裸机程序开发之LED程序

以下代码段实现了一个简单的LED显示程序,程序比较简单，共53行。

1 #include "def.h"

2 #include "option.h"

3 #include "2440addr.h"

4 #include "2440lib.h"

5 #include "2440slib.h"

7 void dely(U32 tt)

8 {

9 U32 i;

10 for(;tt>0;tt--)

11 {

12 for(i=0;i<10000;i++){}

13 }

14 }

16 int Main(int argc, char **argv)

17 {

18 int i;

19 U8 key;

20 U32 mpll_val=0;

21 int data;

23 mpll_val = (92<<12)|(1<<4)|(1);

25 //init FCLK=400M, so change MPLL first

26 ChangeMPllValue((mpll_val>>12)&0xff, (mpll_val>>4)&0x3f, mpll_val&3);

27 ChangeClockDivider(key, 12);

29 //ChangeClockDivider(1,1); // 1:2:4 FCLK:HCLK:PCLK

30 // rCLKDIVN=0x4; // 1:4:4

31 //ChangeMPllValue(82,2,1); //FCLK=135.0Mhz

32 //ChangeMPllValue(82,1,1); //FCLK=180.0Mhz

33 //ChangeMPllValue(161,3,1); //FCLK=202.8Mhz

34 //ChangeMPllValue(117,1,1); //FCLK=250.0Mhz

35 //ChangeMPllValue(122,1,1); //FCLK=260.0Mhz

36 //ChangeMPllValue(125,1,1); //FCLK=266.0Mhz

37 //ChangeMPllValue(127,1,1); //FCLK=270.0Mhz

39 MMU_DisableICache();

40 MMU_DisableDCache();

42 rGPBCON = 0x155555;

44 data = 0x06;

45 while(1)

46 {

47 rGPBDAT = (data<<5);

48 dely(120);

49 data =~data;

50 }

52 return 0;

53 }

以下将对代码进行详细说明

Line26 ChangeMPllValue的函数原型为：

void ChangeMPllValue(int mdiv,int pdiv,int sdiv)

{

rMPLLCON = (mdiv<<12) | (pdiv<<4) | sdiv;

}

图3-1.时钟信号生成器模块图

MPLLCON为PLL控制寄存器。PLL全称为PHASE LOCKED LOOP。在S3C2440A中PLL分为两种：MPLL和UPLL。MPLL进一步处理可以拆分成多个时钟信号(FCLK,HCLK,PCLK)，可以给ARM920T核、外设提供时钟信号，UPLL为USB专用。

FCLK用于ARM920T核心，正常情况下FCLK=MPLL。

HCLK用于AHB总线，用于ARM920T核心，内存控制器，内部控制器，LCD控制器，DMA和USB主机模块。

PCLK用于APS总线，使用到的外设有看门狗，IIS总线，I2C总线，PWM定时器，MMC接口，ADC，UART，GPIO，RTC和SPI。

图3-2.上电复位流程(外部时钟信号源为晶振)

在图3-2中可看出时钟信号在系统上电复位过程中的行为。上电后的几毫秒内晶振开始起振。在OSC（XTIpll）时钟稳定后释放nRESET，PLL开始根据默认的PLL配置进行操作。但是，众所周知，PLL上电复位后会不稳定，因此在软件重新配置PLLCON之前，将Fin直接发送到FCLK而不是Mpll（PLL输出）。即使用户不想在复位后更改PLLCON寄存器的默认值，用户也应通过软件将相同的值写入PLLCON寄存器。只有在软件为PLL配置了新的频率信号值之后，PLL才会执行锁定操作。然后使用新的频率重新启动。锁定时间结束后，可以立即将FCLK配置为PLL输出（Mpll）。

图3-3. PLL (Phase-Locked Loop)模块图

时钟发生器内的MPLL控制电路，可将输出信号与参考输入信号（频率和相位）进行同步。在本应用中，它包括以下基本模块，如3-3图所示：电压受控振荡器（VCO）产生与输入直流电压成比例的输出频率，分频器P进行分频动作，将输入频率（Fin）除以p，分频器M将VCO输出频率除以m，输入到相位频率检测器（PFD），分频器S将VCO输出频率除以“s”，即Mpll（输出MPLL模块的频率），相位差检测器，电荷泵和环路滤波器。输出时钟频率Mpll通过以下公式与参考输入时钟频率Fin相关：

Mpll = (2*m * Fin) / (p * 2^s)

m = M (除数M的值)+ 8, p = P (除数P的值) + 2

时钟发生器内的UPLL在各个方面都与MPLL相似。

rMPLLCON展开宏后可知道就是MPLLCON寄存器。

将代码中的值带入上面两个公式,M=92,P=1,S=1,开发板使用的晶振是12MHz，Fin=12MHz：

m=M+8=92+8=100;

p=P+2=1+2=3;

Mpll= (2*m * Fin) / (p * 2^s)=(2*100*12)/((1+2)*2^1)=400MHz。刚好和cpu的主频一致。

接来下我们看代码Line27, ChangeClockDivider(0, 12)对应的原型为：

void ChangeClockDivider(int hdivn_val,int pdivn_val)

{

int hdivn=2, pdivn=0;

// hdivn_val (FCLK:HCLK)ratio hdivn

// 11 1:1 (0)

// 12 1:2 (1)

// 13 1:3 (3)

// 14 1:4 (2)

// pdivn_val (HCLK:PCLK)ratio pdivn

// 11 1:1 (0)

// 12 1:2 (1)

switch(hdivn_val) {

case 11: hdivn=0; break;

case 12: hdivn=1; break;

case 13:

case 16: hdivn=3; break;

case 14:

case 18: hdivn=2; break;

}

switch(pdivn_val) {

case 11: pdivn=0; break;

case 12: pdivn=1; break;

}

rCLKDIVN = (hdivn<<1) | pdivn;

//Uart_Printf("rCLKDIVN:%x]\n", rCLKDIVN);

switch(hdivn_val) {

case 16: // when 1, HCLK=FCLK/6.

rCAMDIVN = (rCAMDIVN & ~(3<<8)) | (1<<8);

break;

case 18: // when 1, HCLK=FCLK/8.

rCAMDIVN = (rCAMDIVN & ~(3<<8)) | (1<<9);

break;

}

//Uart_Printf("rCAMDIVN:%x]\n", rCAMDIVN);

if(hdivn!=0)

MMU_SetAsyncBusMode();

else

MMU_SetFastBusMode();

}

上述代码中，经简单计算可知hdivn=2, pdivn=1。

rCLKDIVN对应CLKDIVN(CLOCK DIVIDER CONTROL)寄存器

rCAMDIVN对应CAMDIVN(CAMERA CLOCK DIVIDER)寄存器

根据上表可知，PCLK=HCLK/2, HCLK=FCLK/4。上面代码MPLLCON寄存器设置后，PCLK=MPLL=400MHz, HCLK=100MHz, PCLK=50MHz

ChangeClockDivider函数最后调用了MMU_SetAsyncBusMode，其依据是S3C2440芯片的官方手册要求：

如果HDIVN不为0，则必须将CPU总线模式从快速总线模式更改为异步模式总线模式，请按照以下指令进行操作（S3C2440不支持同步总线模式）。

MMU_SetAsyncBusMode

mrc p15,0,r0,c1,c0,0

orr r0,r0,#R1_nF:OR:R1_iA

mcr p15,0,r0,c1,c0,0

接着我们回到Main函数。MMU_DisableICache和MMU_DisableDCache是对MMU的操作，此处我们忽略，后续章节再做解释。

rGPBCON = 0x155555; rGPBDAT = (data<<5);

rGPBCON对应GPBCON寄存器，用于控制端口B的IO引脚。0x155555对应的2进制为0101010101010101010101，将所有端口B的引脚设置为输出模式。rGPBDAT对应GPBDAT寄存器，是端口B的IO数据寄存器。

LED对应的原理图，LED1~4对应的引脚分别为GPB5,GPB6,GPB7,GPB8。

Main函数最后是一个while死循环，不断地改变GPBDAT数据，从而改变LED的亮灭。Dely为延时函数，作用是让人眼能够观察到LED亮灭的变化过程。

至此，程序结束。

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