chakokuのブログ(rev4)

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抽象化ライブラリを使わず素でBluePillのLEDをチカ

フルスクラッチとは言わないが、抽象化ライブラリを使わず、マイコンの制御レジスタを番地指定で設定して動かしてみる。先人のサンプルをベースに、BluePill(STM32F103C8)でLチカさせてみた。
BulePillのLEDはPC13(GPIO_Cの13)に接続されているので、GPIO_Cの13をL/HさせることでLチカが可能になる。

制御レジスタを番地指定で直接叩いてLEDをチカチカさせるサンプル。STM32のクロック制御部等は全く変更しておらず、デフォルト設定で動いています。クロックについては何がどうなっているのか(クロックはどこから供給されているのか、何MHzなのか、PLLで逓倍?しているのか、してないのか、etc)全く理解していません。

/*
 * LED Blink Test for the STM32F103C8
 * 
 * original source :  Author : Chuck McManis
 * http://robotics.mcmanis.com/src/arm-blink/blink-example.html
 *
 */
#include <stdint.h>

#define GPIOC       0x40011000ul  
#define GPIOC_CRL  (*(uint32_t *)(GPIOC+0x00ul))
#define GPIOC_CRH  (*(uint32_t *)(GPIOC+0x04ul))
#define GPIOC_IDR  (*(uint32_t *)(GPIOC+0x08ul))
#define GPIOC_ODR  (*(uint32_t *)(GPIOC+0x0cul))
#define GPIOC_BSRR (*(uint32_t *)(GPIOC+0x10ul))
#define GPIOC_BRR  (*(uint32_t *)(GPIOC+0x14ul))
#define GPIOC_LCKR (*(uint32_t *)(GPIOC+0x14ul))

#define RCC_BASE      0x40021000ul
#define RCC_APB2ENR  (*(uint32_t *)(RCC_BASE + 0x18ul))
#define GPIOC_ENA     0x01 << 4   // C:bit4

#define GPIOC_13 13
#define GPIOC_8   8
#define OUT10MH 0x01 
#define CNF13_GENPP    0x00000000ul
#define MODE13_OUT10MH OUT10MH << ((GPIOC_13 - GPIOC_8) *4)
#define DELAY_TIME 300000

void wait(int delay_time);

// No exit, just sit and wait
void _exit(int r) {
  while (1) {
    asm("nop");
  }
}

void main() {

  // setup GPIOC PORT
  RCC_APB2ENR = GPIOC_ENA; // Enable clocks to GPIOC
  GPIOC_CRH = CNF13_GENPP | MODE13_OUT10MH;  // set GPIOC_13 as OUTPUT
  GPIOC_BSRR = 1 << GPIOC_13 ; //LED off

  while (1) {
    GPIOC_BRR = 1 << GPIOC_13; // LED on
    wait(DELAY_TIME);

    GPIOC_BSRR = 1 << GPIOC_13 ; //LED off
    wait(DELAY_TIME);
  }
}

void wait(int delay_time){
  unsigned int i = delay_time;
  while(i--){
    asm("nop");
  }
}
void SystemInit() {
  main();
}

■追記
Cで書いたメインルーチンはまぁわかるとして、、ビルドする際にリンカーの動作を決めるlinker scriptがワケ分からない。以下はLチカ用バイナリをビルドするときに使っているlinker script。原作者のChuck McManis氏のをベースに、STM32F103C8に合うようにLENGTHだけ変えて使ってる。なんとなくわかる所もあるけど、こんなに全部の記述は不要と思うのだが、どれを削っていいのかも分からない。

linker script自体はメモリ配置(厳密にはサイズか)ぐらいしか変更しないとはいえ、まったくのBlackBoxというのもどうかと思われ、最低限は理解したい。Linker Scriptの解説記事をメモ
GNU Cを使いこなそう | 株式会社コンピューテックス

/* Linker script to configure memory regions. 
 * Need modifying for a specific board. 
 *   FLASH.ORIGIN: starting address of flash
 *   FLASH.LENGTH: length of flash
 *   RAM.ORIGIN: starting address of RAM bank 0
 *   RAM.LENGTH: length of RAM bank 0
 */
MEMORY
{
  FLASH (rx) : ORIGIN = 0x08000000, LENGTH = 64K  /* 64K */
  RAM (rwx)  : ORIGIN = 0x20000000, LENGTH = 20K  /* 20K */
}

/* Linker script to place sections and symbol values. Should be used together
 * with other linker script that defines memory regions FLASH and RAM.
 * It references following symbols, which must be defined in code:
 *   Reset_Handler : Entry of reset handler
 * 
 * It defines following symbols, which code can use without definition:
 *   __exidx_start
 *   __exidx_end
 *   __copy_table_start__
 *   __copy_table_end__
 *   __zero_table_start__
 *   __zero_table_end__
 *   __etext
 *   __data_start__
 *   __preinit_array_start
 *   __preinit_array_end
 *   __init_array_start
 *   __init_array_end
 *   __fini_array_start
 *   __fini_array_end
 *   __data_end__
 *   __bss_start__
 *   __bss_end__
 *   __end__
 *   end
 *   __HeapLimit
 *   __StackLimit
 *   __StackTop
 *   __stack
 */

ENTRY(Reset_Handler)

SECTIONS
{
    .text :
    {
        KEEP(*(.isr_vector))
        *(.text*)

        KEEP(*(.init))
        KEEP(*(.fini))

        /* .ctors */
        *crtbegin.o(.ctors)
        *crtbegin?.o(.ctors)
        *(EXCLUDE_FILE(*crtend?.o *crtend.o) .ctors)
        *(SORT(.ctors.*))
        *(.ctors)

        /* .dtors */
        *crtbegin.o(.dtors)
        *crtbegin?.o(.dtors)
        *(EXCLUDE_FILE(*crtend?.o *crtend.o) .dtors)
        *(SORT(.dtors.*))
        *(.dtors)

        *(.rodata*)

        KEEP(*(.eh_frame*))
    } > FLASH

    .ARM.extab :
    {
        *(.ARM.extab* .gnu.linkonce.armextab.*)
    } > FLASH

    __exidx_start = .;
    .ARM.exidx :
    {
        *(.ARM.exidx* .gnu.linkonce.armexidx.*)
    } > FLASH
    __exidx_end = .;

    /* To copy multiple ROM to RAM sections,
     * uncomment .copy.table section and,
     * define __STARTUP_COPY_MULTIPLE in startup_ARMCMx.S */

    .copy.table :
    {
        . = ALIGN(4);
        __copy_table_start__ = .;
        LONG (__etext)
        LONG (__data_start__)
        LONG (__data_end__ - __data_start__)
        __copy_table_end__ = .;
    } > FLASH


    /* To clear multiple BSS sections,
     * uncomment .zero.table section and,
     * define __STARTUP_CLEAR_BSS_MULTIPLE in startup_ARMCMx.S */
    .zero.table :
    {
        . = ALIGN(4);
        __zero_table_start__ = .;
        LONG (__bss_start__)
        LONG (__bss_end__ - __bss_start__)
        __zero_table_end__ = .;
    } > FLASH

    __etext = .;

    .data : AT (__etext)
    {
        __data_start__ = .;
        *(vtable)
        *(.data*)

        . = ALIGN(4);
        /* preinit data */
        PROVIDE_HIDDEN (__preinit_array_start = .);
        KEEP(*(.preinit_array))
        PROVIDE_HIDDEN (__preinit_array_end = .);

        . = ALIGN(4);
        /* init data */
        PROVIDE_HIDDEN (__init_array_start = .);
        KEEP(*(SORT(.init_array.*)))
        KEEP(*(.init_array))
        PROVIDE_HIDDEN (__init_array_end = .);


        . = ALIGN(4);
        /* finit data */
        PROVIDE_HIDDEN (__fini_array_start = .);
        KEEP(*(SORT(.fini_array.*)))
        KEEP(*(.fini_array))
        PROVIDE_HIDDEN (__fini_array_end = .);

        KEEP(*(.jcr*))
        . = ALIGN(4);
        /* All data end */
        __data_end__ = .;

    } > RAM

    .bss :
    {
        . = ALIGN(4);
        __bss_start__ = .;
        *(.bss*)
        *(COMMON)
        . = ALIGN(4);
        __bss_end__ = .;
    } > RAM

    .heap (COPY):
    {
        __end__ = .;
        PROVIDE(end = .);
        *(.heap*)
        __HeapLimit = .;
    } > RAM

    /* .stack_dummy section doesn't contains any symbols. It is only
     * used for linker to calculate size of stack sections, and assign
     * values to stack symbols later */
    .stack_dummy (COPY):
    {
        *(.stack*)
    } > RAM

    /* Set stack top to end of RAM, and stack limit move down by
     * size of stack_dummy section */
    __StackTop = ORIGIN(RAM) + LENGTH(RAM);
    __StackLimit = __StackTop - SIZEOF(.stack_dummy);
    PROVIDE(__stack = __StackTop);

    /* Check if data + heap + stack exceeds RAM limit */
    ASSERT(__StackLimit >= __HeapLimit, "region RAM overflowed with stack")
}

■参考URL
ARM Cortex M4 Blink Example -- Chuck's Robotics Notebook
libopencm3: STM32F1