無意間搜到了韋東山老師的6ul網站，上面有一個6ul的qemu仿真器，下載下來用了用，非常好用，有UI，比原裝的qemu-system-arm提供的6ul開發板多了很多功能。
下面貼出的就是韋東山老師的qemu網站:
百問網imx6ull-qemu
但是默認的跑了linux，沒有裸機的例程。所以本文寫了幾個裸機的程序以供參考學習6ul soc上一些外設IP。目的是以最簡單的代碼來幫助對6ul感興趣的朋友屬性IP的使用。
本教程源碼
目標實現以下模塊的裸機驅動教程：

GPIO LED
GPIO BUTTON
I2C AT24CXX EEPROM
GPT定時器
USDHC SD卡

注：本文中的驅動只適用於QEMU仿真器上使用，不一定能在真實的芯片上跑起來。原因主要是跟clock，timing有關。因爲qemu是純軟件的東西，qemu並沒有對timing有嚴格的要求，所以在本文中所有驅動都沒有對clock和timing進行處理。

文章目錄

1. 6UL SOC 啓動代碼編寫

2 GPIO LED

3 GPIO Button

1. 6UL SOC 啓動代碼編寫

1.1 System memory map

首先看看6UL SOC的memory map

我們關心如下幾段內存空間：

0x0000_0000 - 0x0001_7FFF BootROM。 6ul真實芯片啓動的第一條代碼是從BootROM 0地址啓動，6ul qemu第一條指令也是從0地址開始啓動。但是不同的是，6ul qemu並沒有BootROM的啓動代碼，所以我們編寫的裸機程序的代碼從0地址開始鏈接，這段ROM空間我們可以用作text段。在真實的芯片上，BootROM會從不同的啓動設備上讀出Boot Image，典型的如Uboot，然後把Boot Image扔到DDR或者OCRAM上去跑。
0x0090_0000 - 0x0097_FFFF OCRAM。這段OCRAM我們可以用來存放data段，bss段和stack段。
0x8000_0000 - 0xFFFF_FFFF DDR。這段內存可以用作通用內存，暫時在本文的代碼中沒用到。

1.2 鏈接文件

6ul_bare_metal/6ul_bare_metal.ld

ENTRY(reset)
SECTIONS
{
	. = 0x00000000;
 	.startup . : { start.o(.text) }
 	.text : { *(.text) }
    . = 0x00900000;
 	.data : { *(.data) }
 	.bss : { *(.bss COMMON) }
 	. = ALIGN(8);
 	. = . + 0x8000; /* 32kB of stack memory */
 	svc_stack_top = .;
}

正如上一節所述，test位於BootROM上，data，bss和stack段位於OCRAM上。其中：

start.o是啓動文件及異常向量表，所以將其鏈接到最頂端。
stack佔用32KB大小內存。

1.3 啓動彙編代碼

6ul_bare_metal/start.S

.align 4
.global reset
.global c_entry
.section .isr_vector
.text
reset:
	B reset_handler
	B .
	B .             //SVC
	B .
	B .
	B .
	B .             //IRQ
	B .             //FIQ


reset_handler:
    ldr r0, =0x00900000
    mcr p15,0,r0,c12,c0,0
    ldr sp, =svc_stack_top
    bl c_entry
    b .

reset處存放了arm向量表，除了reset之外其他都是一個死循環。本文所有代碼作了以下簡化：

不使用任何中斷，所有驅動都查詢中斷標誌位的方式。
所有代碼運行在特權模式下。
每一個demo都實現了一種外設，在運行模式下切換沒有什麼意義，增加了demo的複雜性，所以對所有裸機demo做了以上簡化。

啓動代碼很簡單，0地址就是一條B reset_handler的代碼，然後reset handler設了一下特權模式下的棧指針，就跳轉c函數的入口c_entry中。以下是start.s編譯器編出來的代碼。

00000000 <reset>:
   0:	ea000006 	b	20 <reset_handler>
   4:	eafffffe 	b	4 <reset+0x4>
   8:	eafffffe 	b	8 <reset+0x8>
   c:	eafffffe 	b	c <reset+0xc>
  10:	eafffffe 	b	10 <reset+0x10>
  14:	eafffffe 	b	14 <reset+0x14>
  18:	eafffffe 	b	18 <reset+0x18>
  1c:	eafffffe 	b	1c <reset+0x1c>

00000020 <reset_handler>:
  20:	e3a00609 	mov	r0, #9437184	; 0x900000
  24:	ee0c0f10 	mcr	15, 0, r0, cr12, cr0, {0}
  28:	e59fd004 	ldr	sp, [pc, #4]	; 34 <reset_handler+0x14>
  2c:	eb000034 	bl	104 <c_entry>
  30:	eafffffe 	b	30 <reset_handler+0x10>
  34:	00908008 	addseq	r8, r0, r8

使用cgdb debug啓動代碼如下：

打印的代碼涉及到UART，這裏先不解釋了，後面解釋UART的時候再說。代碼實現imx_uart.c和qemu_print.c中。

2 GPIO LED

2.1 IOMUXC

從原理圖上看到，我們要選擇點亮的LED使用了GPIO1_3這個pin。
在6UL上，每一個引腳可以有8個mux選項(也被稱作ALT模式)。比如我們要使用的GPIO1_3，這個pin有8個mux選項可供不同的IP使用。因此，我們再使用該pin前，要先選擇好特定的mux選項。

所以點亮LED前，我們先要寫好IOMUXC的代碼。很簡單就是封裝了一下IOMUXC寄存器的MUX_MODE和SION的操作。
imx_iomuxc.h

#ifndef __IMX6UL_IOMUXC_H__
#define __IMX6UL_IOMUXC_H__

#include <stdint.h>

#define SW_MUX_CTRL_PAD_MUX_MODE_MASK   0x00000007UL
#define SW_MUX_CTRL_PAD_MUX_MODE_SHIFT  0UL

#define SW_MUX_CTRL_PAD_SION_SHIFT      4UL
#define SW_MUX_CTRL_PAD_SION_MASK       (1UL << SW_MUX_CTRL_PAD_SION_SHIFT)
.......
static inline void iomuxc_set_daisy_in(uint32_t iomux_addr, uint8_t mode)
{
    *((volatile uint32_t *)iomux_addr) = 0;
    *((volatile uint32_t *)iomux_addr) = mode; 
}

static inline void iomuxc_enable_sion(uint32_t iomux_addr)
{
    *((volatile uint32_t *)iomux_addr) |= SW_MUX_CTRL_PAD_SION_MASK;
}

static inline void iomuxc_disable_sion(uint32_t iomux_addr)
{
    *((volatile uint32_t *)iomux_addr) &= ~SW_MUX_CTRL_PAD_SION_MASK;
}

static inline void iomuxc_set_mux(uint32_t iomux_addr, uint8_t mux_mode)
{
    *((volatile uint32_t *)iomux_addr) &= ~SW_MUX_CTRL_PAD_MUX_MODE_MASK;
    *((volatile uint32_t *)iomux_addr) |= SW_MUX_CTRL_PAD_MUX_MODE_MASK & mux_mode;
}

#endif

2.2 GPIO

GPIO 是通用輸入輸出端口的簡稱，簡單來說就是6UL可控制的引腳，6UL芯
片的GPIO 引腳與外部設備連接起來，從而實現與外部通訊、控制以及數據採集的功能。
6UL芯片的GPIO 被分成很多組，每組有32 個引腳.

[注：以下內容節選自《i.MX RT 庫開發實戰指南—基於野火RT1052 開發板》]

下面我們按圖 7-1 中的編號對GPIO 端口的結構部件進行說明。

PAD
PAD 代表了一個RT1052 的GPIO 引腳。在它的左側是一系列信號通道及控制線，如 input_on 控制輸入開關，Dir 控制引腳的輸入輸出方向，Data_out 控制引腳輸出高低電平，Data_in 作爲信號輸入，這些信號都經過一個IOMUX 的器件連接到左側的寄存器。另外，對於每個引腳都有很多關於屬性的配置，這些配置是由圖 7-2 中的框架結構實現的。
IOMUX 複用選擇器
Block 外設功能控制塊
Block 是外設功能控制塊，例如具有ENET 的數據接收功能的引腳，它就需要網絡外設ENET 的支持，具有PWM輸出功能的引腳，它需要PWM外設的支持，這些外設在芯片內部會有獨立的功能邏輯控制塊，這些控制塊通過IOMUX 的複用信號與IO 引腳相連。使用時通過IOMUX 選擇具體哪個外設連接到IO。
GPIO 外設
GPIO 模塊是每個IO 都具有的外設，它具有IO 控制最基本的功能，如輸出高低電平、檢測電平輸入等。它也佔用IOMUX 分配的複用信號，也就是說使用GPIO 模塊功能時同樣需要使用IOMUX 選中GPIO 外設。圖中的GPIO.DR、GPIO.GDIR、GPIO.PSR 等是指GPIO 外設相關的控制寄存器，它們分別是數據寄存器、方向寄存器以及引腳狀態寄存器，
功能介紹如下：
GPIO.GDIR 方向寄存器
控制一個GPIO 引腳時，要先用GDIR 方向寄存器配置該引腳用於輸出電平信號還是用作輸入檢測。典型的例子是使用輸出模式可以控制LED 燈的亮滅，輸入模式時可以用來檢測按鍵是否按下。
GDIR 寄存器的每一個數據位代表一個引腳的方向，對應的位被設置爲0 時該引腳爲輸入模式，被設置爲1 時該引腳爲輸出模式
GPIO.DR 數據寄存器
DR 數據寄存器直接代表了引腳的電平狀態，它也使用1 個數據位表示1 個引腳的電平，每位用1 表示高電平，用0 表示低電平

GPIO.PSR 引腳狀態寄存器
PSR 引腳狀態寄存器相當於DR 寄存器的簡化版，它僅在GDIR 方向寄存器設置爲輸入模式時有效，它的每個位表示一個引腳當前的輸入電平狀態。PSR 寄存器的權限是隻讀的，對它進行寫操作是無效的。

GPIO.ICR1 & GPIO.ICR2
這兩個寄存器決定了每一個引腳觸發中斷的方式，每一個引腳有兩個bit表示。因此一個32位的寄存器只能表示16個pin。ICR1控制GPIOX_0 - GPIOX_15. ICR2控制GPIOX_16 - GPIOX_31。
每一個GPIO有4種中斷觸發方式：

低電平觸發
高電平觸發
上升沿觸發
下降沿觸發

GPIO.IMR中斷屏蔽寄存器
IMR中每一位控制一個pin的中斷屏蔽，當置位1後，該GPIO就不會觸發中斷。

GPIO.ISR中斷狀態寄存器
ISR中每一個bit表示每一個pin是否有中斷觸發，當置爲1時，表示有中斷觸發，爲0則沒有中斷髮生。軟件往該位寫1則會清掉該中斷標誌位

GPIO的頭文件imx_gpio.h
代碼很簡單，僅僅是定義了gpio的結構體和聲明瞭API。

#ifndef __IMX_GPIO_H__
#define __IMX_GPIO_H__

#include <stdint.h>

#define LOW_LEVEL_SENSITIVE 0
#define HIGH_LEVEL_SENSITIVE 1
#define RISING_EDGE 2
#define FALLING_EDGE 3

typedef struct imx_gpio_tag
{

    volatile uint32_t dr;
    volatile uint32_t gdir;
    volatile uint32_t psr;
    volatile uint32_t icr1;
    volatile uint32_t icr2;
    volatile uint32_t imr;
    volatile uint32_t isr;
    volatile uint32_t edge_sel;

} imx_gpio_t;

extern void gpio_set_dr(imx_gpio_t *, uint8_t);
extern void gpio_clr_dr(imx_gpio_t *, uint8_t);
extern void gpio_set_output(imx_gpio_t *, uint8_t);
extern void gpio_set_input(imx_gpio_t *, uint8_t);
extern uint8_t gpio_get_psr(imx_gpio_t *, uint8_t);
extern void gpio_set_int_cfg(imx_gpio_t *, uint8_t , uint8_t);
extern void gpio_mask_int(imx_gpio_t *, uint8_t);
extern void gpio_unmask_int(imx_gpio_t *, uint8_t);
extern uint32_t gpio_get_int_stat(imx_gpio_t *, uint8_t);
extern void gpio_clr_int_stat(imx_gpio_t *, uint8_t);
extern void gpio_set_edge_sel(imx_gpio_t *, uint8_t);
extern void gpio_clr_edge_sel(imx_gpio_t *, uint8_t);
extern void dump_gpio(imx_gpio_t *);

#endif

API實現也很簡單，就是對GPIO硬件進行了軟件封裝

#include "imx_gpio.h"
#include "imx_uart.h"

void gpio_set_dr(imx_gpio_t *gpio, uint8_t idx)
{
    gpio->dr |= (1 << idx);
}

void gpio_clr_dr(imx_gpio_t *gpio, uint8_t idx)
{
    gpio->dr &= ~(1 << idx);
}

void gpio_set_output(imx_gpio_t *gpio, uint8_t idx)
{
    gpio->gdir |= (1 << idx);
}

void gpio_set_input(imx_gpio_t *gpio, uint8_t idx)
{
    gpio->gdir &= ~(1 << idx);
}

uint8_t gpio_get_psr(imx_gpio_t *gpio, uint8_t idx)
{
    return (gpio->psr & (1 << idx));
}

void gpio_set_int_cfg(imx_gpio_t *gpio, uint8_t idx, uint8_t cfg)
{
    uint32_t shift = 0;
    uint32_t mask = 0;

    if (idx < 16)
    {
        shift = idx * 2;
        mask = 3 << (idx * 2);
        gpio->icr1 &= ~mask;
        gpio->icr1 |= (cfg << shift);
    }
    else
    {
        shift = (idx - 16) * 2;
        mask = 3 << ((idx - 16) * 2);
        gpio->icr2 &= ~mask;
        gpio->icr2 |= (cfg << shift);
    }
}

void gpio_mask_int(imx_gpio_t *gpio, uint8_t idx)
{
    gpio->imr &= ~(1 << idx);
}

void gpio_unmask_int(imx_gpio_t *gpio, uint8_t idx)
{
    gpio->imr |= (1 << idx);
}

uint32_t gpio_get_int_stat(imx_gpio_t *gpio, uint8_t idx)
{
    return gpio->isr & (1 << idx);
}

void gpio_clr_int_stat(imx_gpio_t *gpio, uint8_t idx)
{
    gpio->isr |= (1 << idx);
}

void gpio_set_edge_sel(imx_gpio_t *gpio, uint8_t idx)
{
    gpio->edge_sel |= (1 << idx);
}

void gpio_clr_edge_sel(imx_gpio_t *gpio, uint8_t idx)
{
    gpio->edge_sel &= ~(1 << idx);
}

void dump_gpio(imx_gpio_t *gpio)
{
    printf("%s isr:%x\n", __func__, gpio->isr);
    printf("%s icr1:%x\n", __func__, gpio->icr1);
    printf("%s icr2:%x\n", __func__, gpio->icr2);
    printf("%s dr:%x\n", __func__, gpio->dr);
    printf("%s gdir:%x\n", __func__, gpio->gdir);
    printf("%s imr:%x\n\n", __func__, gpio->imr);
}

測試代碼

測試代碼先配置GPIO1_3的IOMUX爲ALT5，然後就按時往GPIO1_3的DR的寄存器寫1和0翻轉LED即可。
entry.c

static void test_led()
{
    uint8_t i = 0;
    imx_gpio_t *gpio1 = (imx_gpio_t *)0x0209c000UL;

    iomuxc_set_mux(IOMUXC_SW_MUX_CTL_PAD_GPIO1_IO03, MUX_MODE_ALT5);

    gpio_set_output(gpio1, 3);

    while(1) {
        if ((i % 2) == 0)
            gpio_set_dr(gpio1, 3);
        else
            gpio_clr_dr(gpio1, 3);
        printf("%s:%d\n", __func__, i++);
        delay();
    }
}

運行命令: make run，運行結果如下圖

3 GPIO Button

Demo中使用GPIO1_18作爲KEY2。使用輪詢中斷標誌位的方式讀取按鍵事件，當按鍵被按下的時候，將LED狀態翻轉。

首先配置LED的GPIO1_3爲輸出

static void test_button()
{
    uint32_t button_int_stat = 0;
    uint8_t led_status = 0;
    imx_gpio_t *gpio1 = (imx_gpio_t *)0x0209c000UL;

    iomuxc_set_mux(IOMUXC_SW_MUX_CTL_PAD_GPIO1_IO03, MUX_MODE_ALT5);
    gpio_set_output(gpio1, 3);

配置KEY2的GPIO1_18爲輸入狀態，使能中斷但關閉中斷，上升沿觸發中斷。即使屏蔽中斷，當有上升沿事件觸發後中斷標誌位還是會被置上

    iomuxc_set_mux(IOMUXC_SW_MUX_CTL_PAD_UART1_CTS, MUX_MODE_ALT5);
    gpio_set_input(gpio1, 18);
    gpio_set_int_cfg(gpio1, 18, RISING_EDGE);
    gpio_clr_int_stat(gpio1, 18);
    gpio_unmask_int(gpio1, 18);

定時查詢KEY2的狀態，一旦KEY2被按下彈起一次，LED就會翻轉一次。

    while (1) {

        while((button_int_stat = gpio_get_int_stat(gpio1, 18)) == 0) {
            delay();
        }

        printf("button changed\n");
        led_status = ~led_status;
        gpio_clr_int_stat(gpio1, 18);
        if (led_status == 0) {
            gpio_set_dr(gpio1, 3);
        } else {
            gpio_clr_dr(gpio1, 3);
        }
        delay();
    }

代碼很簡單，直接make run

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imx6ull-qemu 裸機教程1：GPIO,IOMUX,I2C

文章目錄

1. 6UL SOC 啓動代碼編寫

1.1 System memory map

1.2 鏈接文件

1.3 啓動彙編代碼

2 GPIO LED

2.1 IOMUXC

2.2 GPIO

測試代碼

3 GPIO Button

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