《Cortex-M0權威指南》之Cortex-M0編程入門(mén)

　　嵌入式系統編程入門(mén)

　　微控制器是如何啟動(dòng)的

　　為了保存編譯號的二進(jìn)制程序代碼，大多數的現代微控制器都會(huì )包含片上flash存儲器。有些微控制器還可能有一個(gè)獨立的啟動(dòng)ROM，里面裝有Bootloader程序。微控制器啟動(dòng)后，再執行flash的用戶(hù)程序前，Bootloader會(huì )首先運行。

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

　　對于用C開(kāi)發(fā)的應用程序，在進(jìn)入主流程之前，啟動(dòng)代碼已經(jīng)開(kāi)始執行，并且對應用程序用到的變量和內存等進(jìn)行初始化。啟動(dòng)代碼無(wú)需編程者擔心，C開(kāi)發(fā)工具會(huì )將其自動(dòng)插入程序映像中。

　　執行完C啟動(dòng)代碼后，應用程序就開(kāi)始執行了，應用程序通常包含下面幾個(gè)部分：

　　硬件初始化(如時(shí)鐘，PLL和外設)

　　應用程序的處理部分

　　中斷服務(wù)程序

　　另外，應用程序可能會(huì )用到C語(yǔ)言庫，此時(shí)，C編譯器/鏈接器會(huì )將所需要的庫函數加入編譯好的程序映像中。

　　硬件初始化可能會(huì )涉及到一系列的外設、系統控制寄存器和中斷控制器。如果在復位處理時(shí)沒(méi)有進(jìn)行處理，系統時(shí)鐘控制和PLL此時(shí)也需要進(jìn)行初始化。外設初始化完成后，程序就可以繼續執行應用程序部分了。

　　嵌入式程序設計

　　應用程序處理流程的實(shí)現方式如下：

　　輪詢(xún)，如圖4-4

　　中斷驅動(dòng)，如圖4-5

　　輪詢(xún)和中斷組合使用，如圖4-6

　　處理并發(fā)任務(wù)(操作系統)，如圖4-7

　　對于復雜的應用程序，可以使用實(shí)時(shí)操作系統(RTOS)。RTOS將處理器時(shí)間劃分為多個(gè)時(shí)間片，在有多個(gè)應用進(jìn)程運行時(shí)，只有一個(gè)進(jìn)程會(huì )獲得時(shí)間片。使用RTOS，需要有定時(shí)器產(chǎn)生周期性的中斷請求，當一個(gè)時(shí)間片的時(shí)間到時(shí)，RTOS的任務(wù)調度器會(huì )由定時(shí)器中斷觸發(fā)，調度器判斷是否需要執行上下文切換。如果需要進(jìn)行上下文切換，調度器會(huì )暫停當前執行的任務(wù)，并切換到下一個(gè)準備就緒的任務(wù)。

　　輸入和輸出

　　在許多嵌入式系統中，輸入或輸出可能會(huì )局限與簡(jiǎn)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控制。

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

　　配置時(shí)鐘控制回路，使能外設的時(shí)鐘信號，如果有必要的話(huà)，初始化相應的引腳。在許多低功耗控制器中，時(shí)鐘信號被分為了多路，而且為了降低功耗，它們可以單獨開(kāi)關(guān)。大多數時(shí)鐘信號默認都是關(guān)閉的，配置外設前需要使能相應的時(shí)鐘。有些情況下，還可能需要使能外設總線(xiàn)系統的時(shí)鐘。

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

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

　　配置中斷。如果外設操作需要中斷處理，需要配置中斷控制器(NVIC)。

　　開(kāi)發(fā)流程

　　在嵌入式開(kāi)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(guò)對應的編譯器生成相應的目標文件，鏈接器腳本加載分散的目標文件生成可執行映像。

　　混合編程的實(shí)現是因為C編譯器提供了內聯(lián)匯編器，以便在C程序文件中內聯(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(dòng)代碼

　　程序代碼(應用程序代碼和數據)

　　C庫代碼(C庫函數的程序代碼，鏈接時(shí)插入)