《Cortex-M0权威指南》之Cortex-M0编程入门

嵌入式系统编程入门

微控制器是如何启动的

为了保存编译号的二进制程序代码，大多数的现代微控制器都会包含片上flash存储器。有些微控制器还可能有一个独立的启动ROM，里面装有Bootloader程序。微控制器启动后，再执行flash的用户程序前，Bootloader会首先运行。

在复位流程中，处理器会取出MSP的初始化值和复位向量，然后开始执行复位处理，这些信息都放在一个叫做启动代码的程序文件中。启动代码中的复位处理可能还会旅行初始化的职责，比如时钟控制电路和锁相环PLL的初始化。有些情况下，系统初始化的工作是放在C程序的main()函数中进行的。

对于用C开发的应用程序，在进入主流程之前，启动代码已经开始执行，并且对应用程序用到的变量和内存等进行初始化。启动代码无需编程者担心，C开发工具会将其自动插入程序映像中。

执行完C启动代码后，应用程序就开始执行了，应用程序通常包含下面几个部分：

硬件初始化(如时钟，PLL和外设)

应用程序的处理部分

中断服务程序

另外，应用程序可能会用到C语言库，此时，C编译器/链接器会将所需要的库函数加入编译好的程序映像中。

硬件初始化可能会涉及到一系列的外设、系统控制寄存器和中断控制器。如果在复位处理时没有进行处理，系统时钟控制和PLL此时也需要进行初始化。外设初始化完成后，程序就可以继续执行应用程序部分了。

嵌入式程序设计

应用程序处理流程的实现方式如下：

轮询，如图4-4

中断驱动，如图4-5

轮询和中断组合使用，如图4-6

处理并发任务(操作系统)，如图4-7

对于复杂的应用程序，可以使用实时操作系统(RTOS)。RTOS将处理器时间划分为多个时间片，在有多个应用进程运行时，只有一个进程会获得时间片。使用RTOS，需要有定时器产生周期性的中断请求，当一个时间片的时间到时，RTOS的任务调度器会由定时器中断触发，调度器判断是否需要执行上下文切换。如果需要进行上下文切换，调度器会暂停当前执行的任务，并切换到下一个准备就绪的任务。

输入和输出

在许多嵌入式系统中，输入或输出可能会局限与简单的电子接口，如uart、IO、LCD、SD卡等，这些接口由微控制器的外设控制。

Cortex-M0的寄存器映射到了系统空间，并且它们还控制这外设，外设的典型初始化步骤如下：

配置时钟控制回路，使能外设的时钟信号，如果有必要的话，初始化相应的引脚。在许多低功耗控制器中，时钟信号被分为了多路，而且为了降低功耗，它们可以单独开关。大多数时钟信号默认都是关闭的，配置外设前需要使能相应的时钟。有些情况下，还可能需要使能外设总线系统的时钟。

配置IO口。大多数控制器的引脚都是复用的，需要对IO引脚进行相应的功能配置。

配置外设。大多数外设有自己的控制寄存器，为了确保外设工作正常，需要对寄存器进行配置。

配置中断。如果外设操作需要中断处理，需要配置中断控制器(NVIC)。

开发流程

在嵌入式开发中，可以使用C、汇编、C和汇编混合编程。程序代码的生成流程如下图所示。

C/汇编通过对应的编译器生成相应的目标文件，链接器脚本加载分散的目标文件生成可执行映像。

混合编程的实现是因为C编译器提供了内联汇编器，以便在C程序文件中内联汇编代码。

C和汇编的选择

程序映像详解

Cortex-M0的程序映像一般包括以下几部分:

向量表

C启动代码

程序代码(应用程序代码和数据)

C库代码(C库函数的程序代码，链接时插入)