豹哥嵌入式讲堂:ALacrosseM Cortex-M开发之文件详解(1)- 源文件(.c/.h/.s)


  我们好,小编是豹哥,猎豹的豹,犀利哥的哥。今日豹哥给我们讲的是嵌入式开发里的source文件

  深入人心,嵌入式开发属于偏底层的付出,重要编制程序语言是C和汇编。所以本文要讲的source文件根本指的正是c文件和汇编文件。
  尽管在平凡开发中,大家都只会关切本人成立的.c/.h/.s源文件,但实质上大家不知不觉中也跟很多不是我们创造的源文件在张罗,那么难点来了,八个完全的嵌入式工程(以基于A讴歌ZDXM
Cortex-M控制器的工程为例)到底会蕴藏哪些source文件呢?
  现在就到了豹哥的show
time了,豹哥将那些文件按来源分为五类十种,下边豹哥按种类逐一分析这一个文件:

第一类:Provided by Committee

  第3类公事由C标准委员会提供,该类文件伴随着专业的发表而逐年增加。该类文件重大便是一种,即C标准库。
1. C standard Library
  大家都晓得C语言是有正式的,常见的C标准有ANSI
C(C89)、C9⑨ 、C11,而C标准函数库(C 斯坦dard
library)正是独具符合C标准的头文件的汇聚,以及常用的函数库完结程序。C标准库由Committee制订宣布,平时会被含有在IDE里。列举部分宽广文件和函数如下,是否认为似曾相识?

/* 常用文件 */ assert.h,stdio.h,stddef.h,stdint.h,string.h ...
/* 常用定义 */ bool,NULL,uint8_t,uint16_t,uint32_t...
/* 常用函数 */ assert(),printf(),memset(),memcpy()...

第二类:Provided by IDE(Compiler)

  第③类公事由IDE提供,C语言是编写翻译型语言,必要编写翻译器将C程序汇编成机器码,全体便有了某个跟编写翻译器本性相关的函数库。
2. Compiler Library
  大家在支付嵌入式应用时需求依靠集成开发条件(IDE),常见的IDE有GCC(GNUC),Keil
MDK(ATiguanMCC),IAR
EWAWranglerM(ICCAPRADOM),这一个IDE都有配套的C编写翻译器,这么些编写翻译器是各有特色的,为了尽量显示各编写翻译器特色,配套的函数库便应运而生。
  编写翻译器函数库是因IDE而异的,此处仅讲多个例子以供参考,须要理解愈多需查看各IDE手册。
  以IAR
EWARM里的DLib_Product_string.h文件为例,该公文中重定义了memcpy的贯彻:

  #define _DLIB_STRING_SKIP_INLINE_MEMCPY
  #pragma inline=forced_no_body
  __EFF_NENR1NW2R1 __ATTRIBUTES void * memcpy(void * _D, const void * _S, size_t _N)
  {
    __aeabi_memcpy(_D, _S, _N);
    return _D;
  }

第三类:Provided by ARM

  第二类公事由A牧马人M提供,嵌入式程序的举行靠的是控制器内核(此处指的根本就是AEscortM内核),A途达M公司在筹划基本时,提供了有的内核模块的接口,开发者能够经过那一个接口访问基本资源,CMSI谢伊der里就是那个内核模块能源的接口。
3. CMSIS header
  完整的CMSISheader目录应该是上面这些样子,而必须求关怀的只有\CMSIS\Include下面的core_cmx.h文件

\CMSIS
     \Core      
     \DAP            /* ARM debugger实现 */
     \Driver         /* ARM统一的常用外设driver API */
     \DSP_Lib        /* ARM优化实现的DSP Lib */
     \Include        /* ARM内核资源接口 */
            \arm_xx.h
            \cmsis_xx.h
            \core_cmx.h
     \Lib            /* ARM优化实现的标准Lib */
     \Pack
     \RTOS           /* ARM推出的RTOS- RTX */
     \RTOS2
     \SVD
     \Utilities

  core_cmx.h文件里定义了基石财富接口,里面最常用的三大模块是SCB,SysTick,NVIC,三个嵌入式开发的老资格看到那几个模块应该要向豹哥挥手示意,来,让豹哥看见你们的单臂~~~

第四类:Provided by Chip Producer

  第陆类公事是由A奥德赛M芯片生产商提供,大家在选型3个AXC90M芯片时,除了看ASportageM内核类型外,还得看芯片里面外设能源,是这么些外设导致了AMuranoM芯片差距,于是便有了各大A卡宴M厂商争奇斗艳,比如NXP(Freescale),
ST,
Microchip(Atmel),ALacrosseM厂商赋予了A路虎极光M芯片各个外设能源,同时也会提供那么些外设能源的接口。
  该品种下文件有种种:
4.
device.h
:芯片头文件,首要涵盖中断号定义(xx_I索罗德Qn)、外设模块类型定义(xx_Type)
、外设集散地址定义(xx_BASE)。

/////////////////////////////////////////////////////
// 中断号定义
typedef enum IRQn {
  NotAvail_IRQn                = -128,
  /* Core interrupts */
  NonMaskableInt_IRQn          = -14,
  HardFault_IRQn               = -13,
  ...
  SysTick_IRQn                 = -1,
  /* Device specific interrupts */
  WDT0_IRQn                = 0,
  ...
} IRQn_Type;
////////////////////////////////////////////////////
// 外设寄存器定义
typedef struct {
  __IO uint32_t MOD;
  ...
  __IO uint32_t WINDOW;
} WWDT_Type;
#define WWDT_WINDOW_WINDOW_MASK       (0xFFFFFFU)
#define WWDT_WINDOW_WINDOW_SHIFT      (0U)
#define WWDT_WINDOW_WINDOW(x)         (((uint32_t)(((uint32_t)(x)) << WWDT_WINDOW_WINDOW_SHIFT)) & WWDT_WINDOW_WINDOW_MASK)
////////////////////////////////////////////////////
// 外设基地址定义
#define WWDT0_BASE                    (0x5000E000u)

5.
startup_device.s
:芯片中断向量表文件,首要含有中断向量表定义(DCD
xx_Handler) ,以及各中断服务程序的弱定义(PUBWEAK)。
Note:该公文因编译器而异。

;;基于IAR的startup_device.s文件
        MODULE  ?cstartup
        ;; Forward declaration of sections.
        SECTION CSTACK:DATA:NOROOT(3)
        SECTION .intvec:CODE:NOROOT(2)
        PUBLIC  __vector_table
        PUBLIC  __Vectors_End
;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
; 中断向量表定义
        DATA
__vector_table
        DCD     sfe(CSTACK)
        DCD     Reset_Handler
        DCD     NMI_Handler
        DCD     HardFault_Handler
        ...
        DCD     SysTick_Handler
        ; External Interrupts
        DCD     WDT0_IRQHandler
        ...
__Vectors_End
;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
; 中断服务程序弱定义
        THUMB
        PUBWEAK WDT0_IRQHandler
        PUBWEAK WDT0_DriverIRQHandler
        SECTION .text:CODE:REORDER:NOROOT(2)
WDT0_IRQHandler
        LDR     R0, =WDT0_DriverIRQHandler
        BX      R0
WDT0_DriverIRQHandler
        B .
        END

6.
system_device.c/h
:芯片系统开端化文件,主要包涵全局变量SystemCoreClock定义(提供芯片内核默许工作频率)、SystemInit()函数定义(完毕最基本的系统伊始化,比如WDOG初叶化,RAM使能等,这一部分因芯片设计而异)。
7. device SDK Library:官方提供的芯片外设SDK
driver包文件,有了这些SDK包能够直接使用片内外设设计协调的接纳,而不须求查阅芯片手册里的外设模块寄存器去重写外设驱动。当然并不是各个厂商都有完善的SDK包,那取决于各厂商对软件服务的依赖程度。

// 来自于NXP SDK的WWDT driver API
void WWDT_GetDefaultConfig(wwdt_config_t *config);
void WWDT_Init(WWDT_Type *base, const wwdt_config_t *config);
void WWDT_Deinit(WWDT_Type *base);
void WWDT_ClearStatusFlags(WWDT_Type *base, uint32_t mask);
void WWDT_Refresh(WWDT_Type *base);

第五类:Created by Developer

  第陆类公事是开发者本身创制,用于落实开发者本身的嵌入式应用,分为应用系统运行文件,应用种类开始化文件,应用文本。在那之中使用系统运营和开首化文件属于main函数在此以前的文件,一般能够通用,大部分开发者并不关心其具体内容,不过了然其进度能够变本加厉对嵌入式系统结构的知道。
8. reset.s
应用系统复位运维文件,精通A途睿欧M原理的都精晓,image前玖个字节数据分别是芯片上电的初叶SP,
PC,其中PC指向的便是本文件里的Reset_Handler,那是芯片执行的率先个函数入口,该函数根本用以达成应用种类开始化学工业作,包罗应用中断向量表重定向、调用芯片系统伊始化、A本田UR-VM系统寄存器rx清零、初叶化应用程序各数据段、起始化A奇骏M系统中断、跳转main函数。

// 一段经典的startup code
        SECTION .noinit : CODE
        THUMB
        import SystemInit
        import init_data_bss
        import main
        import CSTACK$$Limit
        import init_interrupts
        EXTERN __vector_table
        REQUIRE __vector_table
#define SCB_BASE            (0xE000ED00)
#define SCB_VTOR_OFFSET     (0x00000008)
        PUBLIC  Reset_Handler
        EXPORT  Reset_Handler
Reset_Handler
        // Mask interrupts
        cpsid   i
        // Set VTOR register in SCB first thing we do.
        ldr     r0,=__vector_table
        ldr     r1,=SCB_BASE
        str     r0,[r1, #SCB_VTOR_OFFSET]
        // Init the rest of the registers
        ldr     r2,=0
        ldr     r3,=0
        ldr     r4,=0
        ldr     r5,=0
        ldr     r6,=0
        ldr     r7,=0
        mov     r8,r7
        mov     r9,r7
        mov     r10,r7
        mov     r11,r7
        mov     r12,r7
        // Initialize the stack pointer
        ldr     r0,=CSTACK$$Limit
        mov     r13,r0
        // Call the CMSIS system init routine
        ldr     r0,=SystemInit
        blx     r0
        // Init .data and .bss sections
        ldr     r0,=init_data_bss
        blx     r0
        // Init interrupts
        ldr     r0,=init_interrupts
        blx     r0
        // Unmask interrupts
        cpsie   i
        // Set argc and argv to NULL before calling main().
        ldr     r0,=0
        ldr     r1,=0
        ldr     r2,=main
        blx     r2
__done
        B       __done
        END

9.
startup.c
:应用连串伊始化文件,该文件里重要包括四个伊始化函数,init_data_bss()、
init_interrupts(),data,
bss段数据的早先化是为了保障嵌入式系统中具有全局变量能有一个开发者钦点的初值。由于data,bss段的职位是在链接阶段明显的,所以那边要求般配linker文件才能找到正确的data,bss地方,linker文件是因IDE而异的,全部本文件要想做到通用,必须扩大各IDE条件编写翻译,此处仅以IA卡宴下的兑现为例:

//基于IAR的startup.c文件
#if (defined(__ICCARM__))
#pragma section = ".intvec"
#pragma section = ".data"
#pragma section = ".data_init"
#pragma section = ".bss"
#pragma section = "CodeRelocate"
#pragma section = "CodeRelocateRam"
#endif

void init_data_bss(void)
{
#if defined(__ICCARM__)
    uint8_t *data_ram, *data_rom, *data_rom_end;
    uint8_t *bss_start, *bss_end;
    uint8_t *code_relocate_ram, *code_relocate, *code_relocate_end;
    uint32_t n;
// 初始化data段 .data section (initialized data section)
    data_ram = __section_begin(".data");
    data_rom = __section_begin(".data_init");
    data_rom_end = __section_end(".data_init");
    n = data_rom_end - data_rom;
    if (data_ram != data_rom)
    {
        while (n--)
        {
            *data_ram++ = *data_rom++;
        }
    }
// 初始化bss段 .bss section (zero-initialized data)
    bss_start = __section_begin(".bss");
    bss_end = __section_end(".bss");
    n = bss_end - bss_start;
    while (n--)
    {
        *bss_start++ = 0;
    }
// 初始化CodeRelocate段 (执行在RAM中的函数(由IAR指定的__ramfunc修饰的函数)).
    code_relocate_ram = __section_begin("CodeRelocateRam");
    code_relocate = __section_begin("CodeRelocate");
    code_relocate_end = __section_end("CodeRelocate");
    n = code_relocate_end - code_relocate;
    while (n--)
    {
        *code_relocate_ram++ = *code_relocate++;
    }
#endif
}

void init_interrupts(void)
{
    NVIC_ClearEnabledIRQs();
    NVIC_ClearAllPendingIRQs();
}

10. application.c/h
应用文本,此处就是主函数以及各职能函数的联谊了,嵌入式老司机们,请先河你的演出~~~

void taskn(void)
{
    ...
}
int main(void)
{
    printf("hello world\r\n");
    taskn();
    ...
    return 0;
}

  至此,嵌入式开发里的各样来源的source文件豹哥便介绍完成了,掌声在哪个地方~~~