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移除书签嵌入式教程中流水灯以及程序教程中的”Hello world”都有其特殊的意义，意味着入门。笔者此处也不例外，分别以汇编、c语言在IAR下点流水灯作为S5PV210入门程序。点流水灯之前必须对芯片有基本的认识，包括其指令集、流水线等内核架构，基本的启动流程，基本的编译器开发特性等，只有这样点亮的流水灯才算实现其意义。
1. 指令集
S5PV210是Cortex-A8内核，该内核为ARMv7-A架构，支持两个最主要的指令集：32位ARM指令集以及16/32位Thumb-2指令集。ARM指令集每条指令采用32位长度，具有最高的效率，但也需要更多的代码空间，ARM指令集是向后兼容的，即ARMv7-A的处理器几乎可以直接执行ARMv4架构的ARM指令集代码(如ARM7的应用代码)。Thumb-2是Thumb的扩展指令集，在ARMv6架构前，Thumb作为16位指令集，是作为ARM指令集的子集，它是为了减小代码量而提出的，并不完整，只支持通用功能，无法脱离ARM指令集。在ARMv7架构中，Thumb-2作为必备指令集，它支持16/32混合指令模式，几乎实现了所有的ARM指令集功能，并且效率接近ARM指令集，代码密度接近Thumb指令集。Thumb-2指令集的引入意味着程序存储器可以更小，在一些Cache应用中，相同容量的指令Cache可以缓存更多的指令，提高了指令Cache命中率，间接提升了内核性能。例如，对于Cortex-M内核，更是只支持Thumb-2指令集，因此一般无特殊情况，对于ARMv7内核，也可以直接采用Thumb-2指令集。
2. 流水线
S5PV210内核Cortex-A8配置了先进的超标量体系结构管线，能够同时执行多条指令，提供超过2.0 DMIPS/MHZ，集成了32k/32k的指令/数据一级缓存以及512k的二级缓存，从而达到最快的读取速度和最大的吞吐量，使用了先进的分支预测技术，并且具有专用的NEON整形和浮点型管线进行媒体和信号处理。
Cortex-A8流水线架构基于双对称、顺序发射的13级流水线，硬件上具有I/D Cache、分支预测结构，因此指令在流水线的流入流出过程变得不明确，但仍可以通过统计分析其大概的过程。
S5PV210在上电启动后，最先执行内部BL0代码，代码只初始化并开启I Cache，其它D Cache、L2 Cache、分支预测均是关闭的，设置了CPU主频为400M，最后是跳转到用户的BL1代码。我们在BL1中的流水灯代码根据以上信息，可以设计一个较精确的软件延时函数，每次访问I Cache均会命中，每次访问D Cache均从主存读取，需要相应周期的等待延时，每次跳转均会分支预测失败，清流水线需额外13个CPU时钟。在一个实用的系统中，I/D Cache、分支预测等硬件功能必须开启，不然CPU性能大大打折扣。
3. 汇编实现
汇编代码中有两点需要注意:
1) ARMv7-A架构推荐基本用Thumb-2指令集，有相当好的效率以及较好的代码密度，BL0跳转到BL1时是ARM状态，因此BL1流水灯第一条指令为ARM指令，切换到Thumb状态后开始执行Thumb-2指令。
2) 此处避开链接器功能，不使用链接文件，编写的流水灯代码应该是位置无关的，即代码加载进任意RAM位置都是可以正确执行的。
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; IO port for controlingLEDs
GPB_BASE EQU 0xE0200040 ; GPB Base Address
GPH0_BASE EQU 0xE0200C00 ; GPH0 Base Address
GPCON_OFS EQU 0x00 ; Control RegisterOffset
GPDAT_OFS EQU 0x04 ; Data Register Offset
GPB0_LED2 EQU 0 ; GPB0->LED2
GPB2_LED3 EQU 2 ; GPB2->LED3
GPB1_LED4 EQU 1 ; GPB1->LED4
GPB3_LED5 EQU 3 ; GPB3->LED5
GPH07_LED6 EQU 7 ;GPH07->LED6
GPH05_LED7 EQU 5 ;GPH05->LED7
SECTION RESET:CODE:NOROOT(2)
PUBLIC __iar_program_start
ARM
__iar_program_start
BL Reset
THUMB
Reset
BL Gpio_Init
Loop
LDR R0, =GPB_BASE
LDR R1, [R0,#GPDAT_OFS]
ORR R1, R1,#(1<<GPB0_LED2)
STR R1, [R0, #GPDAT_OFS]; LED2 on
LDR R7, =1000 ; delay 1s
BL Delay_ms
BIC R1, R1,#(1<<GPB0_LED2)
STR R1, [R0, #GPDAT_OFS]
LDR R1, [R0, #GPDAT_OFS]
ORR R1, R1,#(1<<GPB2_LED3)
STR R1, [R0, #GPDAT_OFS]; LED3 on
LDR R7, =1000 ; delay 1s
BL Delay_ms
BIC R1, R1,#(1<<GPB2_LED3)
STR R1, [R0, #GPDAT_OFS]
LDR R1, [R0,#GPDAT_OFS]
ORR R1, R1,#(1<<GPB1_LED4)
STR R1, [R0, #GPDAT_OFS] ;LED4 on
LDR R7, =1000 ; delay 1s
BL Delay_ms
BIC R1, R1,#(1<<GPB1_LED4)
STR R1, [R0, #GPDAT_OFS]
LDR R1, [R0,#GPDAT_OFS]
ORR R1, R1,#(1<<GPB3_LED5)
STR R1, [R0, #GPDAT_OFS]; LED5 on
LDR R7, =1000 ; delay 1s
BL Delay_ms
BIC R1, R1, #(1<<GPB3_LED5)
STR R1, [R0, #GPDAT_OFS]
LDR R0, =GPH0_BASE
LDR R1, [R0, #GPDAT_OFS]
ORR R1, R1,#(1<<GPH07_LED6)
STR R1, [R0, #GPDAT_OFS]; LED6 on
LDR R7, =1000 ; delay 1s
BL Delay_ms
BIC R1, R1,#(1<<GPH07_LED6)
STR R1, [R0, #GPDAT_OFS]
LDR R1, [R0, #GPDAT_OFS]
ORR R1, R1,#(1<<GPH05_LED7)
STR R1, [R0, #GPDAT_OFS]; LED7 on
LDR R7, =1000 ; delay 1s
BL Delay_ms
BIC R1, R1,#(1<<GPH05_LED7)
STR R1, [R0, #GPDAT_OFS]
B Loop
Gpio_Init
LDR R0, =GPB_BASE
LDR R1, [R0, #GPCON_OFS]
BIC R1, R1,#(0xf<<(GPB0_LED2<<2))
ORR R1, R1,#(0x1<<(GPB0_LED2<<2)) ; GPB0 output led2
STR R1, [R0, #GPCON_OFS]
LDR R1, [R0, #GPDAT_OFS]
BIC R1, R1,#(1<<GPB0_LED2)
STR R1, [R0, #GPDAT_OFS]; LED2 off
LDR R1, [R0, #GPCON_OFS]
BIC R1, R1,#(0xf<<(GPB2_LED3<<2))
ORR R1, R1,#(0x1<<(GPB2_LED3<<2)) ; GPB2 output led3
STR R1, [R0, #GPCON_OFS]
LDR R1, [R0, #GPDAT_OFS]
BIC R1, R1,#(1<<GPB2_LED3)
STR R1, [R0, #GPDAT_OFS]; LED3 off
LDR R1, [R0, #GPCON_OFS]
BIC R1, R1,#(0xf<<(GPB1_LED4<<2))
ORR R1, R1,#(0x1<<(GPB1_LED4<<2)) ; GPB1 output led4
STR R1, [R0, #GPCON_OFS]
LDR R1, [R0, #GPDAT_OFS]
BIC R1, R1,#(1<<GPB1_LED4)
STR R1, [R0, #GPDAT_OFS]; LED4 off
LDR R1, [R0, #GPCON_OFS]
BIC R1, R1,#(0xf<<(GPB3_LED5<<2))
ORR R1, R1,#(0x1<<(GPB3_LED5<<2)) ; GPB3 output led5
STR R1, [R0, #GPCON_OFS]
LDR R1, [R0, #GPDAT_OFS]
BIC R1, R1,#(1<<GPB3_LED5)
STR R1, [R0, #GPDAT_OFS]; LED5 off
LDR R0, =GPH0_BASE
LDR R1, [R0, #GPCON_OFS]
BIC R1, R1,#(0xf<<(GPH07_LED6<<2))
ORR R1, R1, #(0x1<<(GPH07_LED6<<2)); GPH07 output led6
STR R1, [R0, #GPCON_OFS]
LDR R1, [R0, #GPDAT_OFS]
BIC R1, R1,#(1<<GPH07_LED6)
STR R1, [R0, #GPDAT_OFS]; LED6 off
LDR R1, [R0, #GPCON_OFS]
BIC R1, R1,#(0xf<<(GPH05_LED7<<2))
ORR R1, R1,#(0x1<<(GPH05_LED7<<2)) ; GPH05 output led7
STR R1, [R0, #GPCON_OFS]
LDR R1, [R0, #GPDAT_OFS]
BIC R1, R1,#(1<<GPH05_LED7)
STR R1, [R0, #GPDAT_OFS]; LED7 off
BX LR
; ARM CLOCK 400M
Delay_ms
LDR R6, =13333 ; 延时1ms
Delay2
SUBS R6, R6, #1 ; 单发射cycle 1
; 跳转清流水线,以下指令均只用作填充流水线
MOV R0, R0 ; 双发射 cycle 1
MOV R0, R0 ; 单发射 cycle 2
MOV R0, R0 ; 单发射 cycle 3
MOV R0, R0 ; 单发射 cycle 4
MOV R0, R0 ; 单发射 cycle 5
MOV R0, R0 ; 单发射 cycle 6
MOV R0, R0 ; 单发射 cycle 7
MOV R0, R0 ; 单发射 cycle 8
MOV R0, R0 ; 单发射 cycle 9
MOV R0, R0 ; 单发射 cycle 10
MOV R0, R0 ; 单发射 cycle 11
MOV R0, R0 ; 单发射 cycle 12
MOV R0, R0 ; 单发射 cycle 13
MOV R0, R0 ; 单发射 cycle 14
MOV R0, R0 ; 单发射 cycle 15
MOV R0, R0 ; 单发射 cycle 16
MOV R6, R6 ; 单发射 cycle 17
BNE Delay2 ; 跳转会清流水线，13个ARMCLOCK,cycle 30
SUBS R7, R7, #1
BNE Delay_ms
BX LR
END4. C实现
C代码中需要注意两点:
1) 需要汇编指令跳转到c函数，链接器默认链接.intvec段做为代码的开头，需一条跳转汇编指令链接到代码起启位置，用来跳转到c入口。
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SECTION .intvec:CODE:NOROOT(2)
PUBLIC __iar_program_start
ARM
__iar_program_start
EXTERN main
BLX main
END2）c文件中不要尝试使用c库以及使用全局变量、静态变量等，因为此处避开链接器功能，不使用链接文件，编写的流水灯代码c运行环境都是BL0初始化的，是位置无关的，只有栈是有效的。
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#include"stdint.h"
// IO port for controlingLEDs
#define GPB_BASE 0xE0200040 // GPB Base Address
#define GPH0_BASE 0xE0200C00 // GPH0 Base Address
#define GPCON_OFS 0x00 // Control Register Offset
#define GPDAT_OFS 0x04 // Data Register Offset
#define GPBCON_REG (*(volatile uint32_t *)(GPB_BASE+GPCON_OFS))
#define GPBDAT_REG (*(volatile uint32_t *)(GPB_BASE+GPDAT_OFS))
#define GPH0CON_REG (*(volatile uint32_t *)(GPH0_BASE+GPCON_OFS))
#define GPH0DAT_REG (*(volatile uint32_t *)(GPH0_BASE+GPDAT_OFS))
#define GPB0_LED2 0 // GPB0->LED2
#define GPB2_LED3 2 // GPB2->LED3
#define GPB1_LED4 1 // GPB1->LED4
#define GPB3_LED5 3 // GPB3->LED5
#define GPH07_LED6 7 // GPH07->LED6
#define GPH05_LED7 5 // GPH05->LED7
void Delay_ms(uint32_tCount)
{
//延时1ms,共延时nCountms
// Arm clock为400M,循环体每次30个Armclock
int32_t temp1 = 13333;
int32_t temp2 = 0;
asm volatile (
"Delay_ms_0:\n"
"mov %0,%2\n"
"Delay_ms_1:\n"
"subs %0,%0, #1\n" // 单发射 cycle 1
// 跳转清流水线,以下指令均只用作填充流水线
"mov %1, %1\n" // 双发射 cycle 1
"mov %1, %1\n" // 单发射 cycle 2
"mov %1, %1\n" // 单发射 cycle 3
"mov %1, %1\n" // 单发射 cycle 4
"mov %1, %1\n" // 单发射 cycle 5
"mov %1, %1\n" // 单发射 cycle 6
"mov %1, %1\n" // 单发射 cycle 7
"mov %1, %1\n" // 单发射 cycle 8
"mov %1, %1\n" // 单发射 cycle 9
"mov %1, %1\n" // 单发射 cycle 10
"mov %1, %1\n" // 单发射 cycle 11
"mov %1, %1\n" // 单发射 cycle 12
"mov %1, %1\n" // 单发射 cycle 13
"mov %1, %1\n" // 单发射 cycle 14
"mov %1, %1\n" // 单发射 cycle 15
"mov %1, %1\n" // 单发射 cycle 16
"mov %0, %0\n" // 单发射 cycle 17
"bne.w Delay_ms_1\n" // 跳转会清流水线,13级流水线,cycle30
"subs %1,%1, #1\n" // 调用者确保nCount不为0
"bne.w Delay_ms_0\n"
: "+r"(temp2), "+r"(Count):"r"(temp1): "cc"
);
}
void LED2(uint8_t On)
{
if (On) {
GPBDAT_REG |= (1<<GPB0_LED2);
} else {
GPBDAT_REG &= ~(1<<GPB0_LED2);
}
}
void LED3(uint8_t On)
{
if (On) {
GPBDAT_REG |= (1<<GPB2_LED3);
} else {
GPBDAT_REG &= ~(1<<GPB2_LED3);
}
}
void LED4(uint8_t On)
{
if (On) {
GPBDAT_REG |= (1<<GPB1_LED4);
} else {
GPBDAT_REG &= ~(1<<GPB1_LED4);
}
}
void LED5(uint8_t On)
{
if (On) {
GPBDAT_REG |= (1<<GPB3_LED5);
} else {
GPBDAT_REG &= ~(1<<GPB3_LED5);
}
}
void LED6(uint8_t On)
{
if (On) {
GPH0DAT_REG |= (1<<GPH07_LED6);
} else {
GPH0DAT_REG &= ~(1<<GPH07_LED6);
}
}
void LED7(uint8_t On)
{
if (On) {
GPH0DAT_REG |= (1<<GPH05_LED7);
} else {
GPH0DAT_REG &= ~(1<<GPH05_LED7);
}
}
void Gpio_Init(void)
{
//GPB0 output led2, off
GPBCON_REG = (GPBCON_REG &(~(0xf<<(GPB0_LED2<<2)))) | (0x1<<(GPB0_LED2<<2));
GPBDAT_REG &= ~(1<<GPB0_LED2);
//GPB2 output led3, off
GPBCON_REG = (GPBCON_REG &(~(0xf<<(GPB2_LED3<<2)))) | (0x1<<(GPB2_LED3<<2));
GPBDAT_REG &= ~(1<<GPB2_LED3);
//GPB1 output led4, off
GPBCON_REG = (GPBCON_REG &(~(0xf<<(GPB1_LED4<<2)))) | (0x1<<(GPB1_LED4<<2));
GPBDAT_REG &= ~(1<<GPB1_LED4);
//GPB3 output led5, off
GPBCON_REG = (GPBCON_REG &(~(0xf<<(GPB3_LED5<<2)))) | (0x1<<(GPB3_LED5<<2));
GPBDAT_REG &= ~(1<<GPB3_LED5);
//GPH07 output led6, off
GPH0CON_REG = (GPH0CON_REG &(~(0xf<<(GPH07_LED6<<2)))) |(0x1<<(GPH07_LED6<<2));
GPH0DAT_REG &= ~(1<<GPH07_LED6);
//GPH05 output led7, off
GPH0CON_REG = (GPH0CON_REG &(~(0xf<<(GPH05_LED7<<2)))) |(0x1<<(GPH05_LED7<<2));
GPH0DAT_REG &= ~(1<<GPH05_LED7);
}
void main(void)
{
Gpio_Init();
while (1) {
LED2(1);
Delay_ms(1000);
LED2(0);
LED3(1);
Delay_ms(1000);
LED3(0);
LED4(1);
Delay_ms(1000);
LED4(0);
LED5(1);
Delay_ms(1000);
LED5(0);
LED6(1);
Delay_ms(1000);
LED6(0);
LED7(1);
Delay_ms(1000);
LED7(0);
}
}5. 流水灯运行
编译器直接编译生成的二进制代码是不满足相应的启动格式的，需要通过SdBoot.exe生成相应的sd/mmc烧录代码，再通过SdBoot.exe把带”_1”后缀的sd/mmc烧录文件烧录进sd/mmc卡，设置目标板从sd/mmc卡启动，即可运行sd/mmc卡里面的流水灯程序。
6. 附录
IAR下S5PV210汇编流水灯工程例程以及C流水灯工程例程，SdBoot相关工具: http://pan.baidu.com/s/1c0dcSU0
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