《Cortex-M0權(quán)威指南》之Cortex-M0編程入門

　　嵌入式系統(tǒng)編程入門

　　微控制器是如何啟動的

　　為了保存編譯號的二進(jìn)制程序代碼，大多數(shù)的現(xiàn)代微控制器都會包含片上flash存儲器。有些微控制器還可能有一個獨立的啟動ROM，里面裝有Bootloader程序。微控制器啟動后，再執(zhí)行flash的用戶程序前，Bootloader會首先運行。

　　在復(fù)位流程中，處理器會取出MSP的初始化值和復(fù)位向量，然后開始執(zhí)行復(fù)位處理，這些信息都放在一個叫做啟動代碼的程序文件中。啟動代碼中的復(fù)位處理可能還會旅行初始化的職責(zé)，比如時鐘控制電路和鎖相環(huán)PLL的初始化。有些情況下，系統(tǒng)初始化的工作是放在C程序的main()函數(shù)中進(jìn)行的。

　　對于用C開發(fā)的應(yīng)用程序，在進(jìn)入主流程之前，啟動代碼已經(jīng)開始執(zhí)行，并且對應(yīng)用程序用到的變量和內(nèi)存等進(jìn)行初始化。啟動代碼無需編程者擔(dān)心，C開發(fā)工具會將其自動插入程序映像中。

　　執(zhí)行完C啟動代碼后，應(yīng)用程序就開始執(zhí)行了，應(yīng)用程序通常包含下面幾個部分：

　　硬件初始化(如時鐘，PLL和外設(shè))

　　應(yīng)用程序的處理部分

　　中斷服務(wù)程序

　　另外，應(yīng)用程序可能會用到C語言庫，此時，C編譯器/鏈接器會將所需要的庫函數(shù)加入編譯好的程序映像中。

　　硬件初始化可能會涉及到一系列的外設(shè)、系統(tǒng)控制寄存器和中斷控制器。如果在復(fù)位處理時沒有進(jìn)行處理，系統(tǒng)時鐘控制和PLL此時也需要進(jìn)行初始化。外設(shè)初始化完成后，程序就可以繼續(xù)執(zhí)行應(yīng)用程序部分了。

　　嵌入式程序設(shè)計

　　應(yīng)用程序處理流程的實現(xiàn)方式如下：

　　輪詢，如圖4-4

　　中斷驅(qū)動，如圖4-5

　　輪詢和中斷組合使用，如圖4-6

　　處理并發(fā)任務(wù)(操作系統(tǒng))，如圖4-7

　　對于復(fù)雜的應(yīng)用程序，可以使用實時操作系統(tǒng)(RTOS)。RTOS將處理器時間劃分為多個時間片，在有多個應(yīng)用進(jìn)程運行時，只有一個進(jìn)程會獲得時間片。使用RTOS，需要有定時器產(chǎn)生周期性的中斷請求，當(dāng)一個時間片的時間到時，RTOS的任務(wù)調(diào)度器會由定時器中斷觸發(fā)，調(diào)度器判斷是否需要執(zhí)行上下文切換。如果需要進(jìn)行上下文切換，調(diào)度器會暫停當(dāng)前執(zhí)行的任務(wù)，并切換到下一個準(zhǔn)備就緒的任務(wù)。

　　輸入和輸出

　　在許多嵌入式系統(tǒng)中，輸入或輸出可能會局限與簡單的電子接口，如uart、IO、LCD、SD卡等，這些接口由微控制器的外設(shè)控制。

　　Cortex-M0的寄存器映射到了系統(tǒng)空間，并且它們還控制這外設(shè)，外設(shè)的典型初始化步驟如下：

　　配置時鐘控制回路，使能外設(shè)的時鐘信號，如果有必要的話，初始化相應(yīng)的引腳。在許多低功耗控制器中，時鐘信號被分為了多路，而且為了降低功耗，它們可以單獨開關(guān)。大多數(shù)時鐘信號默認(rèn)都是關(guān)閉的，配置外設(shè)前需要使能相應(yīng)的時鐘。有些情況下，還可能需要使能外設(shè)總線系統(tǒng)的時鐘。

　　配置IO口。大多數(shù)控制器的引腳都是復(fù)用的，需要對IO引腳進(jìn)行相應(yīng)的功能配置。

　　配置外設(shè)。大多數(shù)外設(shè)有自己的控制寄存器，為了確保外設(shè)工作正常，需要對寄存器進(jìn)行配置。

　　配置中斷。如果外設(shè)操作需要中斷處理，需要配置中斷控制器(NVIC)。

　　開發(fā)流程

　　在嵌入式開發(fā)中，可以使用C、匯編、C和匯編混合編程。程序代碼的生成流程如下圖所示。

　　C/匯編通過對應(yīng)的編譯器生成相應(yīng)的目標(biāo)文件，鏈接器腳本加載分散的目標(biāo)文件生成可執(zhí)行映像。

　　混合編程的實現(xiàn)是因為C編譯器提供了內(nèi)聯(lián)匯編器，以便在C程序文件中內(nèi)聯(lián)匯編代碼。

　　C和匯編的選擇

　　程序映像詳解

　　Cortex-M0的程序映像一般包括以下幾部分:

　　向量表

　　C啟動代碼

　　程序代碼(應(yīng)用程序代碼和數(shù)據(jù))

　　C庫代碼(C庫函數(shù)的程序代碼，鏈接時插入)