03 GPIO和LED

注：本文章是笔者学习朱有鹏老师课程的学习笔记~

裸机实验之usb启动配合dnw工具下载

1.背景知识介绍
回顾S5PV210的启动方式。必须将OM5打到VCC(滑倒下面)，才能从usb启动。
S5PV210的启动过程：开机时先执行内部的iROM中的BL0，然后BL0做了一系列的初始化后，再读取外部OMpin的设置来确定用户
选择了从哪里启动。当检测到我们设置的是USB启动时，S5PV210就会从USB OTG接口试图连接主机进行下载启动。
2.dnw工具介绍
dnw是一个软件，是三星公司编写的，这个软件的功能是通过USB线连接开发板和电脑主机，然后从主机下载文件镜像到开发板中
去烧录系统。
dnw软件使用注意1：dnw是需要装USB驱动的
dnw软件使用注意2：dnw使用时通过usb线下载，所以一定要插USB线
dnw软件使用注意3：dnw下载时需要设置dnw下载内存地址。在dnw软件的菜单“configuration”中设置
 Download Address为0xd0020010，确认即可。
3.dnw驱动安装
X210开发板使用了软开关，但是我们这里还没到操作系统，没去处理开关，所以在整个裸机实验中必须手工按下POWER键才能保持
开机，只要手一抬起来就关机了….
dnw驱动装好的标志是：开发板开机从Usb启动后，设备管理器中显示已经安装的设备，并且关键是dnw工具中usb:OK
4.裸机程序下载地址设置
从usb启动做裸机实验时，因为不需要16字节的检验头，所以直接下载到0xd0020010
5.usb启动裸机实验总结
usb启动方式主要是用来调试程序的，其实分析S5PV210即可知道，我们这里是把裸机程序当作BL1来使用了。
扩充：win7 x64版本驱动安装非常麻烦，因为微软启用了USB设备驱动签名政策

裸机实验体验之SD卡下载

1.背景知识
一般情况下，用USB下载来调试裸机程序比较方便；但是有时候电脑使用dnw会频繁蓝屏，这时候用SD卡下载调试时是不错选择。
把OM5打开GND，以从SD通道启动。
从SD启动时会先从iNand（SD0）启动执行，当iNand启动做校验和时失败才会转为启动SD2。而我们做裸机实验时是通过SD2来提供
裸机程序镜像的，因此需要先破坏内部iNand的uboot才可以强迫开发板从SD2启动去执行我们的裸机程序。
2.擦出开发板iNand中的uboot的方法

在Linux和android系统下，擦出Uboot的方法：

busybox dd if=/dev/zero of=/dev/block/mmcblk0 bs=512 seek=1 count=1 conv=sync

sync

在uboot底下，擦出uboot的方法（有些机子可能不适用，会变砖）：

movi write u-boot 0x30000000

3.Windows下制作启动SD卡
方法等同于我们第三部分讲过的SD卡刷机时的操作
4.Linux下制作启动SD卡
方法也等同于我们第三部分讲过的SD卡刷机时的操作

总结： SD卡启动和USB启动优劣势对比：如果你的电脑本身支持USB启动下载而且不蓝屏，建议以后做实验用usb下载调试；

自己动手安装交叉编译工具链-1：

注： dnw是需要装USB驱动的

1.Windows中装软件的特点：

 Windows中装软件使用安装包，安装包解压后有2种情况：

一种:是一个安装文件（.exe .msi），双击进行安装，下一步直到安装完毕。（安装完毕后会在桌面生成快捷方式，我们平时使用快捷方式来启动这些程序）

 另一种:是所谓的绿色软件、免安装软件。这种不用安装，直接解压开里面就有exe可以直接双击执行
2.Linux中装软件的特点：
 Linux中安装软件比Windows中复杂。Linux中安装软件一般有一下几种方法：
 第一种：在线安装。譬如ubuntu中使用apt-get install vim来安装vim软件
 第二种：自己下载安装包来安装。这种方式的缺陷就是你不知道你下载的安装包和你的系统是否匹配
 第三种：最装逼的一种方式，就是源代码安装。
总结：我们安装安装交叉编译工具链（arm-linux-gcc）实际采用第二种安装方式。
3.交叉编译工具链的选择
 我们选择交叉编译工具链的原则：和我们所使用的目标平台（给哪款SOC编程）尽量去匹配。譬如我们开发S5PV210的程序就使用 arm-2009q3这个版本，因为三星官方在开发S5PV210时就使用这个版本的交叉编译工具链，这样可以最大限度的避免稀奇古怪的问题出现。
4.交叉编译工具链的安装
步骤1：打开虚拟机，在/usr/local/下创建/usr/local/arm文件夹
步骤2：先将安装包从Windows中弄到Linux中去。可以用共享文件夹，也可以用samba，也可以用cuteftp；
步骤3：解压。tar -jxvf arm-2009q3.tar.bz2
到此相当于程序已经安装完毕，真正的应用程序安装在/usr/local/arm/arm-2009q3/bin目录下

注:linux中的目录管理方法。从技术角度来将，Linux中所有目录性质都是一样的，所以技术角度来讲我们把软件安装到哪里都行。 但是因为如果胡乱放置，将来程序可能不好找。所以久而久之大家就总结了一个文件放置的一般定义。

譬如说/bin目录放置一些系统自带的用户使用的应用程序，/sbin目录下存在的是系统自带的系统管理方面的应用程序

  那我们装软件放在哪里般都在/usr目录下，我们安装arm-linux-gcc，就在/usr/local/底下创建一个arm文件夹，然后装到里面。
5.安装后的测试
 到真正的应用程序的安装目录下（也就是/usr/local/arm/arm-2009q3/bin），去执行arm-linux-gcc -v
 执行方法是./arm-none-linux-gnueabi-gcc -v
 执行后可以得到一长串输出，其中有“gcc version 4.4.1 ”字样，即表示安装成功。

自己动手安装交叉工具链2

1.环境变量的意义
环境变量就是操作系统的全局变量。每一个环境变量对操作系统来说都是唯一的，名字和所代表的意义都是唯一的。Linux系统
可以有很多个环境变量。其中有一部分是Linux系统自带的，还有一些使我们自己来扩充的。我们这里涉及到的一个环境变量是
PATH。PATH这个环境变量是系统自带的，它的含义就是系统在查找可执行程序时会搜索的路径范围。
2.将工具链导出到环境变量
export PATH=/usr/local/arm/arm-2009q3/bin:$PATH
在一个终端执行以上命名后，该终端中就可以直接使用arm-none-linux-gnueabi-gcc了，但是只要关掉这个终端再另外打开一个
立马就不行了。原因是我们本次终端中执行的操作只是针对本终端，以后再打开的终端并未被执行过这个命令所以没导出。
解决方案是在~/.bashrc中，添加export PATH=/usr/local/arm/arm-2009q3/bin:$PATH 即可。
导出环境变量以使程序直接命令执行
注意：我们导出这个环境变量是在当前用户，如果你登录时在其他用户下是没用的。
3.为工具链创建arm-linux-xxx符号链接
ln arm-none-linux-gnueabi-addr2line -s arm-linux-addr2line

Makefile大侠隆重登场

1.为什么需要Makefile

Makefile是用来管理工程的。
在一个正式的软件项目中，由很多个.c和.h文件构成，此时如果直接在命令行编译，就会像这样：gcc a.c b.c c.c d.c … -o exe
每次编译都要输入一堆东西很麻烦，这个问题严重影响工作效率，怎么办akefile来解决

2.一个简单的Makefile示例

a.c内容：

#include
extern int i;
void main()
{
printf(“czg~ = %d.n”,i);
}

b.c内容：

int i = 10;

3.Makefile中的一些基本概念

（平时我们用gcc a.c -o exe这种方式来编译时，实际上把编译和链接过程一步完成了。在内部实际上编译和链接永远是分开独立进行的，编译要使用编译器gcc，链接要使用链接器ld）.

注释：

Makefile规则：

目标：依赖

命令

1.系统默认：

$^所有依赖文件 

$

$@目标文件

2.链接器得到led.elf其实就是我们的可执行程序，（如果是在操作系统下，这个led.elf就可以执行了）但是在嵌入式裸机中我们需要的是可以烧写的文件（可烧写的文件就叫镜像image），因此我们需要用这个led.elf为原材料来制作镜像，制作工具是交叉编译工具链中的arm-linux-objcopy.

3.我们使用arm-linux-objdump工具进行反编译（反汇编），反汇编其实就是把编译后的elf格式的可执行程序给反过来得到对应的汇编程序，得到它的汇编源代码。我们使用反汇编主要是用来学习，见本部分最后一节。

4.mkv210_image.c这个程序其实最终不是在开发板上执行的，而是在主机linux（用来执行make对整个项目进行编译的那个机器）中执行的，因此编译这个程序用gcc而不是用arm-linux-gcc。这个.c文件编译后得到一个可执行程序mkmini210，目的是通过执行这个mkmini210程序而由led.bin得到210.bin（210.bin是通过SD卡启动时的裸机镜像，这个镜像需要由led.bin来加工得到，加工的具体方法和原理要看mkv210_image.c）

2.背景知识：s5pv210的启动过程回顾

分析启动过程可知：

1.210启动后先执行内部iROM中的BL0，BL0执行完后会根据OMpin的配置选择一个外部设备来启动（有很多，我们实际使用的有2个：usb启动和SD卡启动）。在usb启动时内部BL0读取到BL1后不做校验（其实是cpu自动忽略校验过程，所以直接从0xd0020010而不是0xd0020000开始执行），直接从BL1的实质内容0xd0020010开始执行，因此usb启动的镜像led.bin不需要头信息，因此我们从usb启动时直接将镜像下载到0xd0020010去执行即可，不管头信息了；

2.从SD卡启动时，BL0会首先读取sd卡得到完整的镜像（完整指的是led.bin和16字节的头），然后BL0会自己根据你的实际镜像（指led.bin）来计算一个校验和（checksum），然后和你完整镜像的头部中的checksum来比对。如果对应则执行BL1，如果不对应则启动失败（会转入执行2st启动，即SD2启动。如果这里已经是2st启动了，这里校验通不过就死定了）。

3.mkv210_image.c的作用：为BL1添加校验头
我们编译链接时只得到了led.bin,这个210.bin的得到和交叉编译工具链是完全无关的。
由led.bin得到210.bin的过程是三星的s5pv210所特有的，因此需要我们自己去完成，为此我们写了mkv210_image.c来完成

4.整个程序工作流分析
整个程序中首先申请一个16KB大小的buffer，然后把所有内容按照各自的位置填充进去，最终把填充好的buffer写入到一个文件（名叫210.bin）就形成了我们想要的镜像。

mkv210_image.c文件详解2

1.代码详解
第1步：检验用户传参是不是3个
第2步：分配16KBbuffer 并且填充为0.
第3步：…..

2.main函数两个形参的作用：
main函数接收2个形参：argc和argv。
argc是用户（通过命令行来）执行这个程序时，实际传递的参数个数。注意这个个数是包含程序执行本身的
argv是一个字符串数组，这个数组中存储的字符串就是一个个的传参。
譬如我们执行程序时使用./mkx210 led.bin 210.bin
则argc = 3
则argv[0] = “./mkx210”  argv[1] = “led.bin”  argv[2] = “210.bin”
3.glibc读写文件接口
Linux中要读取一个文件，可以使用fopen打开文件，fread读取文件，读完之后fclose关闭文件。
要写文件用fwrite来写。这些函数是glibc的库函数，在Linux中用man 3 可以查找。
如果你本身就知道这些函数的用法，只是记不起来可以man查找；如果你本身根本就不会用这些接口，建议先去百度。
4.检验和的计算方法
算法：校验和其实就是需要校验的内存区域中，所有内存中的内容按照字节为单位来进行相加，最终相加的和即为校验和。
实验时大家要注意指针的类型为char *

一步步点亮LED1_硬件工作原理及原理图查阅

1.LED物理特性介绍
LED本身有2个接线点，一个是LED正极，一个是LED负极。LED这个硬件的功能就是点亮或者不亮，物理上想要点亮一颗LED只需要给他的正负极上加
正电压即可，要熄灭一颗LED只需要去掉电压即可。

2.查阅原理图了解板载LED硬件接法

查阅数据手册可知，GPJ0相关的寄存器有以下：GPJ0CON, GPJ0DAT, GPJ0PUD, GPJ0DRV, GPJ0CONPDN, GPJ0PUDPDN
实际上真正操控LED的硬件，主要的有：GPJ0CON, GPJ0DAT 这么2个。
GPJ0CON （GPJ0 control）GPJ0控制寄存器，用来配置各引脚的工作模式
GPJ0DAT （GPJ0 data）  当引脚配置为input/output模式时，寄存器的相应位和引脚的电平高低相对应。
GPJ0PUD （pull up down）控制引脚内部弱上拉、下拉 
GPJ0DRV （driver）配置GPIO引脚的驱动能力
GPJ0CONPDN（记得是低功耗模式下的控制寄存器）

GPJ0PUDPDN  （记得是低功耗模式下的上下拉寄存器）

补充复习图：

来源：种瓜大爷