SAM4E單片機(jī)之旅——1、LED閃爍之空循環(huán)
最近因?yàn)閷?dǎo)師要寫一本關(guān)于SAME4單片機(jī)的書籍,而我也作為一個(gè)嵌入式的初學(xué)者看了這本書?,F(xiàn)在也讓我寫寫幾個(gè)小的程序,做做示例。既然寫了文檔之類的,就發(fā)到博客上來(lái)吧。
本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/201701/342708.htm目前關(guān)于這芯片能參考的書籍大概就只有英文手冊(cè)了。用的板子是SAM4E16E。IDE用的是Atmel Studio。既然是學(xué)習(xí)單片機(jī),就沒(méi)有使用asf框架,而是直接采用訪問(wèn)寄存器的方法了。
第一個(gè)程序就是控制板子上一個(gè)LED燈的閃爍了。
一、電路
通過(guò)查看電路圖,可以發(fā)現(xiàn)有一個(gè)藍(lán)色的LED燈連接在PA0引腳上。我們可以通過(guò)改變PA0輸出的電平實(shí)現(xiàn)LED燈的閃爍。
二、寄存器的訪問(wèn)和CMSIS
對(duì)單片機(jī)的操作需要通過(guò)對(duì)相關(guān)寄存器的訪問(wèn)來(lái)實(shí)現(xiàn)。比如,為調(diào)節(jié)PA0引腳上的電平,首先我們需要允許PIOA控制PA0引腳。通過(guò)查看寄存器說(shuō)明可知,這只要向相應(yīng)的PIO使能寄存器(PIO_PER)寫入0x01就可以了。同時(shí),也可以查到PIOA的PIO_PER被映射到地址0x400E0E00上了。所以通過(guò)如下代碼就可以達(dá)到目的:
/* 假設(shè) unsigned int長(zhǎng)度為32位 */
unsigned int* PIOA_PER_p = (unsigned int*)0x400E0E00u;
(*PIOA_PER_p) = 0x01;
這樣做非常繁瑣,而且我們也不能保證unsigned int總是32位長(zhǎng)。 而且當(dāng)我們換一塊開(kāi)發(fā)板的時(shí)候,外設(shè)的寄存器地址可能會(huì)不同,導(dǎo)致移植起來(lái)十分困難。
所以CMSIS出現(xiàn)了。
ARM® Cortex™ 微控制器軟件接口標(biāo)準(zhǔn) (CMSIS) 是 Cortex-M 處理器系列的與供應(yīng)商無(wú)關(guān)的硬件抽象層。CMSIS 可實(shí)現(xiàn)與處理器和外設(shè)之間的一致且簡(jiǎn)單的軟件接口,從而簡(jiǎn)化軟件的重用,縮短微控制器開(kāi)發(fā)人員新手的學(xué)習(xí)過(guò)程,并縮短新設(shè)備的上市時(shí)間。
軟件的創(chuàng)建是嵌入式產(chǎn)品行業(yè)的一個(gè)主要成本因素。通過(guò)跨所有 Cortex-M 芯片供應(yīng)商產(chǎn)品將軟件接口標(biāo)準(zhǔn)化(尤其是在創(chuàng)建新項(xiàng)目或?qū)F(xiàn)有軟件遷移到新設(shè)備時(shí)),可以大大降低成本。
《CMSIS到底是什么》介紹了大概介紹了CMSIS。在這里,我們可以使用它提供的微控制器專用頭文件(我們這使用的就是sam.h了),這里提供里外設(shè)寄存器的定義,中斷號(hào)碼等:
#include
PIOA->PIO_PER = (uint32_t)0x01;
我們?cè)谝院蟮某绦虼a中也將使用CMSIS。
三、實(shí)現(xiàn)思路
PIO的引腳是復(fù)用的,但在這里我們直接使用PIO控制器控制引腳的電平就可以了。可以通過(guò)向PIO_SODR、PIO_CODR寫入特定的值來(lái)直接控制引腳的電平。
然后,通過(guò)讓程序執(zhí)行一個(gè)次數(shù)較長(zhǎng)的空循環(huán)就可以實(shí)現(xiàn)延時(shí)功能。
四、代碼
實(shí)現(xiàn)較為簡(jiǎn)單,直接看代碼就可以了(需要運(yùn)行Debug模式下產(chǎn)生的代碼):
#include
int main(void)
{
/* PIO控制器直接控制PA0引腳 */
PIOA->PIO_PER = (uint32_t)0x01;
/* PA0輸出使能 */
PIOA->PIO_OER = (uint32_t)0x01;
/* PA0輸出寫使能 */
PIOA->PIO_OWER = (uint32_t)0x01;
while (1) {
/* 設(shè)置PA0引腳為高電平,燈滅 */
PIOA->PIO_SODR = (uint32_t)0x01;
/* 延遲 */
for (int i=0; i<1024*1024*2; ++i)
;
/* 設(shè)置PA0引腳為高電平,燈亮 */
PIOA->PIO_CODR = (uint32_t)0x01;
for (int i=0; i<1024*1024*2; ++i)
;
}
return 0;
}
五、編譯器優(yōu)化的副作用
上面的示例代碼中,通過(guò)空循環(huán)實(shí)現(xiàn)延遲的語(yǔ)句出現(xiàn)了兩次。很自然的會(huì)想到要將這些語(yǔ)句提出成一個(gè)函數(shù),甚至可以使用一個(gè)參數(shù)來(lái)大致控制延遲時(shí)間的長(zhǎng)短:
void Delay(int num)
{
for (int i = 0; i < 1024 * 1024 * num; ++i );
}
然后試著通過(guò)這個(gè)函數(shù)來(lái)進(jìn)行延遲。很遺憾,再運(yùn)行程序時(shí)我們發(fā)現(xiàn)LED會(huì)一直亮著,而不會(huì)閃爍。即使是在Debug模式下,編譯器也把這個(gè)函數(shù)調(diào)用給優(yōu)化掉。類似的情況也會(huì)出現(xiàn)不少,這給我們對(duì)程序的調(diào)試造成一定的不便。 原因是Atmel Studio默認(rèn)的Debug配置中,使用了O1級(jí)別的優(yōu)化,可以在項(xiàng)目屬性中關(guān)閉它。
我們?cè)囍褂煤陙?lái)實(shí)現(xiàn)這個(gè)“函數(shù)”:
#define Delay(num)
do{
for (int i = 0; i < 1024 * 1024 * (num); ++i );
}while(0)
再運(yùn)行一下,很好,LED又開(kāi)始閃爍了。
程序發(fā)布的時(shí)候,我們一般會(huì)使用Release模式生成代碼。Atmel Studio使用的gcc編譯器果然“不負(fù)眾望”,把這個(gè)空循環(huán)語(yǔ)句直接優(yōu)化掉了。
我們可以使用如下語(yǔ)句阻止編譯器的優(yōu)化:
for (int i = 0; i < 1024 * 1024 * num; ++i )
asm ("");
或者使用volatile關(guān)鍵字:
for (volatile int i = 0; i < 1024 * 1024 * num; ++i ) ;
評(píng)論