c - 最初から ARM 割り込み (Cortex-M4)

Question

NXP の新しいマイクロコントローラ LPC4088 を扱っています。IOCONFIG、GPIO、TIMERS、PWM、ADC などの周辺機器の実際の例を調べて書くのに 2 週間かかりました。ここで私のリポジトリを見てください。これにより、私の仕事のやり方と私のスキルレベルを感じることができます。

今までは、単に割り込みを無効にして、割り込みなしで作業することができました。ここで、割り込みが必要なUART 周辺デバイスを扱いたいと思います。割り込みをプログラムしたことはありませんが、ARM 割り込みについてはある程度知っています。悲しいことに、理論上だけです。現在、私は次の 2 つの文書を研究しています。

LPC4088 ユーザーガイド(NVIC p.80 & UART1 p.461)、
Cortex-M4 デバイスの一般的なユーザーマニュアル

どうにかコツを掴んだLPC4088マイクロコントローラの他に、ARM Cortex-M4マイクロプロセッサを勉強する必要があることが明らかになりました。ARM 例外ベクトルをプログラムの先頭 (通常はスタートアップコード) に配置する必要があることはわかっています。しかし、マイクロコントローラーで取得したものは、おそらく例外ベクトルを定義するコンパイル済みのスタートアップコード(オブジェクトファイル) であり、C のスタックを設定し、C ソースの関数main()にジャンプするリセットハンドラーであるため、これを行う方法がわかりません。ユーザーが書いたコード。

GCC ARM コンパイラを使用してプログラムをコンパイルした後、常に次のプロンプトが表示されます。これは、ARM mcpu を直接使用した経験がないため、理解できない手がかりになるはずです。

*****
***** You must modify vector checksum value in *.bin and *.hex files.
*****

Segger Jlink を使用してスタートアップコードをリバースエンジニアリングし、そこで例外ベクトルを修正することを考えていましたが、独自のオープンソースのスタートアップコードを記述する以外に方法があるはずです...私にとってより良い。

追加:よく調べてみたところ、起動コードのソースコードがありませんでした。これは私が得たものです：

ここに画像の説明を入力

したがって、何らかの形でベクトルを操作する唯一の方法は、リンカスクリプト内に隠されている必要があります。これは、まだソースコードである唯一の部分であり、次のようになります。

/* Linker script for mbed LPC1768 */

/* Linker script to configure memory regions. */
MEMORY
{
  FLASH (rx) : ORIGIN = 0x00000000, LENGTH = 512K
  RAM (rwx) : ORIGIN = 0x100000E8, LENGTH = (64K - 0xE8)

  USB_RAM(rwx) : ORIGIN = 0x20000000, LENGTH = 16K
  ETH_RAM(rwx) : ORIGIN = 0x20004000, LENGTH = 16K
}

/* Linker script to place sections and symbol values. Should be used together
 * with other linker script that defines memory regions FLASH and RAM.
 * It references following symbols, which must be defined in code:
 *   Reset_Handler : Entry of reset handler
 * 
 * It defines following symbols, which code can use without definition:
 *   __exidx_start
 *   __exidx_end
 *   __etext
 *   __data_start__
 *   __preinit_array_start
 *   __preinit_array_end
 *   __init_array_start
 *   __init_array_end
 *   __fini_array_start
 *   __fini_array_end
 *   __data_end__
 *   __bss_start__
 *   __bss_end__
 *   __end__
 *   end
 *   __HeapLimit
 *   __StackLimit
 *   __StackTop
 *   __stack
 */
ENTRY(Reset_Handler)

SECTIONS
{
    .text :
    {
        KEEP(*(.isr_vector))
        *(.text*)

        KEEP(*(.init))
        KEEP(*(.fini))

        /* .ctors */
        *crtbegin.o(.ctors)
        *crtbegin?.o(.ctors)
        *(EXCLUDE_FILE(*crtend?.o *crtend.o) .ctors)
        *(SORT(.ctors.*))
        *(.ctors)

        /* .dtors */
        *crtbegin.o(.dtors)
        *crtbegin?.o(.dtors)
        *(EXCLUDE_FILE(*crtend?.o *crtend.o) .dtors)
        *(SORT(.dtors.*))
        *(.dtors)

        *(.rodata*)

        KEEP(*(.eh_frame*))
    } > FLASH

    .ARM.extab : 
    {
        *(.ARM.extab* .gnu.linkonce.armextab.*)
    } > FLASH

    __exidx_start = .;
    .ARM.exidx :
    {
        *(.ARM.exidx* .gnu.linkonce.armexidx.*)
    } > FLASH
    __exidx_end = .;

    __etext = .;

    .data : AT (__etext)
    {
        __data_start__ = .;
        Image$$RW_IRAM1$$Base = .;
        *(vtable)
        *(.data*)

        . = ALIGN(4);
        /* preinit data */
        PROVIDE (__preinit_array_start = .);
        KEEP(*(.preinit_array))
        PROVIDE (__preinit_array_end = .);

        . = ALIGN(4);
        /* init data */
        PROVIDE (__init_array_start = .);
        KEEP(*(SORT(.init_array.*)))
        KEEP(*(.init_array))
        PROVIDE (__init_array_end = .);


        . = ALIGN(4);
        /* finit data */
        PROVIDE (__fini_array_start = .);
        KEEP(*(SORT(.fini_array.*)))
        KEEP(*(.fini_array))
        PROVIDE (__fini_array_end = .);

        . = ALIGN(4);
        /* All data end */
        __data_end__ = .;

    } > RAM


    .bss :
    {
        __bss_start__ = .;
        *(.bss*)
        *(COMMON)
        __bss_end__ = .;
        Image$$RW_IRAM1$$ZI$$Limit = . ;
    } > RAM


    .heap :
    {
        __end__ = .;
        end = __end__;
        *(.heap*)
        __HeapLimit = .;
    } > RAM

    /* .stack_dummy section doesn't contains any symbols. It is only
     * used for linker to calculate size of stack sections, and assign
     * values to stack symbols later */
    .stack_dummy :
    {
        *(.stack)
    } > RAM

    /* Set stack top to end of RAM, and stack limit move down by
     * size of stack_dummy section */
    __StackTop = ORIGIN(RAM) + LENGTH(RAM);
    __StackLimit = __StackTop - SIZEOF(.stack_dummy);
    PROVIDE(__stack = __StackTop);

    /* Check if data + heap + stack exceeds RAM limit */
    ASSERT(__StackLimit >= __HeapLimit, "region RAM overflowed with stack")


    /* Code can explicitly ask for data to be 
       placed in these higher RAM banks where
       they will be left uninitialized. 
    */
    .AHBSRAM0 (NOLOAD):
    {
        Image$$RW_IRAM2$$Base = . ;
        *(AHBSRAM0)
        Image$$RW_IRAM2$$ZI$$Limit = .;
    } > USB_RAM

    .AHBSRAM1 (NOLOAD):
    {
        Image$$RW_IRAM3$$Base = . ;
        *(AHBSRAM1)
        Image$$RW_IRAM3$$ZI$$Limit = .;
    } > ETH_RAM
}

このようなメイクファイルもあり、すべてのコンパイルの最後に表示されるプロンプトに貢献しています。

# This file was automagically generated by mbed.org. For more information, 
# see http://mbed.org/handbook/Exporting-to-GCC-ARM-Embedded

GCC_BIN = 
PROJECT = executaable
OBJECTS = ./main.o 
SYS_OBJECTS = ./mbed/TARGET_LPC4088/TOOLCHAIN_GCC_ARM/startup_LPC408x.o ./mbed/TARGET_LPC4088/TOOLCHAIN_GCC_ARM/retarget.o ./mbed/TARGET_LPC4088/TOOLCHAIN_GCC_ARM/system_LPC407x_8x_177x_8x.o ./mbed/TARGET_LPC4088/TOOLCHAIN_GCC_ARM/board.o ./mbed/TARGET_LPC4088/TOOLCHAIN_GCC_ARM/cmsis_nvic.o 
INCLUDE_PATHS = -I. -I./mbed -I./mbed/TARGET_LPC4088 -I./mbed/TARGET_LPC4088/TOOLCHAIN_GCC_ARM -I./mbed/TARGET_LPC4088/TARGET_NXP -I./mbed/TARGET_LPC4088/TARGET_NXP/TARGET_LPC408X -I./mbed/TARGET_LPC4088/TARGET_NXP/TARGET_LPC408X/TARGET_LPC4088 
LIBRARY_PATHS = -L./mbed/TARGET_LPC4088/TOOLCHAIN_GCC_ARM 
LIBRARIES = -lmbed 
LINKER_SCRIPT = ./mbed/TARGET_LPC4088/TOOLCHAIN_GCC_ARM/LPC4088.ld

############################################################################### 
AS      = $(GCC_BIN)arm-none-eabi-as
CC      = $(GCC_BIN)arm-none-eabi-gcc
CPP     = $(GCC_BIN)arm-none-eabi-g++
LD      = $(GCC_BIN)arm-none-eabi-gcc
OBJCOPY = $(GCC_BIN)arm-none-eabi-objcopy
OBJDUMP = $(GCC_BIN)arm-none-eabi-objdump
SIZE    = $(GCC_BIN)arm-none-eabi-size

CPU = -mcpu=cortex-m4 -mthumb -mfpu=fpv4-sp-d16 -mfloat-abi=softfp
CC_FLAGS = $(CPU) -c -g -fno-common -fmessage-length=0 -Wall -fno-exceptions -ffunction-sections -fdata-sections -fomit-frame-pointer
CC_FLAGS += -MMD -MP
CC_SYMBOLS = -DTARGET_LPC4088 -DTARGET_M4 -DTARGET_CORTEX_M -DTARGET_NXP -DTARGET_LPC408X -DTOOLCHAIN_GCC_ARM -DTOOLCHAIN_GCC -D__CORTEX_M4 -DARM_MATH_CM4 -D__FPU_PRESENT=1 -DMBED_BUILD_TIMESTAMP=1429428454.91 -D__MBED__=1 

LD_FLAGS = $(CPU) -Wl,--gc-sections --specs=nano.specs -u _printf_float -u _scanf_float -Wl,--wrap,main
LD_FLAGS += -Wl,-Map=$(PROJECT).map,--cref
LD_SYS_LIBS = -lstdc++ -lsupc++ -lm -lc -lgcc -lnosys

ifeq ($(DEBUG), 1)
  CC_FLAGS += -DDEBUG -O0
else
  CC_FLAGS += -DNDEBUG -Os
endif

all: $(PROJECT).bin $(PROJECT).hex 

clean:
    rm -f $(PROJECT).bin $(PROJECT).elf $(PROJECT).hex $(PROJECT).map $(PROJECT).lst $(OBJECTS) $(DEPS)

.s.o:
    $(AS) $(CPU) -o $@ $<

.c.o:
    $(CC)  $(CC_FLAGS) $(CC_SYMBOLS) -std=gnu99   $(INCLUDE_PATHS) -o $@ $<

.cpp.o:
    $(CPP) $(CC_FLAGS) $(CC_SYMBOLS) -std=gnu++98 -fno-rtti $(INCLUDE_PATHS) -o $@ $<


$(PROJECT).elf: $(OBJECTS) $(SYS_OBJECTS)
    $(LD) $(LD_FLAGS) -T$(LINKER_SCRIPT) $(LIBRARY_PATHS) -o $@ $^ $(LIBRARIES) $(LD_SYS_LIBS) $(LIBRARIES) $(LD_SYS_LIBS)
    @echo ""
    @echo "*****"
    @echo "***** You must modify vector checksum value in *.bin and *.hex files."
    @echo "*****"
    @echo ""
    $(SIZE) $@

$(PROJECT).bin: $(PROJECT).elf
    @$(OBJCOPY) -O binary $< $@

$(PROJECT).hex: $(PROJECT).elf
    @$(OBJCOPY) -O ihex $< $@

$(PROJECT).lst: $(PROJECT).elf
    @$(OBJDUMP) -Sdh $< > $@

lst: $(PROJECT).lst

size:
    $(SIZE) $(PROJECT).elf

DEPS = $(OBJECTS:.o=.d) $(SYS_OBJECTS:.o=.d)
-include $(DEPS)

score 4 · Accepted Answer

わかりました、数分かかりました。このzip内のプロジェクトの 1 つをチェックアウトします。さまざまな起動コードがあります。ところで: 自分で書くのはそれほど複雑ではありません。ほとんどの場合、「実際の」プロジェクトではとにかく変更する必要があります。

zipはこのページから来ています。2 番目の zip には liker ファイルが含まれている可能性がありますが、gcc 用ではない可能性があります (ただし、「keil」は良い出発点かもしれません)。しかし、あなたはすでに始めるべきものを持っています。

periph_blinky を見てみました。いくつかの特別なセクションがあるため、起動は常にリンカースクリプトに対応している必要があることに注意してください。読むには、binutils のドキュメントと、もちろん gcc のドキュメントをチェックすることをお勧めします。

CMSIS関数のコメントとMCU定義のヘッダーで述べたように、いくつかのライブラリもあるはずです。CMSIS のものは ARM から取得することもできますが、実際の実装 (MPU 領域の数など) に合わせて調整する必要がある場合があります。

周辺機器へのアクセスにベンダーライブラリを使用しないことをお勧めします。それらは「標準」と呼ばれるかもしれませんが、実際にはそうではありませんが、ほとんどの場合、変更されない構造体のランタイム初期化 (各メンバーへの個別の書き込みを使用!) のような大量の膨張が含まれます。NXP についてはわかりませんが、たとえば STM は、私が今まで見た中で最もひどい「std」ライブラリの 1 つを提供します。

c - 最初から ARM 割り込み (Cortex-M4)

2 に答える 2

Related

Reference