ARM：Makefile編寫、連結指令碼編寫、裸板shell框架
<tips>
' 工具：UtraEdit 程式碼編輯工具
// 此工具裡面 Ctrl + h 檢視ASCII碼
<tips>
vi中命令模式下：
':e main.c // 開啟main.c
':bn // 回到剛才的.c檔案
1. 關於 \r \n的問題
windows系統中：
\r 回到行首 0x0d
\n 到下一行 0x0a
linux系統中，只需要一個字元：\n
hexdump -C 1.txt // 1.txt 裡面敲回車
一、關於Makefile - // 查著用即可不用學
1) env\GNU make v3.80完整版中文指南.pdf
2) 跟我一起寫Makefile（後補--->）
makefile主要分為三部分：
目標檔案[target]：依賴檔案[dependencies]
[1個Tab]規則
'make與makefile 的作用：
make工具用來管理大型軟體的編譯：
- 自動判斷一個程式的哪些檔案需要編譯，並且能用命令來執行編譯操作；
- 實現類似整合開發環境(IDE)自動化編譯；
makefile定義了一系列的規則來指定：
- 哪些檔案需要先編譯，哪些檔案需要後編譯，哪些檔案需要重新編譯更復雜的功能操作。
- makefile中可以執行作業系統的命令
現階段達標：
可以寫最簡單的Makefile。
$:'vi Makefile
' $< 代表依賴檔案
' [email protected] 代表目標檔案
/** 程式碼演示 - Makefile **/
NAME=shell
ELF=$(NAME).elf #shell.elf
BIN=$(NAME).bin #shell.bin
OBJS=main.o uart.o
CC=arm-cortex_a9-linux-gnueabi-gcc
LD=arm-cortex_a9-linux-gnueabi-ld
OBJCOPY=arm-cortex_a9-linux-gnueabi-objcopy
CFLAGS=-nostdlib -Wall
LDFLAGS=-nostdlib -nostartfiles
$(BIN):$(ELF)
$(OBJCOPY) -O binary $(ELF) $(BIN)
cp $(BIN) /tftpboot/
$(ELF):$(OBJS)
$(LD) $(LDFLAGS) -Ttext=0x48000000 -emain $(OBJS) -o $(ELF)
%.o:%.c
$(CC) $(CFLAGS) -c $< -o 二、關於連結指令碼
【連結器】
- 將若干輸入檔案(.o file) 根據一定規則合併為一個輸出檔案；
- 將標號的地址？？； // 半句話
【連結指令碼】
- 連線工具的輸入檔案；
- 連結指令碼有自己的語法；
'連結指令碼的作用：
1) 主要用於規定如何把輸入檔案內的SECTION放入輸出檔案內；
2) 控制輸出檔案內各部分在程式地址空間內的佈局；
連結指令碼檔案
$:'vi shell.lds
/** 程式碼演示 - shell.lds **/
ENTRY (main) // -emain
SECTIONS {
. = 0x48000000; // 指定 .text的起始位置
.text : { // 程式碼段
main.o (.text) // 可執行檔案以main.o最先連結
* (.text)
}
.data : { // 資料段
* (.data)
}
.bss : { // BSS堆
* (.bss)
}
}
// 寫完連結指令碼檔案後，Makefile 檔案中對應可修改此句：
$(ELF):$(OBJS)
$(LD) $(LDFLAGS) -Tshell.lds $(OBJS) -o $(ELF)' C語言指標複習【關注記憶體】
char s1;
char* s2;
char s3[10];
char* s4[10];
s1 = 'a';
s2 = 'b'; // 不合理，警告
s2 = "12345";
s2++;
(*s2)++; // 【段錯誤】，12345是常量，在只讀程式碼段，自增段錯誤！
strcpy (s2, "hello"); // 【段錯誤】，(readonly)非法寫入。
s3[0] = 'c';
s3[0] += 1;
s3++; // 【錯誤】陣列首地址，是地址常量，自增編譯不通過（非左值）
strcpy (s3, "world");/** 特例演示 - 指標 **/
#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main (void) {
char* s1 = "hello";
char* s2 = s1; // 【記憶體】s2 在程式碼段 - 只讀常量區
strcpy (s2, "world..");
printf ("s2 = %s\n", s2); // 段錯誤！
return 0;
}/** 函式指標 **/
方法一：
int (*pfunc1) (int, int);
pfunc1 = add;
pfunc1 (1, 2); // 3
方法二：
typedef int (*PFUNC) (int, int);
PFUNC pfunc2 = add;
pfunc2 (10, 20); // 30
方法三： // 最難的用法
(*((int (*) (int, int))0x0000000000400544)) (1000, 2000); // 3000
/** 程式碼演示 - 函式指標、typedf、函式常地址 **/
#include <stdio.h>
int add (int x, int y) {
printf ("Enter add func...\n");
return x + y;
}
// 宣告一個指標變數pFunc
// 該4位元組儲存函式的地址
// 存 <返回值是int，引數為int,int型別的函式地址>
typedef int (*pFunc) (int, int);
int main (void) {
int res = 0;
// res = add (1, 2); 正常呼叫
// 定義一個指標變數pfunc1
// 這個變數是個指標，bit32-4位元組
// 該4位元組儲存1個函式的地址
// 存 <返回值是int，引數為int,int型別的函式地址>
int (*pfunc1) (int, int);
pfunc1 = add; // 函式名和陣列名一樣，可以代表其首地址
res = pfunc1 (10, 20);
printf ("res = %d\n", res); // 30
// ---------- typedef -----------
pFunc pfunc2;
pfunc2 = add;
res = pfunc2 (100, 200);
printf ("res = %d\n", res); // 300
// 函式指標最難的用法
res = (*((int (*) (int, int))0x0000000000400544)) (1000, 2000);
printf ("res = %d\n", res); // 3000
return 0;
}三、編寫一個shell框架
/** 程式碼演示 - 主函式 main.c **/
/* 不需要寫 include ，關鍵字 extern 可以實現跨檔案使用函式。
#include "uart.h"
#include "led.h"
#include "beep.h"
#include "mystrcmp.h"
*/
#define CMD_MAX_LED 32
char cmd_buf[CMD_MAX_LED];
int main (void) {
// 8N1 115200 non-FIFO polling
uart_init (); // uart 串列埠初始化
led_init (); // led 初始化
beep_init (); // beep 初始化
while (1) {
// 輸出命令提示符
uart_puts ("\nmyArmShell#: ");
// 接收使用者輸入的資料
uart_gets (cmd_buf, CMD_MAX_LED);
if (! mystrcmp (cmd_buf, "ledon")) {
led_on ();
uart_puts ("\nledon success...");
}
if (! mystrcmp (cmd_buf, "ledoff")) {
led_off ();
uart_puts ("\nledoff success...");
}
if (! mystrcmp (cmd_buf, "beepon")) {
beep_on ();
uart_puts ("\nbeepon success...");
}
if (! mystrcmp (cmd_buf, "beepoff")) {
beep_off ();
uart_puts ("\nbeepoff success...");
}
}
return 0;
}/** 程式碼演示 - uart.h **/
#ifndef _UART_H_
#define _UART_H_
extern void uart_init (void);
extern void uart_puts (char*);
extern void uart_gets (char*, int);
#endif //_UART_H_
/** 程式碼演示 - uart.c **/
#define UART0CLKENB *((volatile unsigned int*)0xc00a9000)
#define UART0CLKGEN0L *((volatile unsigned int*)0xc00a9004)
#define GPIOD_ALTFN0 *((volatile unsigned int*)0xc001d020)
#define GPIOD_ALTFN1 *((volatile unsigned int*)0xc001d024)
#define GPIOD_PULLENB *((volatile unsigned int*)0xc001d060)
#define ULCON0 *((volatile unsigned int*)0xc00a1000)
#define UCON0 *((volatile unsigned int*)0xc00a1004)
#define UFCON0 *((volatile unsigned int*)0xc00a1008)
#define UTRSTAT0 *((volatile unsigned int*)0xc00a1010)
#define UTXH0 *((volatile unsigned int*)0xc00a1020)
#define URXH0 *((volatile unsigned int*)0xc00a1024)
#define UBRDIV0 *((volatile unsigned int*)0xc00a1028)
#define UFRACVAL0 *((volatile unsigned int*)0xc00a102c)
void uart_init (void) {
/* uart0 clk disable */
UART0CLKENB &= ~(1 << 2);
// GPIOD18(Tx 接收管腳) GPIOD14(Rx 傳送管腳) 配置功能Function1
GPIOD_ALTFN0 &= ~(3 << 28); // GPIOD14
GPIOD_ALTFN0 |= (1 << 28);
GPIOD_ALTFN1 &= ~(3 << 4); // GPIOD18
GPIOD_ALTFN1 |= (1 << 4);
// 時鐘配置：選擇PLL[1] 800MHz
UART0CLKGEN0L &= ~(7 << 2);
UART0CLKGEN0L |= (1 << 2);
// 分頻設定 800/(0x0f+1)=50MHz
UART0CLKGEN0L &= ~(0xff << 5); // [12:5] 8個位
UART0CLKGEN0L |= (0xf << 5); // [12:5] 4個位設定為1111
// UART控制器設定
ULCON0 = 0x03; // 8N1
UCON0 = 0x05; // 0101 == 0x05 polling
UFCON0 |= (3 << 1); // 清空FIFO，解決開發板命令列下執行有多餘字元的bug
UFCON0 &= ~(1 << 0); // non-FIFO disable
UBRDIV0 = 26; // 50000000/(115200*16) - 1 == 26.13
UFRACVAL0 = 2; // 0.13*16 == 2.08
/* uart0 clk enable */
UART0CLKENB |= (1 << 2);
}
void uart_putc (char c) {
// UTRSTAT0 bit[1] == 1, 快取暫存器為empty
// 輪詢是否為空
while (! (UTRSTAT0 & 0x02)); // 分析？
UTXH0 = c;
if (c == '\n')
uart_putc ('\r');
}
void uart_puts (char* str) {
if (! str)
return ;
while (*str) {
uart_putc (*str);
str++;
}
}
char uart_getc (void) {
// 輪詢 polling UTRSTAT0 bit[0] = 1 received data
while (! (UTRSTAT0 & 0x01));
return (char)(URXH0 & 0xff); // 只取低8位，是有效資料
}
void uart_gets (char* buf, int len) {
int i = 0;
char tmp = 0;
while (i < len - 1) {
tmp = uart_getc ();
// 回顯，註釋掉該句驗證效果?
uart_putc (tmp);
buf[i] = tmp;
if (tmp == '\r')
break;
i++;
}
// 新增字串結束標誌
buf[i] = '\0';
}/** 程式碼演示 - mystrcmp.h **/
#ifndef _MYSTRCMP_H
#define _MYSTRCMP_H
int mystrcmp (const char*, const char*);
#endif //_MYSTRCMP_H
/** 程式碼演示 - mystrcmp.c **/
#include "mystrcmp.h"
int mystrcmp (const char* s1, const char* s2) {
while (*s1) {
if (*s1 > *s2)
return 1;
else if (*s1 < *s2)
return -1;
s1++;
s2++;
}
return *s2 == 0 ? 0 : -1;
}/** 程式碼演示 - led.h **/
#ifndef _LED_H_
#define _LED_H
extern void led_text (void);
extern void led_on (void);
extern void led_off (void);
#endif // _LED_H
/** 程式碼演示 - led.c **/
#define GPIOC_OUT *((volatile unsigned int*)0xc001c000)
#define GPIOC_OUTENB *((volatile unsigned int*)0xc001c004)
#define GPIOC_ALTFN0 *((volatile unsigned int*)0xc001c020)
void led_init (void) {
// 配置對應管腳為GPIO功能
GPIOC_ALTFN0 &= ~ (3 << 24); // clear bit 24,25
GPIOC_ALTFN0 |= (1 << 24); // set bit 24
// 選擇為輸出功能
GPIOC_OUTENB |= (1 << 12); // OUTPUT
}
void led_on (void) {
GPIOC_OUT &= ~ (1 << 12); // clear bit 12
}
void led_off (void) {
GPIOC_OUT |= (1 << 12); // set bit 12
}/** 程式碼演示 - beep.h **/
#ifndef _BEEP_H_
#define _BEEP_H_
extern void beep_init (void);
extern void beep_on (void);
extern void beep_off (void);
extern void delay (unsigned int);
#endif //_BEEP_H_
/** 程式碼演示 - beep.c **/
#define GPIOC_ALTFN0 *((volatile unsigned int*)0xc001c020)
#define GPIOC_OUTENB *((volatile unsigned int*)0xc001c004)
#define GPIOC_OUT *((volatile unsigned int*)0xc001c000)
void beep_init (void) {
// 配置GPIO管腳
GPIOC_ALTFN0 &= ~(3 << 28);
GPIOC_ALTFN0 |= (1 << 28);
// 設定輸出功能
GPIOC_OUTENB |= (1 << 14);
}
void beep_on (void) {
// while (1) { // 暫無法中斷，故先登出
GPIOC_OUT |= (1 << 14); // 鳴叫
// delay (10000000);
// GPIOC_OUT &= ~(1 << 14); // 不叫
// delay (10000000);
// }
}
void beep_off (void) {
GPIOC_OUT &= ~(1 << 14);
}
void delay (unsigned int n) {
while (--n);
}自我驗證補充：
"extern - 跨檔案呼叫函式 "
// add.h
#ifndef _ADD_H
#define _ADD_H
extern int add (int, int);
#endif //_ADD_H
// add.c
int add (int x, int y) {
return x + y;
}
// main.c
#include <stdio.h>
int main (void) {
int i = 10;
int j = 20;
int sum = add (i, j);
printf ("sum = %d\n", sum);
return 0;
}" static - 靜態區域性變數 "
// 資料段，作用域：當前函式，生命週期：整個當前程式。
#include <stdio.h>
int add (int x, int y) {
static int sum;
return x + y;
}
int* add1 (int x, int y) {
static int s = 1; // static int s = x + y; 錯誤：初始值設定元素不是常量
printf ("&s is : %p\n", &s); // 0x601020
printf ("s is : %d\n", s); // 1
return &s;
}
int main (void) {
int* p_num = add1 (10, 20); // s is : 1
printf ("p_num is : %p\n", p_num); // 0x601020
printf ("*p_num is : %d\n", *p_num); // 1
*p_num = 2;
add1 (11, 22); // s is : 2
// printf ("&sum is : %p", &sum); // sum 未宣告
return 0;
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