摘要：你點亮過多少板子的LED燈呢？有很多小伙伴要求講一下STM32、FPGA、Liunx他們之間有什么不同。不同點很多，口說無憑，今天就來點亮一下STM32、FPGA和Liunx板子的LED燈，大家大致看一下點燈流程和點燈環(huán)境以及點燈流程，就能大概的了解一下三者的區(qū)別，可以有選擇的去學(xué)習(xí)！

一、使用STM32點亮LED燈

STM32從字面上來理解ST是意法半導(dǎo)體，M是Microelectronics的縮寫，32 表示32位，合起來理解，STM32就是指ST公司開發(fā)的32位微控制器。在如今的32 位控制器當(dāng)中，STM32可以說是最璀璨的新星，它受寵若嬌，大受工程師和市場的青睞，無芯能出其右。首先使用STM32電亮一個led燈，大家現(xiàn)在回過頭來看是不是非常的簡單。

STM32初始化流程：

1、使能指定GPIO的時鐘。

2、初始化GPIO，比如輸出功能、上拉、速度等等。

3、STM32有的IO可以作為其它外設(shè)引腳，也就是IO復(fù)用，如果要將IO作為其它外設(shè)引腳使用的話就需要設(shè)置 IO 的復(fù)用功能。

4、最后設(shè)置GPIO輸出高電平或者低電平。

1、新建工程

2、代碼編寫

//LEDIO初始化
voidLED_Init(void)
{
GPIO_InitTypeDefGPIO_InitStructure;
RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOF,ENABLE);//使能GPIOF時鐘
//GPIOF9,F10初始化設(shè)置
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_9|GPIO_Pin_10;//LED0和LED1對應(yīng)IO口
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_OUT;//普通輸出模式
GPIO_InitStructure.GPIO_OType=GPIO_OType_PP;//推挽輸出
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_100MHz;//100MHz
GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd=GPIO_PuPd_UP;//上拉
GPIO_Init(GPIOF,&GPIO_InitStructure);//初始化GPIO
GPIO_SetBits(GPIOF,GPIO_Pin_9|GPIO_Pin_10);//GPIOF9,F10設(shè)置高，燈滅
}

3、編譯代碼

4、配置下載器

燒錄代碼

二、使用FPGA點亮LED燈

FPGA(Field Programmable Gate Array，簡稱 FPGA)，譯文：現(xiàn)場可編程門陣列，一種主要以數(shù)字電路為主的集成芯片，于1985年由Xilinx創(chuàng)始人之一 Ross Freeman發(fā)明，屬于可編程邏輯器件PLD(Programmable Logic Device)的一種。真正意義上的第一顆FPGA芯片XC2064為Xilinx所發(fā)明，這個時間差不多比著名的摩爾定律晚20年左右，但是FPGA一經(jīng)發(fā)明，后續(xù)的發(fā)展速度之快，超出大多數(shù)人的想象。

計數(shù)器是在FPGA設(shè)計中最常用的一種時序邏輯電路，根據(jù)計數(shù)器的計數(shù)值我們可以精確的計算出FPGA內(nèi)部各種信號之間的時間關(guān)系，每個信號何時拉高、何時拉低、拉高多久、拉低多久都可以由計數(shù)器實現(xiàn)精確的控制。而讓計數(shù)器計數(shù)的是由外部晶振產(chǎn)生的時鐘，所以可以比較精準(zhǔn)的控制具體需要計數(shù)的時間。計數(shù)器一般都是從0開始計數(shù)，計數(shù)到我們需要的值或者計數(shù)滿溢出后清零，并可以進(jìn)行不斷的循環(huán)。

本例我們讓計數(shù)器計數(shù)1s時間間隔，來實現(xiàn)led燈每隔1s閃爍一次的效果。

LED燈硬件原理圖

流水燈實驗管腳分配

1、模塊框圖

模塊框圖

輸入輸出信號描述

2、RTL代碼的編寫

開始RTL代碼的編寫，RTL代碼編寫出的模塊叫RTL模塊(后文中也稱功能模塊、可綜合模塊)。之所以叫RTL代碼是因為用Verilog HDL在Resistances Transistors Logic（寄存器傳輸級邏輯）來描述硬件電路，RTL代碼能夠綜合出真實的電路以實現(xiàn)我們設(shè)計的功能，區(qū)別于不可綜合的仿真代碼。

`timescale1ns/1ns
//帶標(biāo)志信號的計數(shù)器
modulecounter
#(
parameterCNT_MAX=25'd24_999_999
)
(
inputwiresys_clk,//系統(tǒng)時鐘50Mhz
inputwiresys_rst_n,//全局復(fù)位
outputregled_out//輸出控制led燈
);

reg[24:0]cnt;//經(jīng)計算得需要25位寬的寄存器才夠500ms
regcnt_flag;

//cnt:計數(shù)器計數(shù),當(dāng)計數(shù)到CNT_MAX的值時清零
always@(posedgesys_clkornegedgesys_rst_n)
if(sys_rst_n==1'b0)
cnt<=?25'b0;
elseif(cnt1'b1;
else
cnt<=?25'b0;
//cnt_flag:計數(shù)到最大值產(chǎn)生的標(biāo)志信號
always@(posedgesys_clkornegedgesys_rst_n)
if(sys_rst_n==1'b0)
cnt_flag<=?1'b0;
elseif(cnt==CNT_MAX-1'b1)
cnt_flag<=?1'b1;
else
cnt_flag<=?1'b0;
//led_out:輸出控制一個LED燈,每當(dāng)計數(shù)滿標(biāo)志信號有效時取反
always@(posedgesys_clkornegedgesys_rst_n)
if(sys_rst_n==1'b0)
led_out<=?1'b0;
elseif(cnt_flag==1'b1)
led_out<=?~led_out;
endmodule

3、代碼的分析和綜合

4、 查看RTL視圖

5、Testbench代碼的編寫

`timescale1ns/1ns
moduletb_counter();


//wiredefine
wireled_out;

//regdefine
regsys_clk;
regsys_rst_n;

//初始化系統(tǒng)時鐘、全局復(fù)位
initialbegin
sys_clk=1'b1;
sys_rst_n<=?1'b0;
#20
sys_rst_n<=?1'b1;
end

//sys_clk:模擬系統(tǒng)時鐘，每10ns電平翻轉(zhuǎn)一次，周期為20ns，頻率為50Mhz
always#10sys_clk=~sys_clk;

initialbegin
$timeformat(-9,0,"ns",6);
$monitor("@time%t:led_out=%b",$time,led_out);
end

//-------------counter_inst--------------
counter
#(
.CNT_MAX(25'd24)
)
counter_inst
(
.sys_clk(sys_clk),//inputsys_clk
.sys_rst_n(sys_rst_n),//inputsys_rst_n

.led_out(led_out)//outputled_out
);
endmodule

6、ModelSim仿真波形

7、上板驗證

程序下載完畢后，會看到板卡LED0不斷閃爍，時間間隔為1秒。

三、使用I.MX6ULL IO點亮LED

嵌入式linux學(xué)習(xí)者大體可以分為兩類，一類是進(jìn)階用戶，主要指已經(jīng)有大量mcu工作經(jīng)驗的開發(fā)者， 他們希望進(jìn)階到更有難度，薪資更高的mpu開發(fā)中去。另一類則是學(xué)生用戶，主要是剛開始接觸嵌入式開發(fā)的大學(xué)生群體。

I.MX應(yīng)用處理器包括I.MX8、I.MX7、I.MX6及I.MX28系列，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制、汽車電子領(lǐng)域，久經(jīng)市場考驗。而且它的產(chǎn)品線非常豐富，用戶熟悉其中一款產(chǎn)品后就能非常方便地遷移至不同的平臺。

一般拿到一款全新的芯片，第一個要做的事情的就是驅(qū)動其GPIO，控制其GPIO輸出高低電平，我們學(xué)習(xí)I.MX6U也一樣的，先來學(xué)習(xí)一下I.MX6U的GPIO。在學(xué)習(xí)I.MX6U的GPIO之前，我們可以對比一下STM32的GPIO初始化(如果沒有學(xué)過 STM32 就不用回顧了)，我們以最常見的STM32F103為例來看一下STM32的GPIO初始化，示例代碼如下：

voidLED_Init(void)
{
GPIO_InitTypeDefGPIO_InitStructure;
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB,ENABLE);//使能PB端口時鐘
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_5;//PB5端口配置
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_PP;//推挽輸出
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;//IO口速度
GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStructure);//根據(jù)設(shè)定參數(shù)初始化GPIOB.5
GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_5);//PB.5輸出高
}

STM32初始化流程：

1、使能指定GPIO的時鐘。

2、初始化 GPIO，比如輸出功能、上拉、速度等等。

3、STM32 有的 IO 可以作為其它外設(shè)引腳，也就是 IO 復(fù)用，如果要將 IO 作為其它外設(shè)引腳使用的話就需要設(shè)置 IO 的復(fù)用功能。

4、最后設(shè)置GPIO輸出高電平或者低電平。

I.MX6U的GPIO一共有5組：GPIO1、GPIO2、GPIO3、GPIO4和GPIO5，其中GPIO1有32個IO，GPIO2有22個IO，GPIO3有29個IO、GPIO4有29個IO，GPIO5最少，只有12個IO，這樣一共有124個GPIO。

I.MX6ULL IO初始化流程：

1、使能時鐘，CCGR0—CCGR6這7個寄存器控制著6ULL所有外設(shè)時鐘的使能。為了簡單，設(shè)置CCGR0~CCGR6這7個寄存器全部為0XFFFFFFFF，相當(dāng)于使能所有外設(shè)時鐘。

2、IO復(fù)用，將寄存器IOMUXC_SW_MUX_CTL_PAD_GPIO1_IO03的bit3~0設(shè)置為0101=5，這樣GPIO1_IO03就復(fù)用為GPIO。

3、寄存器IOMUXC_SW_PAD_CTL_PAD_GPIO1_IO03是設(shè)置GPIO1_IO03的電氣屬性。包括壓擺率、速度、驅(qū)動能力、開漏、上下拉等。

4、配置GPIO功能，設(shè)置輸入輸出。設(shè)置GPIO1_DR寄存器bit3為1，也就是設(shè)置為輸出模式。設(shè)置GPIO1_DR寄存器的bit3，為1表示輸出高電平，為0表示輸出低電平。

匯編由一條一條指令構(gòu)成，指令就涉及到匯編指令。

Inta，b;
a=b;

假設(shè)a地址為0X20，b地址為0x30。

LDRR0,=0X30
LDRR1,[R0]
LDRR0,=0X20
STRR1,[R0]

我們在使用匯編編寫驅(qū)動的時候最常用的就是LDR和STR這兩個指令。

1、新建工程

新建工程文件夾：

2、在VSCode中編寫代碼

ubuntu中我們使用的是VScode編輯器來寫代碼，跟在windows中新建項目一樣，新建項目、保存工作區(qū)，然后編寫代碼。

3、編寫代碼

.global_start/*全局標(biāo)號*/

_start:

/*1、使能所有時鐘ldf如果用大寫就全部用大寫,如果小寫就全部用小寫*/
ldrr0,=0X020C4068//將寄存器CCGR0地址0X020C4068存放到寄存器R0中
ldrr1,=0XFFFFFFFF//把寄存器x地址0Xffffffff存放到寄存器r1中
strr1,[r0]//把寄存器r1中的值(0XFFFFFFFF)寫入到寄存器r0里面的值作為地址的內(nèi)存里面

ldrr0,=0X020C406C/*將寄存器CCGR1地址(0X020C4068)存放到寄存器R0中*/
strr1,[r0]

ldrr0,=0X020C4070/*CCGR2*/
strr1,[r0]

ldrr0,=0X020C4074/*CCGR3*/
strr1,[r0]

ldrr0,=0X020C4078/*CCGR4*/
strr1,[r0]

ldrr0,=0X020C407C/*CCGR5*/
strr1,[r0]

ldrr0,=0X020C4080/*CCGR6*/
strr1,[r0]

/*2、設(shè)置GPIO1_IO03復(fù)用為GPIO1_IO03*/
ldrr0,=0X020E0068/*將寄存器SW_MUX_GPIO1_IO03_BASE加載到r0中*/
ldrr1,=0X5/*設(shè)置寄存器SW_MUX_GPIO1_IO03_BASE的MUX_MODE為5*/
strr1,[r0]

/*3、配置GPIO1_IO03的IO屬性
*bit16:0HYS關(guān)閉
*bit[15:14]:00默認(rèn)下拉
*bit[13]:0kepper功能
*bit[12]:1pull/keeper使能
*bit[11]:0關(guān)閉開路輸出
*bit[7:6]:10速度100Mhz
*bit[5:3]:110R0/6驅(qū)動能力
*bit[0]:0低轉(zhuǎn)換率
*/
ldrr0,=0X020E02F4/*寄存器SW_PAD_GPIO1_IO03_BASE*/
ldrr1,=0X10B0
strr1,[r0]

/*4、設(shè)置GPIO1_IO03為輸出*/
ldrr0,=0X0209C004/*寄存器GPIO1_GDIR*/
ldrr1,=0X0000008
strr1,[r0]

/*5、打開LED0
*設(shè)置GPIO1_IO03輸出低電平
*/
ldrr0,=0X0209C000/*寄存器GPIO1_DR*/
ldrr1,=0
strr1,[r0]

/*
*描述：loop死循環(huán)
*/
loop:
bloop
.global_start@全局標(biāo)號
/**/

4、編譯代碼

使用如下三條命令來編譯代碼：

arm-linux-gnueabihf-gcc-g-cleds.s-oled.o
arm-linux-gnueabihf-ld-Ttext0X87800000led.o-oled.elf
arm-linux-gnueabihf-objcopy-Obinary-S-gled.elfled.bin

最終生成了led.o led.elf led.bin三個文件。

5、燒寫代碼

STM32中代碼燒寫到內(nèi)部FLASH。IMX6ULL支持SD卡、EMMC、NAND、nor、SPI flash等啟動。裸機(jī)例程選擇燒寫到SD卡里面。在ubuntu下向SD卡燒寫裸機(jī)bin文件。燒寫不是將bin文件拷貝到SD卡中，而是將bin文件燒寫到SD卡絕對地址上。而且對于I.MX而言，不能直接燒寫bin文件，比如先在bin文件前面添加頭部。完成這個工作，需要使用正點原子提供的imxdownload軟件。

燒寫的三個命令：

ls/dev/sd*-l
chmod777imxdownload
./imxdownloadled.bin/dev/sdb

Imxdownload使用方法，確定要燒寫的SD卡文件，需要使用ls /dev/sd* -l命令來檢測SD是哪一個文件，我的是/dev/sdb。

給予imxdownload可執(zhí)行權(quán)限：Chmod 777 imxdownload

燒寫：./imxdownload led.bin /dev/sdb

Imxdownlaod會向led.bin添加一個頭部，生成新的load.imx文件，這個load.imx文件就是最終燒寫到SD卡里面去的。

這里要注意的是如果燒寫的速度在幾十MB/S左右的話，那么可能意味著燒寫失敗了。而且是因為SD卡沒找到而導(dǎo)致燒寫失敗，這個問題只能重啟 ubuntu解決。

之后就可以從讀卡器中把SD拔下來，然后插入到開發(fā)板中，將撥碼開關(guān)拔止SD卡模式，供電之后，藍(lán)色LED亮，紅色LED滅，兩秒鐘之后紅色LED亮。

最后，你覺得哪個板子點燈最簡單呢？