Nous nous moquerons du microcircuit GD32VF103CBT6, qui est un analogue du bien connu STM32F103, avec une petite mais importante différence: au lieu du cœur ARM, il utilise le cœur RISC-V. Comment cela nous menace, en tant que programmeurs, essayons de le comprendre.
Je vais brièvement énumérer les caractéristiques du contrôleur:
• Tension d'alimentation: 2,6 - 3,6 V
• Fréquence d'horloge maximale: 108 MHz
• Taille de la ROM (flash): 128 ko
• Taille de la RAM (ram): 32 ko
• Taille des registres de sauvegarde (sauvegardés après réinitialisation): 42 x 16 bits = 84 octets.
• ADC + DAC: 2 morceaux d'ADC avec 10 canaux et 12 bits chacun plus 2 DAC de 12 bits.
• Bien sûr, un tas d'autres périphériques comme les minuteries, SPI, I2C, UART, etc.
, — … , , .
, , : https://github.com/COKPOWEHEU/GD32VF103_tutor
-1.
— . -, : , , ? . -, . , UART. , , .
— , , , ( PA0 — PA7 , PB8 — PB15 ). usb (, usb-uart), , , 3.3 .
UART, . «» , , Rx Tx. « » , .
, Boot0 Boot1 .
.
0.
IDE. : , .
. , , GigaDevice .
| gcc-riscv64-unknown-elf | |
| stm32flash, dfu-util | bootloader |
| kicad | |
| screen | UART |
. :
(1). JTAG — , .
(2). Bootloader.UART — Boot0 , ( , ), stm32flash (, , !)
$ stm32flash /dev/ttyUSB0 -w firmware.bin
Boot0 , ( )
(3). Bootloader.USB — , stm32flash dfu-util:
$ dfu-util -a 0 -d 28e9:0189 -s 0x08000000 -D firmware.bin
, USB , RC-, USB .
, dfu-util . - . , . Boot0 , Bootloader, Boot1. , .
0,5. ?
stm32f103 . , SPI DMA ( !) .
, GigaDevice , STMicroelectronics, . . :
| GD32VF103 | STM32F103 |
|---|---|
| RCU_APB2EN |= RCU_APB2EN_SPI0EN; | RCC->APB2ENR |= RCC_APB2ENR_SPI1EN; |
| SPI_DATA(SPI_NAME) = data; | SPI1->DR = data; |
| DMA_CHCNT(LCD_DMA, LCD_DMA_CHAN) = size; | DMA1_Channel3->CNDTR = size; |
RISCV SPI_DATA , SPI. ! - SPI0, DMA0 2 .
(https://habr.com/ru/post/496046/ : https://github.com/COKPOWEHEU/stm32f103_ili9341_models3D) :
: https://github.com/COKPOWEHEU/RISCV-ili9341-3D
1.
, -, — , — . ( , !).
. , -, . RCU_APB2EN ( 0x40021018) RCU_APB2EN_PxEN, x — . , PB5 — PB7 RCU_APB2EN_PBEN (3- , 0x8). .
la a5, 0x40021018 lw a4, 0(a5) ori a4, a4, 8 sw a4, 0(a5)
a4, a5 , . .
, . , :
.equ RCU_APB2EN, 0x40021018 .equ RCU_APB2EN_PBEN, (1<<3) //RCU_APB2EN |= RCU_APB2EN_PBEN la a5, RCU_APB2EN lw a4, 0(a5) ori a4, a4, RCU_APB2EN_PBEN sw a4, 0(a5)
. - , - , . , GPIO_CTL. - 16, 64 , 32-. STmicroelectronics . B GPIOB_CTL0 GPIOB_CTL1: PB0 — PB7, PB8 — PB15. 16 , ( ). , 5 — 7 , 0 1:
.equ GPIOB_CTL0, 0x40010C00 .equ GPIO_MASK, 0b1111 .equ GPIO_PP_50MHz, 0b0011 .equ RLED, 5 .equ YLED, 6 .equ GLED, 7 .equ SBTN, 0 .equ RBTN, 1
, 4 GPIOB_CTL0: [0, 1, 2, 3], [4, 5, 6, 7]. , 5- , , [20, 21, 22, 23]. , . , :
GPIOB_CTL0 = (GPIOB_CTL0 &~(0b1111<<(RLED*4))) | 0b0011 << (RLED*4);
4 , . , , :
la a5, GPIOB_CTL0 lw a4, 0(a5) la a6, ~(GPIO_MASK << (RLED*4)) and a3, a4, a6 la a4, (GPIO_PP_50MHz << (RLED*4)) or a4, a4, a3 sw a4, 0(a5)
. , . 0 1, - . GPIOB_OCTL, , XOR` 5- . .
.equ RCU_APB2EN, 0x40021018 .equ RCU_APB2EN_PBEN, (1<<3) .equ GPIOB_CTL0, 0x40010C00 .equ GPIO_MASK, 0b1111 .equ GPIO_PP_50MHz, 0b0011 .equ GPIOB_OCTL, 0x40010C0C .equ RLED, 5 .equ YLED, 6 .equ GLED, 7 .equ SBTN, 0 .equ RBTN, 1 .text .global _start _start: //RCU_APB2EN |= RCU_APB2EN_PBEN la a5, RCU_APB2EN lw a4, 0(a5) ori a4, a4, RCU_APB2EN_PBEN sw a4, 0(a5) //GPIOB_CTL0 = (GPIOB_CTL0 & (0b1111<<RLED*4)) | 0b0011 << (RLED*4) la a5, GPIOB_CTL0 lw a4, 0(a5) la a6, ~(GPIO_MASK << (RLED*4)) and a3, a4, a6 la a4, (GPIO_PP_50MHz << (RLED*4)) or a4, a4, a3 sw a4, 0(a5) MAIN_LOOP: //GPIO_OCTL(GPIOB) ^= (1<<RLED) la a5, GPIOB_OCTL lw a4, 0(a5) xori a4, a4, (1<<RLED) sw a4, 0(a5) //sleep la a5, 200000 sleep: addi a5, a5, -1 bnez a5, sleep j MAIN_LOOP
200000 . .
, OCTL , --. ( ), . GPIOx_BOP: 16 OCTL 0, — 1. GPIOx_BC, BOP, . . , . .
.equ GPIOB_BOP, 0x40010C10 … la a5, GPIOB_BOP la a4, (1<<YLED) | (1<<RLED*16) sw a4, 0(a5)
, .
, , OCTL`.
gcc:
$ riscv64-unknown-elf-gcc -march=rv32imac -mabi=ilp32 -mcmodel=medany -nostdlib main.S -o main.elf
, -nostdlib ( ) ` . . , , ( , ), :
$ riscv64-unknown-elf-objcopy -O binary main.elf main.bin $ riscv64-unknown-elf-objdump -D -S main.elf > main.lss $ stm32flash /dev/ttyUSB0 -w main.bin
makefile.
, COM USB . , , dialout. USB dfu-utils, udev 28e9:0189.
2.
- , GPIOB_ISTAT, , . . , :
.equ GPIO_MASK, 0b1111 # #input .equ GPIO_ANALOG, 0b0000 # .equ GPIO_HIZ, 0b0100 # .equ GPIO_PULL, 0b1000 # .equ GPIO_RESERVED, 0b1100 # , #output, GPIO, .equ GPIO_PP10, 0b0001 # push-pull , 10 .equ GPIO_PP2, 0b0010 # -//- 2 .equ GPIO_PP50, 0b0011 # -//- 50 .equ GPIO_OD10, 0b0101 # open-drain , 10 .equ GPIO_OD2, 0b0110 # -//- 2 .equ GPIO_OD50, 0b0111 # -//- 50 #output, AFIO — , .equ GPIO_APP10, 0b1001 # push-pull , 10 .equ GPIO_APP2, 0b1010 # -//- 2 .equ GPIO_APP50, 0b1011 # -//- 50 .equ GPIO_AOD10, 0b1101 # open-drain , 10 .equ GPIO_AOD2, 0b1110 # -//- 2 .equ GPIO_AOD50, 0b1111 # -//- 50
push-pull , , . 0, 1 GPIOx_OCTL. open-drain , , . 0, . « » , , I2C . OCTL. pull-up, pull-down , (pull-up), (pull-down). GPIOx_OCTL. . , . , . .
3.
. . , . , . :
| zero | x0 | n/a | |
| ra | x1 | ||
| sp | x2 | Stack pointer, | |
| gp, tp | x3, x4 | . | n/a |
| t0-t6 | x5-x7, x28-x31 | ||
| s0-s11 | x8, x9, x18-x27 | ||
| a0-a7 | x10-x17 | ||
| a0, a1 | x10, x11 |
zero , , . /dev/zero /dev/null
ra sp - .
gp tp . , . , .
t0 — t6 . , .
s0 — s11 . — - .
a0 — a7 . , , . , a0 a1, .
, , . 200`000 , . . ( ) . , a0. a1 — a7 t0 — t6, . , .
, , . ? ra, (jal, jalr call, ) , . , , , ra jr ra ret. , a5 a0:
... la a0, 200000 call sleep ... sleep: addi a0, a0, -1 bnez a0, sleep ret
4.
, ? , . , ?
, , , . , , - . : , , , , — , . . , , .
, .
: , . sp. GD32VF103 0x2000'0000 32 , 0x2000'8000, .
, 0x12, 0x34 0x56, . :
| 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | |
|---|---|---|---|---|---|
| 0x2000`8000 | ← sp | ||||
| 0x2000`7FFF | 0x12 ← sp | 0x12 | 0x12 | 0x12 | |
| 0x2000`7FFE | 0x34 ← sp | 0x34 | 0x34 ← sp | ||
| 0x2000`7FFD | 0x56 ← sp |
, 4 0x56 , «» .
, . , RISC-V , . , , 4- 0x2000'0002 — 0x2000'0000 0x2000'0004. , — , 4-, 4- .
— . , . , , , . , sp. , ( ) . , , , , . : ( sp) . : — sp.
, :
.macro push val addi sp, sp, -4 sw \val, 0(sp) .endm .macro pop val lw \val, 0(sp) addi sp, sp, 4 .endm
, sp :
la sp, 0x20008000
, sleep -, :
sleep: push ra push s0 mv s0, a0 sleep_loop: addi s0, s0, -1 bnez s0, sleep_loop pop s0 pop ra ret
, sleep : a0. … , ! - . , , . , .
push pop, , sp 4 . ! - . , , , , sp. , :
func: addi sp, sp, -16 sw ra, 12(sp) sw s0, 8(sp) sw s1, 4(sp) sw s2, 0(sp) … lw s2, 0(sp) lw s1, 4(sp) lw s0, 8(sp) lw ra, 12(sp) addi sp, sp, 16 ret
, «» , , , , , . — sp , sp . , fp — frame pointer ( s0, ). sp, . sp, , , fp , .
, 5 ra, fp , , s1, s2 s3. :
func: addi sp, sp, -10*4 sw fp, 0(sp) addi fp, sp, 10*4 sw ra, -9*4(fp) sw s1, -8*4(fp) sw s2, -7*4(fp) sw s3, -6*4(fp) sw zero, -5*4(fp) # — data[0] sw zero, -4*4(fp) # — data[1] sw zero, -3*4(fp) # — data[2] sw zero, -2*4(fp) # — data[3] sw zero, -1*4(fp) # — data[4] … lw s3, -6*4(fp) lw s2, -7*4(fp) lw s1, -8*4(fp) lw ra, -9*4(fp) addi sp, fp, -10*4 lw fp, 0(sp) addi sp, sp, 10*4 ret
- ( ), . sp fp, . , push' pop' , , .
, fp . sp, fp s0.
5.
, . , .
— . -, . .rodata, . 4 :
.text led_arr: .short (0<<GLED | 0<<YLED | 1<<RLED) .short (0<<GLED | 1<<YLED | 0<<RLED) .short (1<<GLED | 0<<YLED | 0<<RLED) .short (0<<GLED | 1<<YLED | 0<<RLED) led_arr_end:
.short , — 2 . .
:
MAIN_LOOP: la s0, GPIOB_OCTL lh s1, 0(s0) la s2, ~(1<<GLED | 1<<YLED | 1<<RLED) la s3, led_arr la s4, led_arr_end led_loop: lh t0, 0(s3) and s1, s1, s2 or s1, s1, t0 sh s1, 0(s0) la a0, 300000 call sleep addi s3, s3, 2 bltu s3, s4, led_loop j MAIN_LOOP
. -, lw lh GPIOB_OCTL. 2-, GPIOB_OCTL, , . -, 1, . 32- , 4 , — 1.
6.
.rodata, .text. : .data .bss. , , — . .bss : , — , . , .
, .text .data, . res/firmware.lss , 0x2000'0000:
000110ea <__DATA_BEGIN__>: 110ea: 0020
, - . , . , lib/gd32vf103cbt6.ld, :
MEMORY{ flash (rxai!w) : ORIGIN = 0x00000000, LENGTH = 128K ram (wxa!ri) : ORIGIN = 0x20000000, LENGTH = 32K } SECTIONS{ .text : { } > flash .data : { } > ram .bss : { } > ram }
, . (, ) -T:
riscv64-unknown-elf-gcc -march=rv32imac -mabi=ilp32 -mcmodel=medany -nostdlib -T lib/gd32vf103cbt6.ld src/main.S -o res/main.elf
, :
20000000 <led_arr>: 20000000: 0020
, , , . , . .text, res/firmware.hex .
:08 0000 00 2000 4000 8000 4000 D8
.ld-
MEMORY{ flash (rxai!w) : ORIGIN = 0x00000000, LENGTH = 128K ram (wxa!ri) : ORIGIN = 0x20000000, LENGTH = 32K } SECTIONS{ .text : { *(.text*) *(.rodata*) . = ALIGN(4); } > flash .data : AT(ADDR(.text) + SIZEOF(.text)){ _data_start = .; *(.data*) . = ALIGN(4); _data_end = .; } > ram .bss : { _bss_start = .; *(.bss*) . = ALIGN(4); _bss_end = .; } > ram } PROVIDE(_stack_end = ORIGIN(ram) + LENGTH(ram)); PROVIDE(_data_load = LOADADDR(.data));
- _data_load . , , :
_start: la sp, _stack_end #copy data section la a0, _data_load la a1, _data_start la a2, _data_end bgeu a1, a2, copy_data_end copy_data_loop: lw t0, (a0) sw t0, (a1) addi a0, a0, 4 addi a1, a1, 4 bltu a1, a2, copy_data_loop copy_data_end: # Clear [bss] section la a0, _bss_start la a1, _bss_end bgeu a0, a1, clear_bss_end clear_bss_loop: sw zero, (a0) addi a0, a0, 4 bltu a0, a1, clear_bss_loop clear_bss_end:
Maintenant, enfin, notre tableau sera correctement lu depuis la RAM.
Lors de la création de variables dans la section .bss, il serait étrange de leur attribuer des valeurs (bien que personne ne les interdise, elles ne seront tout simplement pas utilisées). Vous pouvez utiliser la directive .comm arr, 10 placeholder (pour une variable arr de 10 octets) à la place. Il convient de noter qu'il peut être utilisé dans n'importe quelle section et qu'il ne sauvegardera que les données en .bss. Vous trouverez ci-dessous d'autres exemples de déclaration de variables de différentes tailles:
.byte 1, 2, 3 # 0x01, 0x02 0x03 .short 4, 5 # 0x0004 0x0005 .word 6, 7 # 0x0000'0006 0x0000'0007 .quad 100500 # 0x0000'0000'0001'8894 .ascii "abcd", "efgh" # 4 ( ! ) .asciz "1234" # "1234\0" - . 'i' .space 10, 20 # 10 , 20. ,
Fin soudaine
Je ne voulais pas diviser l'article en deux, mais que faire. Dans la partie suivante, nous verrons comment travailler avec le port de débogage UART, avec des interruptions, et comment combiner le langage assembleur et le code C.