手把手教你RISC-V CPU 工程與實踐（下）

第 1章　開源蜂鳥E203 MCU總體介紹　1
1．1　蜂鳥E203 MCU的系統(tǒng)結構和特性　1
1．2　蜂鳥E203 MCU的存儲資源　2
1．2．1　片上存儲資源　2
1．2．2　片外Flash存儲資源　2
1．3　蜂鳥E203 MCU的外設資源　3
1．4　蜂鳥E203 MCU的地址分配　3
1．5　蜂鳥E203 MCU的時鐘域劃分　4
1．6　蜂鳥E203 MCU的電源域劃分　5
1．7　蜂鳥E203 MCU的低功耗模式　5
1．8　蜂鳥E203 MCU的全局復位　6
1．9　蜂鳥E203 MCU的上電流程控制　7
1．10　蜂鳥E203 MCU的頂層引腳　7
1．11　蜂鳥E203 MCU的GPIO復用功能　8
1．12　蜂鳥E203 MCU的中斷處理　9
1．12．1　蜂鳥E203處理器核的異常和中斷處理　9
1．12．2　蜂鳥E203處理器核的中斷接口　11
1．12．3　CLINT模塊生成計時器中斷和軟件中斷　12
1．12．4　PLIC管理多個外部中斷　13
第 2章　開源蜂鳥E203 MCU的外設　17
2．1　蜂鳥E203 MCU的外設概述　17
2．2　PLIC　17
2．3　CLINT　18
2．4　LCLKGEN　18
2．4．1　LCLKGEN簡介　18
2．4．2　LCLKGEN的寄存器　18
2．5　HCLKGEN　18
2．5．1　HCLKGEN簡介　18
2．5．2　HCLKGEN的寄存器　19
2．6　GPIO　19
2．6．1　GPIO的功能　19
2．6．2　GPIO的寄存器　19
2．6．3　I/O結構和IOF模式　20
2．6．4　MCU各外設復用GPIO引腳　20
2．6．5　GPIO中斷　21
2．6．6　GPIO_PADDIR寄存器　21
2．6．7　GPIO_PADIN寄存器　21
2．6．8　GPIO_PADOUT寄存器　21
2．6．9　GPIO_INTTEN寄存器　22
2．6．10　GPIO_INTTYPE0和GPIO_INTTYPE1寄存器　22
2．6．11　GPIO_INTSTATUS寄存器　22
2．6．12　GPIO_IOFCFG寄存器　22
2．7　SPI　22
2．7．1　SPI的背景知識　22
2．7．2　SPI的特性　25
2．7．3　SPI的寄存器　25
2．7．4　SPI數(shù)據(jù)線　26
2．7．5　QSPI0的寄存器配置　26
2．7．6　QSPI1和QSPI2的寄存器配置　38
2．8　I2C　41
2．8．1　I2C的背景知識　41
2．8．2　I2C的功能　42
2．8．3　I2C的寄存器　43
2．8．4　I2C的接口數(shù)據(jù)線　43
2．8．5　I2C_PRE寄存器　43
2．8．6　I2C_CTR寄存器　44
2．8．7　I2C_TX寄存器和I2C_RX寄存器　44
2．8．8　I2C_CMD寄存器　45
2．8．9　I2C_STATUS寄存器　45
2．8．10　I2C的常用操作序列　46
2．9　UART　48
2．9．1　UART的背景知識　48
2．9．2　UART的特性和功能　49
2．9．3　UART的寄存器　49
2．9．4　UART的接口數(shù)據(jù)線　50
2．9．5　UART_DLL寄存器和UART_DLM寄存器　50
2．9．6　UART_RBR寄存器　51
2．9．7　UART_THR寄存器　51
2．9．8　UART_FCR寄存器　52
2．9．9　UART_LCR寄存器　52
2．9．10　UART_LSR寄存器　53
2．9．11　UART_IER寄存器　53
2．9．12　UART_IIR寄存器　54
2．10　PWM　54
2．10．1　PWM的背景知識　54
2．10．2　PWM的功能和特性　54
2．10．3　PWM的寄存器　55
2．10．4　PWM模塊的輸出信號　55
2．10．5　TIMx_CMD（x=0，1，2，3）寄存器　55
2．10．6　TIMx_CFG（x=0，1，2，3）寄存器　56
2．10．7　TIMx_TH（x=0，1，2，3）寄存器　57
2．10．8　TIMx_CH0_TH（x=0，1，2，3）寄存器　57
2．10．9　TIMx_CH1_TH（x=0，1，2，3）寄存器　58
2．10．10　TIMx_CH2_TH（x=0，1，2，3）寄存器　58
2．10．11　TIMx_CH3_TH（x=0，1，2，3）寄存器　59
2．10．12　TIMx_CNT（x=0，1，2，3）寄存器　60
2．10．13　PWM_ENT_CFG寄存器　60
2．10．14　PWM_TIMER_EN寄存器　61
2．11　WDT　62
2．11．1　WDT的背景知識　62
2．11．2　WDT的特性、功能和結構　62
2．11．3　WDT的寄存器　63
2．11．4　通過WDOGCFG寄存器對WDT進行配置　63
2．11．5　WDT的計數(shù)器計數(shù)值寄存器—WDOGCOUNT　64
2．11．6　通過WDOGKEY寄存器解鎖　65
2．11．7　通過WDOGFEED寄存器“喂狗”　65
2．11．8　WDT的計數(shù)器比較值寄存器—WDOGS　66
2．11．9　通過WDOGCMP寄存器配置閾值　66
2．11．10　WDT產(chǎn)生全局復位　66
2．11．11　WDT產(chǎn)生中斷　67
2．12　RTC　67
2．12．1　RTC的背景知識　67
2．12．2　RTC的特性、功能和結構　67
2．12．3　RTC的寄存器　68
2．12．4　通過RTCCFG寄存器進行配置　68
2．12．5　RTC的計數(shù)器計數(shù)值寄存器—RTCHI/RTCLO　69
2．12．6　RTC的計數(shù)器比較值寄存器—RTCS　70
2．12．7　通過RTCCMP寄存器配置閾值　70
2．12．8　RTC產(chǎn)生中斷　70
2．13　PMU　70
2．13．1　PMU的背景知識　70
2．13．2　PMU的特性、功能和結構　71
2．13．3　PMU的寄存器　72
2．13．4　通過PMUKEY寄存器解鎖　72
2．13．5　通過PMUSLEEP寄存器進入休眠模式　73
2．13．6　通過PMUSLEEPI0～PMUSLEEPI7寄存器配置休眠指令序列　73
2．13．7　通過PMUBACKUP系列寄存器保存關鍵信息　75
2．13．8　通過PMUIE寄存器設置喚醒條件　75
2．13．9　通過PMUWAKEUPI0～PMUWAKEUPI7寄存器配置喚醒指令序列　76
2．13．10　通過PMUCAUSE寄存器查看喚醒原因　77
第3章　開源蜂鳥E203 MCU硬件開發(fā)平臺　78
3．1　Nuclei FPGA開發(fā)板　78
3．1．1　Nuclei DDR200T開發(fā)板簡介　79
3．1．2　Nuclei DDR200T開發(fā)板的硬件功能模塊　80
3．1．3　蜂鳥E203 MCU的功能引腳分配　88
3．2　蜂鳥JTAG調(diào)試器　89
3．3　總結　90
第4章　軟件編譯過程　91
4．1　GCC工具鏈　91
4．1．1　GCC工具鏈簡介　91
4．1．2　binutils　92
4．1．3　C運行庫　93
4．1．4　GCC命令行選項　94
4．2　準備工作　94
4．2．1　安裝Linux　94
4．2．2　準備HelloWorld程序　94
4．3　編譯過程　95
4．3．1　預處理　95
4．3．2　編譯　96
4．3．3　匯編　96
4．3．4　鏈接　97
4．3．5　一步到位的編譯　99
4．4　ELF文件　99
4．4．1　ELF文件的種類　99
4．4．2　ELF文件的段　100
4．4．3　查看ELF文件　100
4．4．4　反匯編　101
4．5　嵌入式系統(tǒng)編譯的特殊性　102
4．6　總結　103
第5章　嵌入式開發(fā)的特點與RISC-V GCC工具鏈　104
5．1　嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的特點　104
5．1．1　交叉編譯和遠程調(diào)試　104
5．1．2　移植newlib或newlib-nano作為C運行庫　105
5．1．3　引導程序以及中斷和異常處理　106
5．1．4　嵌入式系統(tǒng)的鏈接腳本　106
5．1．5　減小代碼規(guī)?！?06
5．1．6　支持printf()函數(shù)　107
5．1．7　提供板級支持包　107
5．2　RISC-V GNU工具鏈　108
5．2．1　RISC-V GNU工具鏈的獲取　108
5．2．2　RISC-V GCC工具鏈的“-march”和“-mabi”選項　109
5．2．3　RISC-V GCC工具鏈的“-mcmodel”選項　113
5．2．4　RISC-V GCC工具鏈的預定義的宏　114
5．2．5　RISC-V GNU工具鏈的使用實例　115
第6章　RISC-V匯編語言程序設計　116
6．1　匯編語言概述　116
6．2　RISC-V匯編程序概述　117
6．3　RISC-V匯編偽指令　118
6．4　RISC-V匯編程序偽操作　118
6．5　RISC-V匯編程序示例　122
6．5．1　標簽　122
6．5．2　宏　122
6．5．3　定義常數(shù)及其別名　122
6．5．4　立即數(shù)賦值　123
6．5．5　標簽地址賦值　123
6．5．6　設置浮點數(shù)舍入模式　124
6．5．7　完整實例　124
6．6　在C/C++程序中嵌入?yún)R編程序　125
6．6．1　GCC內(nèi)聯(lián)匯編簡介　126
6．6．2　GCC內(nèi)聯(lián)匯編的“輸出操作數(shù)”和“輸入操作數(shù)”部分　127
6．6．3　GCC內(nèi)聯(lián)匯編的“可能影響的寄存器或存儲器”部分　128
6．6．4　GCC內(nèi)聯(lián)匯編實例1　128
6．6．5　GCC內(nèi)聯(lián)匯編實例2　129
6．6．6　小結　130
6．7　在匯編程序中調(diào)用C/C++語言中的函數(shù)　130
6．8　總結　131
第7章　開源蜂鳥E203 MCU的軟件開發(fā)平臺　132
7．1　HBird SDK概述　132
7．2　HBird SDK的目錄結構　133
7．3　HBird SDK的底層實現(xiàn)解析　134
7．3．1　移植了newlib的樁函數(shù)　134
7．3．2　支持了printf()函數(shù)　135
7．3．3　提供系統(tǒng)鏈接腳本　136
7．3．4　系統(tǒng)啟動引導程序　140
7．3．5　系統(tǒng)中斷和異常處理　145
7．3．6　使用newlib-nano減小代碼規(guī)模　149
7．4　HBird SDK的使用　150
7．4．1　HBird SDK的環(huán)境配置與工具鏈安裝　150
7．4．2　HBird SDK的運行　154
第8章　集成開發(fā)環(huán)境——Nuclei Studio　158
8．1　Nuclei Studio的簡介、下載與啟動　158
8．1．1　Nuclei Studio簡介　158
8．1．2　Nuclei Studio的下載與啟動　158
8．2　使用Nuclei Studio進行蜂鳥E203MCU的開發(fā)　160
第9章　初試蜂鳥E203 MCU開發(fā)　168
9．1　蜂鳥E203 MCU在Nuclei DDR200T開發(fā)板中的實現(xiàn)　168
9．2　蜂鳥調(diào)試器的驅(qū)動程序的安裝和蜂鳥調(diào)試器的設置　175
9．3　基于HBird SDK運行HelloWorld程序　177
9．3．1　將程序下載至DDR200T開發(fā)板　177
9．3．2　將程序在DDR200T開發(fā)板上運行　178
9．3．3　將程序在DDR200T開發(fā)板上調(diào)試　180
9．4　基于Nuclei Studio運行HelloWorld程序　183
9．4．1　將程序下載至DDR200T開發(fā)板　183
9．4．2　將程序在DDR200T開發(fā)板上運行　186
9．4．3　將程序在DDR200T開發(fā)板上調(diào)試　187
第 10章　Benchmark實驗　190
10．1　實驗目的　190
10．2　實驗準備　190
10．3　實驗原理　190
10．3．1　Dhrystone簡介　191
10．3．2　Dhrystone示例程序　193
10．3．3　CoreMark簡介　194
10．3．4　CoreMark示例程序　195
10．4　實驗步驟　196
10．4．1　在HBird SDK中運行Dhrystone示例程序　196
10．4．2　在Nuclei Studio中運行Dhrystone示例程序　198
10．4．3　在HBird SDK中運行CoreMark示例程序　200
10．4．4　在Nuclei Studio中運行CoreMark示例程序　202
第 11章　內(nèi)聯(lián)匯編實驗　205
11．1　實驗目的　205
11．2　實驗準備　205
11．3　實驗原理　205
11．3．1　在C/C++程序中嵌入?yún)R編程序　205
11．3．2　內(nèi)聯(lián)匯編示例程序　206
11．4　實驗步驟　206
11．4．1　在HBird SDK中運行內(nèi)聯(lián)匯編示例程序　206
11．4．2　在Nuclei Studio中運行內(nèi)聯(lián)匯編示例程序　208
第 12章　GPIO實驗　213
12．1　實驗目的　213
12．2　實驗準備　213
12．3　實驗原理　213
12．3．1　GPIO簡介　213
12．3．2　GPIO示例程序　214
12．4　實驗步驟　215
12．4．1　在HBird SDK中運行GPIO示例程序　215
12．4．2　在Nuclei Studio中運行GPIO示例程序　216
第 13章　PWM實驗　220
13．1　實驗目的　220
13．2　實驗準備　220
13．3　實驗原理　220
13．3．1　PWM簡介　220
13．3．2　PWM示例程序　221
13．4　實驗步驟　222
13．4．1　在HBird SDK中運行PWM示例程序　222
13．4．2　在Nuclei Studio中運行PWM示例程序　224
第 14章　SPI實驗　227
14．1　實驗目的　227
14．2　實驗準備　227
14．3　實驗原理　227
14．3．1　SPI簡介　227
14．3．2　SPI示例程序　228
14．4　實驗步驟　229
14．4．1　在HBird SDK中運行SPI示例程序　229
14．4．2　在Nuclei Studio中運行SPI示例程序　231
第 15章　I2C實驗　235
15．1　實驗目的　235
15．2　實驗準備　235
15．3　實驗原理　235
15．3．1　I2C簡介　235
15．3．2　I2C示例程序　236
15．4　實驗步驟　237
15．4．1　在HBird SDK中運行I2C示例程序　237
15．4．2　在Nuclei Studio中運行I2C示例程序　238
第 16章　中斷相關實驗　243
16．1　實驗目的　243
16．2　實驗準備　243
16．3　實驗原理　243
16．3．1　計時器中斷和軟件中斷　243
16．3．2　計時器中斷和軟件中斷示例程序　244
16．3．3　外部中斷　244
16．3．4　外部中斷示例程序　245
16．4　實驗步驟　246
16．4．1　在HBird SDK中運行計時器中斷與軟件中斷示例程序　246
16．4．2　在Nuclei Studio中運行計時器中斷與軟件中斷示例程序　247
16．4．3　在HBird SDK中運行外部中斷示例程序　249
16．4．4　在Nuclei Studio中運行外部中斷示例程序　251
第 17章　FreeRTOS的移植與示例程序運行　253
17．1　RTOS概述　253
17．1．1　RTOS的定義　253
17．1．2　基于RTOS的開發(fā)與裸機開發(fā)　254
17．2　常用的實時操作系統(tǒng)　254
17．3　FreeRTOS概述　255
17．4　FreeRTOS在蜂鳥E203 MCU中的移植　257
17．5　FreeRTOS示例程序的運行　261
17．5．1　FreeRTOS示例程序　261
17．5．2　在HBird SDK中運行FreeRTOS示例程序　261
17．5．3　在Nuclei Studio中運行FreeRTOS示例程序　262
第 18章　獲取更多資源　265
18．1　開源蜂鳥E203 MCU文檔資源　265
18．2　開源蜂鳥E203 MCU嵌入式開發(fā)實驗　265
18．3　開源蜂鳥E203處理器教學資源　266
18．4　開源蜂鳥E203論壇　266