手把手教你RISC-V CPU 工程與實(shí)踐（下）

第 1章　開(kāi)源蜂鳥(niǎo)E203 MCU總體介紹　1
1．1　蜂鳥(niǎo)E203 MCU的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和特性　1
1．2　蜂鳥(niǎo)E203 MCU的存儲(chǔ)資源　2
1．2．1　片上存儲(chǔ)資源　2
1．2．2　片外Flash存儲(chǔ)資源　2
1．3　蜂鳥(niǎo)E203 MCU的外設(shè)資源　3
1．4　蜂鳥(niǎo)E203 MCU的地址分配　3
1．5　蜂鳥(niǎo)E203 MCU的時(shí)鐘域劃分　4
1．6　蜂鳥(niǎo)E203 MCU的電源域劃分　5
1．7　蜂鳥(niǎo)E203 MCU的低功耗模式　5
1．8　蜂鳥(niǎo)E203 MCU的全局復(fù)位　6
1．9　蜂鳥(niǎo)E203 MCU的上電流程控制　7
1．10　蜂鳥(niǎo)E203 MCU的頂層引腳　7
1．11　蜂鳥(niǎo)E203 MCU的GPIO復(fù)用功能　8
1．12　蜂鳥(niǎo)E203 MCU的中斷處理　9
1．12．1　蜂鳥(niǎo)E203處理器核的異常和中斷處理　9
1．12．2　蜂鳥(niǎo)E203處理器核的中斷接口　11
1．12．3　CLINT模塊生成計(jì)時(shí)器中斷和軟件中斷　12
1．12．4　PLIC管理多個(gè)外部中斷　13
第 2章　開(kāi)源蜂鳥(niǎo)E203 MCU的外設(shè)　17
2．1　蜂鳥(niǎo)E203 MCU的外設(shè)概述　17
2．2　PLIC　17
2．3　CLINT　18
2．4　LCLKGEN　18
2．4．1　LCLKGEN簡(jiǎn)介　18
2．4．2　LCLKGEN的寄存器　18
2．5　HCLKGEN　18
2．5．1　HCLKGEN簡(jiǎn)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(jié)構(gòu)和IOF模式　20
2．6．4　MCU各外設(shè)復(fù)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(shí)　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(xiàn)　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(shí)　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(xiàn)　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(shí)　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(xiàn)　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(shí)　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(hào)　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(shí)　62
2．11．2　WDT的特性、功能和結(jié)構(gòu)　62
2．11．3　WDT的寄存器　63
2．11．4　通過(guò)WDOGCFG寄存器對(duì)WDT進(jìn)行配置　63
2．11．5　WDT的計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)值寄存器—WDOGCOUNT　64
2．11．6　通過(guò)WDOGKEY寄存器解鎖　65
2．11．7　通過(guò)WDOGFEED寄存器“喂狗”　65
2．11．8　WDT的計(jì)數(shù)器比較值寄存器—WDOGS　66
2．11．9　通過(guò)WDOGCMP寄存器配置閾值　66
2．11．10　WDT產(chǎn)生全局復(fù)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(shí)　67
2．12．2　RTC的特性、功能和結(jié)構(gòu)　67
2．12．3　RTC的寄存器　68
2．12．4　通過(guò)RTCCFG寄存器進(jìn)行配置　68
2．12．5　RTC的計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)值寄存器—RTCHI/RTCLO　69
2．12．6　RTC的計(jì)數(shù)器比較值寄存器—RTCS　70
2．12．7　通過(guò)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(shí)　70
2．13．2　PMU的特性、功能和結(jié)構(gòu)　71
2．13．3　PMU的寄存器　72
2．13．4　通過(guò)PMUKEY寄存器解鎖　72
2．13．5　通過(guò)PMUSLEEP寄存器進(jìn)入休眠模式　73
2．13．6　通過(guò)PMUSLEEPI0～PMUSLEEPI7寄存器配置休眠指令序列　73
2．13．7　通過(guò)PMUBACKUP系列寄存器保存關(guān)鍵信息　75
2．13．8　通過(guò)PMUIE寄存器設(shè)置喚醒條件　75
2．13．9　通過(guò)PMUWAKEUPI0～PMUWAKEUPI7寄存器配置喚醒指令序列　76
2．13．10　通過(guò)PMUCAUSE寄存器查看喚醒原因　77
第3章　開(kāi)源蜂鳥(niǎo)E203 MCU硬件開(kāi)發(fā)平臺(tái)　78
3．1　Nuclei FPGA開(kāi)發(fā)板　78
3．1．1　Nuclei DDR200T開(kāi)發(fā)板簡(jiǎn)介　79
3．1．2　Nuclei DDR200T開(kāi)發(fā)板的硬件功能模塊　80
3．1．3　蜂鳥(niǎo)E203 MCU的功能引腳分配　88
3．2　蜂鳥(niǎo)JTAG調(diào)試器　89
3．3　總結(jié)　90
第4章　軟件編譯過(guò)程　91
4．1　GCC工具鏈　91
4．1．1　GCC工具鏈簡(jiǎn)介　91
4．1．2　binutils　92
4．1．3　C運(yùn)行庫(kù)　93
4．1．4　GCC命令行選項(xiàng)　94
4．2　準(zhǔn)備工作　94
4．2．1　安裝Linux　94
4．2．2　準(zhǔn)備HelloWorld程序　94
4．3　編譯過(guò)程　95
4．3．1　預(yù)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(lèi)　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(jié)　103
第5章　嵌入式開(kāi)發(fā)的特點(diǎn)與RISC-V GCC工具鏈　104
5．1　嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的特點(diǎn)　104
5．1．1　交叉編譯和遠(yuǎn)程調(diào)試　104
5．1．2　移植newlib或newlib-nano作為C運(yùn)行庫(kù)　105
5．1．3　引導(dǎo)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)模　106
5．1．6　支持printf()函數(shù)　107
5．1．7　提供板級(jí)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(xiàng)　109
5．2．3　RISC-V GCC工具鏈的“-mcmodel”選項(xiàng)　113
5．2．4　RISC-V GCC工具鏈的預(yù)定義的宏　114
5．2．5　RISC-V GNU工具鏈的使用實(shí)例　115
第6章　RISC-V匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)　116
6．1　匯編語(yǔ)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(biāo)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(biāo)簽地址賦值　123
6．5．6　設(shè)置浮點(diǎn)數(shù)舍入模式　124
6．5．7　完整實(shí)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(jiǎn)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(chǔ)器”部分　128
6．6．4　GCC內(nèi)聯(lián)匯編實(shí)例1　128
6．6．5　GCC內(nèi)聯(lián)匯編實(shí)例2　129
6．6．6　小結(jié)　130
6．7　在匯編程序中調(diào)用C/C++語(yǔ)言中的函數(shù)　130
6．8　總結(jié)　131
第7章　開(kāi)源蜂鳥(niǎo)E203 MCU的軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)　132
7．1　HBird SDK概述　132
7．2　HBird SDK的目錄結(jié)構(gòu)　133
7．3　HBird SDK的底層實(shí)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(dòng)引導(dǎo)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)?！?49
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(yùn)行　154
第8章　集成開(kāi)發(fā)環(huán)境——Nuclei Studio　158
8．1　Nuclei Studio的簡(jiǎn)介、下載與啟動(dòng)　158
8．1．1　Nuclei Studio簡(jiǎn)介　158
8．1．2　Nuclei Studio的下載與啟動(dòng)　158
8．2　使用Nuclei Studio進(jìn)行蜂鳥(niǎo)E203MCU的開(kāi)發(fā)　160
第9章　初試蜂鳥(niǎo)E203 MCU開(kāi)發(fā)　168
9．1　蜂鳥(niǎo)E203 MCU在Nuclei DDR200T開(kāi)發(fā)板中的實(shí)現(xiàn)　168
9．2　蜂鳥(niǎo)調(diào)試器的驅(qū)動(dòng)程序的安裝和蜂鳥(niǎo)調(diào)試器的設(shè)置　175
9．3　基于HBird SDK運(yùn)行HelloWorld程序　177
9．3．1　將程序下載至DDR200T開(kāi)發(fā)板　177
9．3．2　將程序在DDR200T開(kāi)發(fā)板上運(yùn)行　178
9．3．3　將程序在DDR200T開(kāi)發(fā)板上調(diào)試　180
9．4　基于Nuclei Studio運(yùn)行HelloWorld程序　183
9．4．1　將程序下載至DDR200T開(kāi)發(fā)板　183
9．4．2　將程序在DDR200T開(kāi)發(fā)板上運(yùn)行　186
9．4．3　將程序在DDR200T開(kāi)發(fā)板上調(diào)試　187
第 10章　Benchmark實(shí)驗(yàn)　190
10．1　實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?90
10．2　實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備　190
10．3　實(shí)驗(yàn)原理　190
10．3．1　Dhrystone簡(jiǎn)介　191
10．3．2　Dhrystone示例程序　193
10．3．3　CoreMark簡(jiǎn)介　194
10．3．4　CoreMark示例程序　195
10．4　實(shí)驗(yàn)步驟　196
10．4．1　在HBird SDK中運(yùn)行Dhrystone示例程序　196
10．4．2　在Nuclei Studio中運(yùn)行Dhrystone示例程序　198
10．4．3　在HBird SDK中運(yùn)行CoreMark示例程序　200
10．4．4　在Nuclei Studio中運(yùn)行CoreMark示例程序　202
第 11章　內(nèi)聯(lián)匯編實(shí)驗(yàn)　205
11．1　實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?05
11．2　實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備　205
11．3　實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)步驟　206
11．4．1　在HBird SDK中運(yùn)行內(nèi)聯(lián)匯編示例程序　206
11．4．2　在Nuclei Studio中運(yùn)行內(nèi)聯(lián)匯編示例程序　208
第 12章　GPIO實(shí)驗(yàn)　213
12．1　實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?13
12．2　實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備　213
12．3　實(shí)驗(yàn)原理　213
12．3．1　GPIO簡(jiǎn)介　213
12．3．2　GPIO示例程序　214
12．4　實(shí)驗(yàn)步驟　215
12．4．1　在HBird SDK中運(yùn)行GPIO示例程序　215
12．4．2　在Nuclei Studio中運(yùn)行GPIO示例程序　216
第 13章　PWM實(shí)驗(yàn)　220
13．1　實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?20
13．2　實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備　220
13．3　實(shí)驗(yàn)原理　220
13．3．1　PWM簡(jiǎn)介　220
13．3．2　PWM示例程序　221
13．4　實(shí)驗(yàn)步驟　222
13．4．1　在HBird SDK中運(yùn)行PWM示例程序　222
13．4．2　在Nuclei Studio中運(yùn)行PWM示例程序　224
第 14章　SPI實(shí)驗(yàn)　227
14．1　實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?27
14．2　實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備　227
14．3　實(shí)驗(yàn)原理　227
14．3．1　SPI簡(jiǎn)介　227
14．3．2　SPI示例程序　228
14．4　實(shí)驗(yàn)步驟　229
14．4．1　在HBird SDK中運(yùn)行SPI示例程序　229
14．4．2　在Nuclei Studio中運(yùn)行SPI示例程序　231
第 15章　I2C實(shí)驗(yàn)　235
15．1　實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?35
15．2　實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備　235
15．3　實(shí)驗(yàn)原理　235
15．3．1　I2C簡(jiǎn)介　235
15．3．2　I2C示例程序　236
15．4　實(shí)驗(yàn)步驟　237
15．4．1　在HBird SDK中運(yùn)行I2C示例程序　237
15．4．2　在Nuclei Studio中運(yùn)行I2C示例程序　238
第 16章　中斷相關(guān)實(shí)驗(yàn)　243
16．1　實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?43
16．2　實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備　243
16．3　實(shí)驗(yàn)原理　243
16．3．1　計(jì)時(shí)器中斷和軟件中斷　243
16．3．2　計(jì)時(shí)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(shí)驗(yàn)步驟　246
16．4．1　在HBird SDK中運(yùn)行計(jì)時(shí)器中斷與軟件中斷示例程序　246
16．4．2　在Nuclei Studio中運(yùn)行計(jì)時(shí)器中斷與軟件中斷示例程序　247
16．4．3　在HBird SDK中運(yùn)行外部中斷示例程序　249
16．4．4　在Nuclei Studio中運(yùn)行外部中斷示例程序　251
第 17章　FreeRTOS的移植與示例程序運(yùn)行　253
17．1　RTOS概述　253
17．1．1　RTOS的定義　253
17．1．2　基于RTOS的開(kāi)發(fā)與裸機(jī)開(kāi)發(fā)　254
17．2　常用的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)　254
17．3　FreeRTOS概述　255
17．4　FreeRTOS在蜂鳥(niǎo)E203 MCU中的移植　257
17．5　FreeRTOS示例程序的運(yùn)行　261
17．5．1　FreeRTOS示例程序　261
17．5．2　在HBird SDK中運(yùn)行FreeRTOS示例程序　261
17．5．3　在Nuclei Studio中運(yùn)行FreeRTOS示例程序　262
第 18章　獲取更多資源　265
18．1　開(kāi)源蜂鳥(niǎo)E203 MCU文檔資源　265
18．2　開(kāi)源蜂鳥(niǎo)E203 MCU嵌入式開(kāi)發(fā)實(shí)驗(yàn)　265
18．3　開(kāi)源蜂鳥(niǎo)E203處理器教學(xué)資源　266
18．4　開(kāi)源蜂鳥(niǎo)E203論壇　266