硬件重定向

由semihosting知识可知，semihosting只是将目标系统中的IO请求交给了调试环境来处理，但是在嵌入式系统实际应用中，往往嵌入式系统和主机调试环境是独立的，而嵌入式系统又想使用标准输入输出中的库函数，这时就要使用硬件重定向技术。应用程序中对外设的IO请求实际是对低层最基本IO硬件的封装，例如printf（）函数，其实是对将数据写入到显示器相应寄存器的抽象封装，用户不用关心具体使用了什么硬件机制，也不用关心具体怎么将其打印到屏幕上。在ADS开发环境中，semihosting低层也进行了封装。在嵌入式应用系统中，常常需要重新实现一些低级的IO功能，以适应目标系统的具体情况。像这种将底层IO由其它硬件来实现的重定向机制叫做硬件重定向。如图3-15所示。

Semihosting支持

图3-15底层IO重定向 Semihosting将底层基本IO函数进行了封装，默认的semihosting模式下，底层基本IO都是针对显示器，键盘等硬件进行了封装，实现了对显示器，键盘输入等硬件的驱动，IO操作等。用户可以自己定义底层的基本IO函数，来实现目标开发板上IO硬件的驱动和IO操作，并且告之连接器，在连接程序时连接用户自己定义底层基本IO函数，而不是默认的调试环境下的底层基本IO函数。这样目标开发板运行应用程序中的IO操作就被重新定向到了自己的硬件上了。例如：标准输出函数printf（）的底层基本IO函数是fputc（），它是向硬件里写入一个字符函数，用户自己将该函数重写，在fputc（）里面实现向UART串口打印字符，而不是打印到标准输出显示器上。这样一来， printf（）系列函数的输出都被重定向到UART串口上去了。实现硬件重定向时有以下几点需要注意：（1）声明不使用semihosting SWI来请求host主机IO操作，而是使用自定义IO操作（2）驱动重定向硬件设备（3）重写低级IO函数

硬件重定向实验

该程序文件主要用于启动处理，声明不使用semihosting SWI来请求host主机IO操作，关闭看门狗，初始化内存，最后跳入到main函数中执行。由于程序本身实现了reg_init_no_pll.txt脚本文件的功能，因此本实验不需要加载初始化脚本。 AREA Init, CODE, READONLY ; 确保不使用系统C库中的底层IO函数接口，而是使用用户自己定义IO接口 IMPORT __use_no_semihosting_swi ENTRY EXPORT Reset_Handler Reset_Handler ; 关闭看门狗 ldr r0, = 0x53000000 mov r1, #0 str r1, [r0] bl initmem IMPORT __main B __main ; 使用B指令跳入main，而不使用BL指令，因为不需要返回initmem ldr r0, =0x48000000 ldr r1, =0x48000034 adr r2, memdatainitmemloop ldr r3, [r2], #4 str r3, [r0], #4 teq r0, r1 bne initmemloop mov pc,lrmemdata DCD 0x22111110 ;BWSCON DCD 0x00000700 ;BANKCON0 DCD 0x00000700 ;BANKCON1 DCD 0x00000700 ;BANKCON2 DCD 0x00000700 ;BANKCON3 DCD 0x00000700 ;BANKCON4 DCD 0x00000700 ;BANKCON5 DCD 0x00018005 ;BANKCON6 DCD 0x00018005 ;BANKCON7 DCD 0x008e07a3 ;REFRESH DCD 0x000000b1 ;BANKSIZE DCD 0x00000030 ;MRSRB6 DCD 0x00000030 ;MRSRB7 ENDserial.c：该程序文件主要实现了对UART串口的驱动和基本IO操作。由于IO请求硬件重定向最终要实现数据的输出和输入，通过读取UART串口寄存器读取串口数据取得用户输入信息，通过写入UART串口寄存器实现数据输出操作。#include "s3c2410.h" #define TXD0READY （1<<2）#define RXD0READY （1） void init_serial_A（）{//初始化UART GPHCON |= 0xa0; //GPH2,GPH3 used as TXD0,RXD0 GPHUP = 0x0c; //GPH2,GPH3内部上拉 ULCON0 = 0x03; //8N1 UCON0 = 0x05; //查询方式 UFCON0 = 0x00; //不使用FIFO UMCON0 = 0x00; //不使用流控 UBRDIV0 = 12; //波特率为57600} /* 通过串口字符发送函数 */void sendchar2（char c）{ while（！（UTRSTAT0 & TXD0READY））; UTXH0 = c;} /* 通过串口字符接收函数 */char recvchar（）{ while（！（UTRSTAT0 & RXD0READY））; return URXH0;}retarget.c:本程序文件主要重新实现了底层IO的基本函数:（1）int fgetc（FILE *f）: 从文件描述符f中取得单个字符输入，scanf的底层实现函数，在C语言中所有的设备都被抽象成一个可以读写的文件，f参数就是具体IO设备，如stdout标准输出指显示器，stdin标准输入指键盘，由于本实验用串口重定向了标准输入，因此fgetc的功能主要返回从串口取得一个字符。（2） int fputc（int ch, FILE *f）：向文件描述符f里写入一个字符ch，它是printf的底层实现函数，本实验是用串口重定向标准输出，因此fputc的功能主要是向串口里写入字符ch。（3）int ferror（FILE *f）：标准错误的底层实现函数，本实验直接返回EOF，没有实现具体功能。（4）void _ttywrch（int ch）: 终端数据输出的底层实现，本实验里用串口实现其功能，同样是向串口里写入字符ch。（5）void _sys_exit（int return_code）：系统退出的底层实现，这儿直接是用死循环来模拟最后程序的退出。由于底层IO操作实现被重定向，基于这些底层IO的库也没有被引入，__FILE，__stdout，__stdin这些使用的结构体和变量就需要自己重新定义。其中__FILE就是FILE文件描述符。__stdout是标准输出文件描述符，__stdin是标准输入文件描述符。#include <stdio.h> extern void sendchar2（ char ch ）;extern char recvchar（void）; struct __FILE { int handle; };FILE __stdout;FILE __stdin; /* 底层IO函数，从串口取得一个字符 */int fgetc（FILE *f）{ char ch; ch = recvchar（）; if （（ch == "/r"） || （ch == "/n"）） // 接收到返回行首符与换行符时实现换行显示 { fputc（"/n", NULL）; fputc（"/r", NULL）; } fputc（ch, NULL）; return ch;} /* 底层IO函数，打印一个字符,将字符打印到串口 */int fputc（int ch, FILE *f）{ char tempch = ch; if （ch == "/n"） // 发送换行符时，先发送返回行首符号/r，再发送换行符 sendchar2（"/r"）; sendchar2（tempch）; return ch;} /* 底层IO函数 */int ferror（FILE *f）{ return EOF;} /* 底层IO函数，终端打印函数 */void _ttywrch（int ch）{ char tempch = ch; sendchar2（ tempch ）;} /* 底层IO函数，程序退出处理函数 */void _sys_exit（int return_code）{ label: goto label;}main.c：本程序文件主要调用串口驱动程序，驱动串口，驱动LED，获得用户输入点亮对应LED灯。#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <math.h>extern void init_serial_A（void）;#define GPBCON （*（volatile unsigned long *）0x56000010）#define GPBDAT （*（volatile unsigned long *）0x56000014）#define LEDS （1<<5|1<<6|1<<7|1<<8） int main（void）{int a,b; int i; float c,d; void *p1, *p2; #pragma import（__use_no_semihosting_swi） // 不使用软件中断响应semihosting请求 init_serial_A（）; GPBCON = 0x00015400; while （1） { printf（"please input led number: "）; scanf（"%d", &i）; switch （i） { case 1: GPBDAT=（GPBDAT&（~LEDS）） | （1<<6|1<<7|1<<8）; printf（"led1 on /n"）; break; case 2: GPBDAT=（GPBDAT&（~LEDS）） | （1<<5|1<<7|1<<8）; printf（"led2 on /n"）; break; case 3: GPBDAT=（GPBDAT&（~LEDS）） | （1<<5|1<<6|1<<8）; printf（"led3 on /n"）; break; case 4: GPBDAT=（GPBDAT&（~LEDS）） | （1<<5|1<<6|1<<7）; printf（"led4 on/n"）; break; default: printf（"input error, please input 1 to 4/n"）; break; } } return 0;}