「正点原子Linux连载」第十二章官方SDK移植试验

本帖最后由 正点原子运营官 于 2019-12-20 15:23 编辑

1）实验平台：正点原子Linux开发板
2）摘自《正点原子I.MX6U嵌入式Linux驱动开发指南》
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第十二章官方SDK移植试验
在上一章中，我们参考ST官方给STM32编写的stm32f10x.h来自行编写I.MX6U的寄存器定义文件。自己编写这些寄存器定义不仅费时费力，没有任何意义，而且很容易写错，幸好NXP官方为I.MX6ULL编写了SDK包，在SDK包里面NXP已经编写好了寄存器定义文件，所以我们可以直接移植SDK包里面的文件来用。虽然NXP是为I.MX6ULL编写的SDK包，但是I.MX6UL也是可以使用的！本章我们就来讲解如何移植SDK包里面重要的文件，方便我们的开发。

12.1 I.MX6ULL官方SDK包简介NXP针对I.MX6ULL编写了一个SDK包，这个SDK包就类似于STM32的STD库或者HAL库，这个SDK包提供了Windows和Linux两种版本，分别针对主机系统是Windows和Linux。因为我们是在Windows下使用Source Insight来编写代码的，因此我们使用的是Windows版本的。Windows版本SDK里面的例程提供了IAR版本，肯定有人会问既然NXP提供了IAR版本的SDK，那我们为什么不用IAR来完成裸机试验，偏偏要用复杂的GCC？因为我们要从简单的裸机开始掌握Linux下的GCC开发方法，包括Ubuntu操作系统的使用、Makefile的编写、shell等等。如果为了偷懒而使用IAR开发裸机的话，那么后续学习Uboot移植、Linux移植和Linux驱动开发就会很难上手，因为开发环境都不熟悉！再者，不是所有的半导体厂商都会为Cortex-A架构的芯片编写裸机SDK包，我使用过那么多的Cotex-A系列芯片，也就发现了NXP给I.MX6ULL编写了裸机SDK包。而且去NXP官网看一下，会发现只有I.MX6ULL这一款Cotex-A内核的芯片有裸机SDK包，NXP的其它Cotex-A芯片都没有。说明在NXP的定位里面，I.MX6ULL就是一个Cotex-A内核的高端单片机，定位类似ST的STM32H7。说这么多的目的就是想告诉大家，使用Cortex-A内核芯片的时候不要想着有类似STM32库一样的东西，I.MX6ULL是一个特例，基本所有的Cortex-A内核的芯片都不会提供裸机SDK包。因此在使用STM32的时候那些用起来很顺手的库文件，在Cotex-A芯片下基本都需要我们自行编写，比如.s启动文件、寄存器定义等等。
因为本教程是教大家Linux驱动开发入门的，本教程需要尽可能的降低入门难度，这也是为什么本教程会选择I.MX6U芯片的一个重要的原因，因为其提供了I.MX6ULL的裸机SDK包，大家上手会很容易。I.MX6ULL的SDK包在NXP官网下载，下载界面如图12.1.1所示：

我们下载图12.1.1中的WIN版本SDK，也就是“SDK2.2_iMX6ULL_WIN”，我们已经下载好放到光盘中，路径为：开发板光盘-> 7、I.MX6U参考资料->3、I.MX6ULL SDK包->SDK_2.2_MCIM6ULL_RFP_Win.exe。双击SDK_2.2_MCIM6ULL_RFP_Win.exe安装SDK包，安装的时候需要设置好安装位置，安装完成以后的SDK包如图12.1.2所示：

我们本教程不是讲解SDK包如何开发的，我们只是需要SDK包里面的几个文件，所以就不去详细的讲解这个SDK包了，感兴趣的可以看一下，所有的例程都在boards这个文件夹里面。我们重点是需要SDK包里面与寄存器定义相关的文件，一共需要如下三个文件：
fsl_common.h：位置为SDK_2.2_MCIM6ULLdevicesMCIMX6Y2driversfsl_common.h。
fsl_iomuxc.h: 位置为SDK_2.2_MCIM6ULLdevicesMCIMX6Y2driversfsl_iomuxc.h。
MCIMX6Y2.h:位置为SDK_2.2_MCIM6ULLdevicesMCIMX6Y2MCIMX6YH2.h。
整个SDK包我们就需要上面这三个文件，把这三个文件准备好，我们后面移植要用。
12.2硬件原理图分析本章使用到的硬件资源和第八章一样，就是一个LED0。
12.3试验程序编写本实验对应的例程路径为：开发板光盘-> 1、裸机例程->4_ledc_sdk。
12.3.1 SDK文件移植使用VSCode新建工程，将fsl_common.h、fsl_iomuxc.h和MCIMX6Y2.h这三个文件拷贝到工程中，这三个文件直接编译的话肯定会出错的！需要对其做删减，因为这三个文件里面的代码都比较大，所以就不详细列出这三个文件删减以后的内容了。大家可以参考我们提供的裸机例程来修改这三个文件，很简单的。修改完成以后的工程目录如图12.3.1.1所示：

12.3.2 创建cc.h文件新建一个名为cc.h的头文件，cc.h里面存放一些SDK库文件需要使用到的数据类型，在cc.h里面输入如下代码：
示例代码12.3.2.1 cc.h文件代码
1 #ifndef __CC_H
2 #define __CC_H
3/***************************************************************
4 Copyright © zuozhongkai Co., Ltd. 1998-2019. All rights reserved.
5文件名 : cc.h
6作者 : 左忠凯
7版本 : V1.0
8描述 : 有关变量类型的定义，NXP官方SDK的一些移植文件会用到。
9其他 : 无
10日志 : 初版V1.0 2019/1/3 左忠凯创建
11 ***************************************************************/
12
13/*
14 * 自定义一些数据类型供库文件使用
15 */
16 #define __I volatile
17 #define __O volatile
18 #define __IO volatile
19
20 #define ON 1
21 #define OFF 0
22
23typedefsigned char int8_t;
24typedefsigned short int int16_t;
25typedefsigned int int32_t;
26typedefunsigned char uint8_t;
27typedefunsigned short int uint16_t;
28typedefunsigned int uint32_t;
29typedefunsigned long long uint64_t;
30typedefsigned char s8;
31typedefsigned short int s16;
32typedefsigned int s32;
33typedefsigned long long int s64;
34typedefunsigned char u8;
35typedefunsigned short int u16;
36typedefunsigned int u32;
37typedefunsigned long long int u64;
38
39 #endif
在cc.h文件中我们定义了很多的数据类型，因为有些第三方库会用到这些变量类型。
12.3.3编写实验代码新建start.S和main.c这两个文件，start.S文件的内容和上一章一样，直接复制过来就可以，创建完成以后工程目录如图12.3.3.1所示：

在main.c中输入如下所示代码：
示例代码12.3.3.1 main.c文件代码
/**************************************************************
Copyright © zuozhongkai Co., Ltd. 1998-2019. All rights reserved.
文件名 : mian.c
作者 : 左忠凯
版本 : V1.0
描述 : I.MX6U开发板裸机实验4 使用NXP提供的I.MX6ULL官方IAR SDK包开发
其他 : 前面其他所有实验中，寄存器定义都是我们自己手写的，但是I.MX6U
的寄存器有很多，全部自己写太费时间，而且没意义。NXP官方提供了
针对I.MX6ULL的SDK开发包，是基于IAR环境的，这个SDK包里面已经提
供了I.MX6ULL所有相关寄存器定义，虽然是针对I.MX6ULL编写的，但是同样
适用于I.MX6UL。本节我们就将相关的寄存器定义文件移植到Linux环境下，
要移植的文件有：
fsl_common.h
fsl_iomuxc.h
MCIMX6Y2.h
自定义文件 cc.h
日志 : 初版V1.0 2019/1/3 左忠凯创建
**************************************************************/
1 #include "fsl_common.h"
2 #include "fsl_iomuxc.h"
3 #include "MCIMX6Y2.h"
4
5/*
6 * @description : 使能I.MX6U所有外设时钟
7 * @param : 无
8 * @Return : 无
9 */
10void clk_enable(void)
11{
12 CCM->CCGR0 =0XFFFFFFFF;
13 CCM->CCGR1 =0XFFFFFFFF;
14
15 CCM->CCGR2 =0XFFFFFFFF;
16 CCM->CCGR3 =0XFFFFFFFF;
17 CCM->CCGR4 =0XFFFFFFFF;
18 CCM->CCGR5 =0XFFFFFFFF;
19 CCM->CCGR6 =0XFFFFFFFF;
20
21}
22
23/*
24 * @description : 初始化LED对应的GPIO
25 * @param : 无
26 * @return : 无
27 */
28void led_init(void)
29{
30/* 1、初始化IO复用 */
31 IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_GPIO1_IO03_GPIO1_IO03,0);
32
33/* 2、、配置GPIO1_IO03的IO属性
34 *bit 16:0 HYS关闭
35 *bit [15:14]: 00 默认下拉
36 *bit [13]: 0 kepper功能
37 *bit [12]: 1 pull/keeper使能
38 *bit [11]: 0 关闭开路输出
39 *bit [7:6]: 10 速度100Mhz
40 *bit [5:3]: 110 R0/6驱动能力
41 *bit [0]: 0 低转换率
42 */
43 IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_GPIO1_IO03_GPIO1_IO03,0X10B0);
44
45/* 3、初始化GPIO,设置GPIO1_IO03设置为输出 */
46 GPIO1->GDIR |=(1<<3);
47
48/* 4、设置GPIO1_IO03输出低电平，打开LED0 */
49 GPIO1->DR &=~(1<<3);
50}
51
52/*
53 * @description : 打开LED灯
54 * @param : 无
55 * @return : 无
56 */
57void led_on(void)
58{
59/* 将GPIO1_DR的bit3清零 */
60 GPIO1->DR &=~(1<<3);
61}
62
63/*
64 * @description : 关闭LED灯
65 * @param : 无
66 * @return : 无
67 */
68void led_off(void)
69{
70/* 将GPIO1_DR的bit3置1 */
71 GPIO1->DR |=(1<<3);
72}
73
74/*
75 * @description : 短时间延时函数
76 * @param - n : 要延时循环次数(空操作循环次数，模式延时)
77 * @return : 无
78 */
79void delay_short(volatileunsignedint n)
80{
81while(n--){}
82}
83
84/*
85 * @description : 延时函数,在396Mhz的主频下
86 * 延时时间大约为1ms
87 * @param - n : 要延时的ms数
88 * @return : 无
89 */
90void delay(volatileunsignedint n)
91{
92while(n--)
93{
94 delay_short(0x7ff);
95}
96}
97
98/*
99 * @description : mian函数
100 * @param : 无
101 * @return : 无
102 */
103int main(void)
104{
105 clk_enable(); /* 使能所有的时钟 */
106 led_init(); /* 初始化led */
107
108while(1) /* 死循环 */
109{
110 led_off(); /* 关闭LED */
111 delay(500); /* 延时500ms */
112
113 led_on(); /* 打开LED */
114 delay(500); /* 延时500ms */
115}
116
117return0;
118}
和上一章一样，main.c有7个函数，这7个函数的含义都一样，只是本例程我们使用的是移植好的NXP官方SDK里面的寄存器定义。main.c文件的这7个函数的内容都很简单，前面都讲过很多次了，我们重点来看一下led_init函数中的第31行和第43行，这两行的内容如下：
IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_GPIO1_IO03_GPIO1_IO03, 0);
IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_GPIO1_IO03_GPIO1_IO03, 0X10B0);
这里使用了两个函数IOMUXC_SetPinMux和IOMUXC_SetPinConfig，其中函数IOMUXC_SetPinMux是用来设置IO复用功能的，最终肯定设置的是寄存器“IOMUXC_SW_MUX_CTL_PAD_XX”。函数IOMUXC_SetPinConfig设置的是IO的上下拉、速度等的，也就是寄存器“IOMUXC_SW_PAD_CTL_PAD_XX”，所以上面两个函数其实就是上一章中的：
IOMUX_SW_MUX->GPIO1_IO03 = 0X5;
IOMUX_SW_PAD->GPIO1_IO03 = 0X10B0;
函数IOMUXC_SetPinMux在文件fsl_iomuxc.h中定义，函数源码如下：
static inline void IOMUXC_SetPinMux(uint32_t muxRegister,
uint32_t muxMode,
uint32_t inputRegister,
uint32_t inputDaisy,
uint32_t configRegister,
uint32_t inputOnfield)
{
*((volatile uint32_t *)muxRegister) =
IOMUXC_SW_MUX_CTL_PAD_MUX_MODE(muxMode) |
IOMUXC_SW_MUX_CTL_PAD_SION(inputOnfield);

if (inputRegister)
{
*((volatile uint32_t *)inputRegister) =
IOMUXC_SELECT_INPUT_DAISY(inputDaisy);
}
}
函数IOMUXC_SetPinMux有6个参数，这6个参数的函数如下：
muxRegister：IO的复用寄存器地址，比如GPIO1_IO03的IO复用寄存器SW_MUX_CTL_PAD_GPIO1_IO03的地址为0X020E0068。
muxMode： IO复用值，也就是ALT0~ALT8，对应数字0~8，比如要将GPIO1_IO03设置为GPIO功能的话此参数就要设置为5。
inputRegister：外设输入IO选择寄存器地址，有些IO在设置为其他的复用功能以后还需要设置IO输入寄存器，比如GPIO1_IO03要复用为UART1_RX的话还需要设置寄存器UART1_RX_DATA_SELECT_INPUT，此寄存器地址为0X020E0624。
inputDaisy：寄存器inputRegister的值，比如GPIO1_IO03要作为UART1_RX引脚的话此参数就是1。
configRegister：未使用，函数IOMUXC_SetPinConfig会使用这个寄存器。
inputOnfield：IO软件输入使能，以GPIO1_IO03为例就是寄存器SW_MUX_CTL_PAD_GPIO1_IO03的SION位(bit4)。如果需要使能GPIO1_IO03的软件输入功能的话此参数应该为1，否则的话就为0。
IOMUXC_SetPinMux的函数体很简单，就是根据参数对寄存器muxRegister和inputRegister进行赋值。在“示例代码12.3.3.1”中的31行使用此函数将GPIO1_IO03的复用功能设置为GPIO，如下：
IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_GPIO1_IO03_GPIO1_IO03, 0);
第一次看到上面代码的时候肯定会奇怪，为何只有两个参数？不是应该6个参数的吗？不要着急，先看一个IOMUXC_GPIO1_IO03_GPIO1_IO03是个什么玩意。这是个宏，在文件fsl_iomuxc.h中有定义，NXP的SDK库将一个IO的所有复用功能都定义了一个宏，比如GPIO1_IO03就有如下9个宏定义：
IOMUXC_GPIO1_IO03_I2C1_SDA
IOMUXC_GPIO1_IO03_GPT1_COMPARE3
IOMUXC_GPIO1_IO03_USB_OTG2_OC
IOMUXC_GPIO1_IO03_USDHC1_CD_B
IOMUXC_GPIO1_IO03_GPIO1_IO03
IOMUXC_GPIO1_IO03_CCM_DI0_EXT_CLK
IOMUXC_GPIO1_IO03_SRC_TESTER_ACK
IOMUXC_GPIO1_IO03_UART1_RX
IOMUXC_GPIO1_IO03_UART1_TX
上面9个宏定义分别对应着GPIO1_IO03的九种复用功能，比如复用为GPIO的宏定义就是：
#define IOMUXC_GPIO1_IO03_GPIO1_IO03 0x020E0068U, 0x5U, 0x00000000U,
0x0U, 0x020E02F4U
将这个宏带入到“示例代码12.3.3.1”的31行以后就是：
IOMUXC_SetPinMux (0x020E0068U, 0x5U, 0x00000000U, 0x0U, 0x020E02F4U, 0);
这样就与函数IOMUXC_SetPinMux的6个参数对应起来了，如果我们要将GPIO1_IO03复用为I2C1_SDA的话就可以使用如下代码：
IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_GPIO1_IO03_I2C1_SDA, 0);
函数IOMUXC_SetPinMux就讲解到这里，接下来看一下函数IOMUXC_SetPinConfig，此函数同样在文件fsl_iomuxc.h中有定义，函数源码如下：
static inline void IOMUXC_SetPinConfig(uint32_t muxRegister,
uint32_t muxMode,
uint32_t inputRegister,
uint32_t inputDaisy,
uint32_t configRegister,
uint32_t configValue)
{
if (configRegister)
{
*((volatile uint32_t *)configRegister) = configValue;
}
}
函数IOMUXC_SetPinConfig有6个参数，其中前五个参数和函数IOMUXC_SetPinMux一样，但是此函数只使用了参数configRegister和configValue，cofigRegister参数是IO配置寄存器地址，比如GPIO1_IO03的IO配置寄存器为IOMUXC_SW_PAD_CTL_PAD_GPIO1_IO03，其地址为0X020E02F4，参数configValue就是要写入到寄存器configRegister的值。同理，“示例代码12.3.3.1”的43行展开以后就是：
IOMUXC_SetPinConfig(0x020E0068U, 0x5U, 0x00000000U, 0x0U, 0x020E02F4U, 0X10B0);
根据函数IOMUXC_SetPinConfig的源码可以知道，上面函数就是将寄存器0x020E02F4的值设置为0X10B0。函数IOMUXC_SetPinMux和IOMUXC_SetPinConfig就讲解到这里，我们以后就可以使用这两个函数来方便的配置IO的复用功能和IO配置。
main.c就讲到这里，基本和上一章一样，只是我们使用了NXP官方写好的寄存器定义，另外中断讲解了函数IOMUXC_SetPinMux和IOMUXC_SetPinConfig。
12.4编译下载验证12.4.1编写Makefile和链接脚本新建Makefile文件，Makefile文件内容如下：
示例代码12.4.1.1 Makefile文件代码
1 CROSS_COMPILE ?= arm-linux-gnueabihf-
2 NAME ?= ledc
3
4 CC :=$(CROSS_COMPILE)gcc
5 LD :=$(CROSS_COMPILE)ld
6 OBJCOPY :=$(CROSS_COMPILE)objcopy
7 OBJDUMP :=$(CROSS_COMPILE)objdump
8
9 OBJS:= start.o main.o
10
11$(NAME).bin:$(OBJS)
12 $(LD) -Timx6ul.lds -o $(NAME).elf $^
13 $(OBJCOPY) -O binary -S $(NAME).elf $@
14 $(OBJDUMP) -D -m arm $(NAME).elf >$(NAME).dis
15
16 %.o:%.s
17 $(CC) -Wall -nostdlib -c -O2 -o $@ $<
18
19 %.o:%.S
20 $(CC) -Wall -nostdlib -c -O2 -o $@ $<
21
22 %.o:%.c
23 $(CC) -Wall -nostdlib -c -O2 -o $@ $<
24
25 clean:
26 rm -rf *.o $(NAME).bin $(NAME).elf $(NAME).dis
本章实验的Makefile文件是在第十一章中的Makefile上修改的，只是使用到了变量。链接脚本imx6ul.lds的内容和上一章一样，可以直接使用上一章的链接脚本文件。
12.4.2编译下载使用Make命令编译代码，编译成功以后使用软件imxdownload将编译完成的ledc.bin文件下载到SD卡中，命令如下：
chmod 777 imxdownload //给予imxdownload可执行权限，一次即可
./imxdownload ledc.bin /dev/sdd //烧写到SD卡中
烧写成功以后将SD卡插到开发板的SD卡槽中，然后复位开发板，如果代码运行正常的话LED0就会以500ms的时间间隔亮灭，实验现象和上一章一样。