存器的功能都是类似的，也是每两位控制一种外设的时钟，为了便于开发，我们在后面的例程里把所有的外设时钟都使能了。至此关于 GPIO 的操作我们可以总结成下面的步骤：1.使能 GPIO 对应的时钟2.设置 IOMUXC_SW_MUX_CTL_PAD_XX_XX 寄存器，把对应的 IO 设置成 GPIO 功能3.设置 IOMUXC_SW_PAD_CTL_PAD_XX_XX 寄存器，设置 GPIO 的上拉下拉，以及驱动能力4.设置输入还是输出，是否使用中断，以及默认的输出电平9 95 .5  LED 原理分析 原理分析i.MX6ULL 终结者开发板板载了一个 LED 灯，打开底板的原理图（光盘资料的“i.MX6UL 终结者光盘资料\03_开发板硬件资料\01_开发板原理图\pdf\ itopmx6ul_terminator_v1_0.pdf”）, 原理图如下图所示：从上图可以看到 LED2 一段接到了 3.3V 电源，另一端接到了 GPIO_3（CPU 的 GPIO1_IO03）引脚上，当GPIO1_IO03 引脚输出低电平（0）的时候，LED2 会被点亮，当 GPIO1_IO03 引脚输出高电平（1）的时候，LED2 会灭掉。9 96 .6  LED 汇编程序 汇编程序按照前面的介绍，我们需要对 GPIO1_IO03 做如下的设置：1.使能 GPIO1 的时钟GPIO1 的时钟由 CCM_CCGR1 寄存器的 bit27 和 26 控制，我们把这两位设置成 1，就会使能 GPIO1 的时钟了。2.配置 GPIO1_IO03 的复用功能IOMUXC_SW_MUX_CTL_PAD_GPIO1_IO03 寄存器是 GPIO1_IO03 的复用寄存器，地址是 0x20e0068，把这个寄存器设置成 GPIO 功能。3.配置 GPIO1_IO03 上下拉IOMUXC_SW_PAD_CTL_PAD_GPIO1_IO03 寄存器是 GPIO1_IO03 的配置寄存器，通过该寄存器配置 GPIO1_IO03为 GPIO 的上下拉。4.设置 GPIO1_IO03 输出在第二步骤我们已经把 GPIO1_IO03 复用成 GPIO 了，然后我们需要配置 GPIO 为输出，以及输出时候的高低电平，在《IMX6ULL 参考手册》的 1357 页我们可以看到 GPIO1_IO03 对应的 GPIO 寄存器组，如下图所示：通过设置寄存器 GPIO1_GDIR 的 bit3 为 1，可以设置 GPIO1_IO03 为输出。然后通过设置 GPIO1_DR 寄存器的bit3为0，可以控制GPIO1_IO03输出低电平，LED会亮。GPIO1_DR的bit3设置为1，可以控制GPIO1_IO03输出高电平，LED 会灭。本实验的源码在开发板光盘资料的"i.MX6UL 终结者光盘资料\04_裸机例程源码\1_leds\1_leds"目录下，我们可以把这个文件夹拷贝到 UBuntu 下，使用交叉编译器编译。下面我们开始一步步的实现 LED 这个实验。首先登录 Ubuntu 系统，在用户的根目录下的 work 文件夹创建led 文件夹然后在 led 目录下新建“led.s”的汇编文件，如下图所示：然后使用“vi led.s”命令打开 led.s 文件，在 led.s 文件输入如下代码：1 .global _start /* 全局标号 */2 /*3 * _start 函数，程序从此函数开始执行此函数完成时钟使能、4 * GPIO 初始化、最终控制 GPIO 输出低电平来点亮 LED 灯。5 */6 _start:7 /* 1、使能所有时钟 */8 ldr r0, =0X020C4068 /* CCGR0 */9 ldr r1, =0XFFFFFFFF10 str r1, [r0]11 ldr r0, =0X020C406C /* CCGR1 */12 str r1, [r0]13 ldr r0, =0X020C4070 /* CCGR2 */14 str r1, [r0]15 ldr r0, =0X020C4074 /* CCGR3 */16 str r1, [r0]17 ldr r0, =0X020C4078 /* CCGR4 */18 str r1, [r0]19 ldr r0, =0X020C407C /* CCGR5 */20 str r1, [r0]21 ldr r0, =0X020C4080 /* CCGR6 */22 str r1, [r0]23 /* 设置 GPIO1_IO03 为 GPIO 模式 */24 ldr r0, =0X020E0068 /* 把寄存器 SW_MUX_GPIO1_IO03_BASE 加载到 r0 中 */25 ldr r1, =0X5 /* 设置寄存器 SW_MUX_GPIO1_IO03_BASE 的 MUX_MODE 为 5 */26 str r1,[r0]27 /* 配置 GPIO1_IO03 的 IO 属性28 *bit 16:0 HYS 关闭29 *bit [15:14]: 00 默认下拉30 *bit [13]: 0 kepper 功能31 *bit [12]: 1 pull/keeper 使能32 *bit [11]: 0 关闭开路输出33 *bit [7:6]: 10 速度 100Mhz34 *bit [5:3]: 110 R0/6 驱动能力35 *bit [0]: 0 低转换率36 */37 ldr r0, =0X020E02F4 /*寄存器 SW_PAD_GPIO1_IO03_BASE */38 ldr r1, =0X10B039 str r1,[r0]40 /* 设置 GPIO1_IO03 为输出 */41 ldr r0, =0X0209C004 /*寄存器 GPIO1_GDIR */42 ldr r1, =0X000000843 str r1,[r0]44 /* 点亮 LED045 * 设置 GPIO1_IO03 输出低电平46 */47 ldr r0, =0X0209C000 /*寄存器 GPIO1_DR */48 ldr r1, =049 str r1,[r0]50 /*51 * 描述： loop 死循环52 */53 loop:54 b loop第 2 行我们定义了全局标号_start，程序就是从_start 标号处开始顺序往下执行的。第 8 行使用 ldr 向寄存器 r0 写入 0x20c4068，这是 CCM_CCGR0 的寄存器地址。第 9 行使用 ldr 向寄存器 r1 写入 0xffffffff，开启所有外设的时钟。第 10 行使用 str 命令把 r1 中的值写到 r0 所保存的地址中，相当于给 0x20c4068 这个地址写入 0xffffffff，也就是 CCM_CCGR0 寄存器设置成 0xffffffff，使能 CCM_CCGR0 寄存器控制的所有外设时钟。第 11 行到第 22 行是向 CCM_CCGR1-CCM_CCGR6 寄存器写入 0xffffffff，使能所有的外设时钟。第 24 行到第 26 行是设置 GPIO1_IO03 这个 IO 为 GPIO 模式，GPIO1_IO03 的复用寄存器是 0x20e0068,把改寄存器的 MUX_MODE 设置为 5（GPIO 模式）第 37 行到第 39 行设置 GPIO1_IO03 的 IOMUX_SW_PAD_CTL_PAD_GPIO1_IO03 配置寄存器第 40 行到第 43 行是设置 GPIO 为输出功能。第 47 到第 49 是设置 GPIO 输出 0（低电平）第 53 到第 54 行是死循环，使用 b 跳转指令，程序不断的跳转到 loop 执行。9.7  编译  LED 汇编程序 汇编程序我们在 Ubuntu 下通过 vim 编辑好 LED 的汇编程序（6.6 章节），然后保存并退出。然后我们使用 arm交叉编译器来编译该程序，我们在终端输入“arm-linux-gnueabihf-gcc -g -c led.s -o led.o”命令，把 led.s 编译成 led.o，其中的“-g”参数是产生调试信息，可以使用 GDB 来调试代码。“-c”参数是编译源文件，不链接。“-o”参数是指定产生的文件名称，我们指定生成 led.o，运行效果如下图所示所示：我们可以看到通过 arm 交叉编译生成了 led.o 文件，这个文件相当于中间文件，我们还需要把编译生成的.o文件链接起来生成可执行文件（我们这里只有一个 led.o，对于有的工程可能会生成多个.o 文件）。接下来我们使用交叉编译器的“arm-linux-gnueabihf-ld”命令来把“.o”文件链接起来。链接的目的就是把我们的程序固定到某个地址，这样 cpu 在运行的时候就可以通过链接地址找到我们的程序，并运行它。在链接之前我们需要先了解下 i.MX6ULL 的启动，i.MX6ULL 支持 SD 卡，EMMC，NAND 等方式启动，i.MX6ULL启动的时候首先将代码从 SD 卡，EMMC，NAND 中拷贝到运行地址，然后开始从运行地址处开始运行，i.MX6ULL芯片内部有 128K 的 RAM（0X900000~0X91FFFF），另外外部扩展了 DDR，所以 i.MX6ULL 的链接地址可以是内部的 RAM，也可以是外部的 DDR。我们所有的例程都是链接到 DDR 中，其地址为 0X87800000。i.MX6ULL终结者开发板的 DDR 有两种：256MB 和 512MB，其实地址都是 0X80000000。256MB 的终止地址是 0X8FFFFFFF，512M 的终止地址是 0X9FFFFFFF，之所以选择地址 0X87800000，是因为后面我们要学的 Uboot 链接地址也是0X87800000。所以为了学习方便，我们统一使用 0X87800000 地址。下面我们开始使用 arm-linux-gnueabihf_ld 命令将前面我们生成的“led.o”文件链接到 0X87800000 地址处，我们在终端输入“arm-linux-gnueabihf-ld -Ttext 0X87800000 led.o -o led.elf”，其中的“-Ttext”指定链接地址（0X87800000），“-o”生成链接文件名，运行效果如下图所示：我们需要把链接文件转换成“.bin”文件，然后烧写到 EMMC，才能运行。接下来我们使用“arm-linux-gnueabihf-objcopy”命令将链接文件 led.elf 转换成“led.bin”文件。我们在终端输入“arm-linux-gnueabihf-objcopy -O binary -S -g led.elf led.bin”命令，其中“-O”指定以什么格式输出（binary 表示二进制输出），“-S”表示不要赋值源文件中的重定位信息和符号信息，“-g”表示不复制源文件中的调试信息，运行效果如下图所示：至此我们生成了最终的可执行程序“led.bin”文件。我们可以总结下，为了生成 led.bin 文件，我们分别使用了命令：arm-linux-gnueabihf-gcc -g -c led.s -o led.oarm-linux-gnueabihf-ld -Ttext 0X87800000 led.o -o led.elfarm-linux-gnueabihf-objcopy -O binary -S -g led.elf led.bin为了编译方便，我们可以使用 Makefile 来编译我们的 led 汇编程序，首先我们在 led 工程目录下使用“touchMakefile”命令创建 Makefile 文件，如下图所示：然后使用 vim 编辑器打开 Makefile 文件，输入下面的命令：led.bin:led.sarm-linux-gnueabihf-gcc -g -c led.s -o led.oarm-linux-gnueabihf-ld -Ttext 0X87800000 led.o -o led.elfarm-linux-gnueabihf-objcopy -O binary -S -g led.elf led.binclean:rm -rf *.o led.bin led.elf添加完上面的命令，保存并退出，然后在 led 工程目录下执行“make”命令编译 led.S，过程如下图所示：如果要清除工程，我们在终端执行“make clean”即可。至此关于 arm 交叉编译器的使用，我们就先介绍到这里。编译生成了 led.bin 执行文件，下一步我们还需要给 led.bim 文件添加一些数据头才能执行。我们为用户提供了添加数据头的工具“create_imx”（光盘资料的“i.MX6UL 终结者光盘资料\01_开发及烧写工具\2.裸机镜像制作工具”目录下），我们通过 ssh工具拷贝改文件到 led 工程目录下，然后在终端输入命令“./create_imx led.bin”，生成 bare.imx 文件，如下图所示：现在我们开始使用 MFG 烧写工具来烧写（光盘资料的“i.MX6UL 终结者光盘资料\01_开发及烧写工具\3.mfgtools_for_6ULL”文件夹），首先我们进到该文件夹，我们修改“cfg.ini”文件，如果您的板子是EMMC 版本（8G flash 容量），按照下图的方式修改：如果您的板子是 NAND 版本（512MB flash 容量）（NAND 版本的裸机验证我们需要使用一张 TF 卡），按照下图所示修改：修改完“cfg.ini”配置文件，然后我们在 Ubuntu 系统生成的“bare.imx”文件通过 ssh 工具拷贝到 MFG烧写工具的“Profiles\Linux\OS Firmware\files\linux\”目录下，如下图所示：然后我们鼠标双击打开 MFG 烧写工具，如下图所示：MFG 烧写工具打开以后，我们使用开发板配带的 USB 数据线，连接开发板的 OTG 接口和 PC 的 USB 接口，使用开发板配带的电源连接到开发板的电源接口，然后开发板的拨码开关设置成 USB 启动，如下图所示：（ 如果我们使用的是 D NAND  版本的开发板，我们需要先拔掉 F TF  卡）然后按下开发板的电源开关，使开发板上电，此时我们会看到 MFG 烧写工具识别到开发板，如下图所示：（ 如果我们使用的是 D NAND  版本的开发板， ， 我们需要插入 F TF  卡），然后我们点击 MFG 烧写工具的“Start”按钮，开始烧写镜像，如下图所示：等到进度条显示绿色，烧写完成，如下图所示：然后我们在按下开发板的电源按键给开发板断电，然后修改拨码开关设置正常启动。如果您的板子是 EMMC 版本（8GB Flash 存储），拨码开关如下图所示：如果您的开发板是 NAND 版本（512M Flash 存储），拨码开关如下图所示（设置成 TF 卡启动模式）：最后我们在按下开发板的电源开关，给开发板上电，此时我们会看到开发板的 LED2 被点亮了，如下图所示：本节我们详细的介绍了如何编译代码，并且如何使用 MFG 烧写生成更多内容关注：迅为电子