2. 裸机工程结构：创建最小工程目录、链接脚本详解、启动代码分析、Makefile编写、编译与烧录验证
好，咱们正式开始动手了。
上一章我们把开发环境搭好了，板子也能通电了。但说实话，光有个环境啥也干不了。这一章我们要做的，就是搭建一个最小可用的裸机工程。说白了，就是让芯片上电后，能跑我们写的第一行代码。
我刚开始学全志芯片时，最头疼的就是工程结构。官方SDK动辄几个G，里面一堆看不懂的文件夹。后来我悟了——裸机开发，其实只需要四个文件：启动代码、链接脚本、主程序、Makefile。今天就带你把这四个东西搞明白。
2.1 创建最小工程目录
我个人习惯把工程组织得很干净。你想想看，如果文件乱放，等工程大了你自己都找不到东西。这里我推荐一个极简结构：
f1c200s_baremetal/
├── start.S # 启动代码，汇编写的
├── main.c # C语言主程序
├── f1c200s.lds # 链接脚本，告诉编译器怎么安排内存
└── Makefile # 一键编译
就这四个文件？对，就这四个。别觉得少，一个完整的裸机程序，核心骨架就是这些。等后面我们要加驱动、加库，再慢慢扩充目录结构。
build/ 文件夹，专门放编译产生的 .o 文件和 .bin 文件。这样源码目录始终干干净净。
2.2 链接脚本（.lds）详解
链接脚本这东西，很多初学者直接跳过。但我得说一句：不懂链接脚本，你就不算真正懂嵌入式。
链接脚本的作用是什么？简单讲，就是告诉链接器：你的代码应该放在内存的哪个位置，数据又该放哪里。
F1C200s 的内存布局是这样的：芯片内部有 64MB 的 DDR2 内存，地址从 0x80000000 开始。我们的程序烧录到 SPI Flash 里，上电后由 BROM（芯片内部固件）把程序拷贝到 DDR 的 0x80000000 处执行。
来看我写的这个链接脚本：
/* f1c200s.lds */
OUTPUT_FORMAT("elf32-littlearm", "elf32-littlearm", "elf32-littlearm")
OUTPUT_ARCH(arm)
ENTRY(_start)
SECTIONS
{
. = 0x80000000;
.text : {
*(.text)
*(.text.*)
}
.rodata : {
*(.rodata)
*(.rodata.*)
}
.data : {
*(.data)
*(.data.*)
}
.bss : {
__bss_start = .;
*(.bss)
*(.bss.*)
*(COMMON)
__bss_end = .;
}
}
我来逐行解释一下：
- OUTPUT_FORMAT / OUTPUT_ARCH：指定输出格式为 ARM 小端模式。F1C200s 是 ARM926EJ-S 内核，用这个没错。
- ENTRY(_start)：告诉链接器，程序的入口点是
_start这个符号。这个符号我们在 start.S 里定义。 - . = 0x80000000：设置当前地址为 0x80000000。意思就是：接下来的代码都从这个地址开始放。
- .text 段：放代码。所有 .c 和 .S 文件编译出来的指令都放这里。
- .rodata 段：放只读数据，比如字符串常量。
- .data 段：放已初始化的全局变量。
- .bss 段：放未初始化的全局变量。注意我定义了
__bss_start和__bss_end，这两个符号在启动代码里要用到——用来清零 BSS 段。
2.3 启动代码（start.S）分析
启动代码，说白了就是芯片上电后执行的第一段程序。它用汇编写的，因为这时候 C 语言环境还没准备好。
启动代码要干三件事：
- 设置栈指针（SP），这样才能调用 C 函数
- 清零 BSS 段
- 跳转到 main() 函数
来看代码：
/* start.S */
.global _start
_start:
/* 设置栈指针 */
ldr sp, =0x81000000
/* 清零 BSS 段 */
ldr r0, =__bss_start
ldr r1, =__bss_end
mov r2, #0
bss_loop:
cmp r0, r1
bge bss_done
str r2, [r0], #4
b bss_loop
bss_done:
/* 跳转到 main() */
bl main
/* 如果 main() 返回，就死循环 */
halt:
b halt
逐行分析：
- ldr sp, =0x81000000：把栈指针设在 0x81000000。为什么是这个地址？因为我们的代码从 0x80000000 开始，DDR 总共 64MB（0x80000000 ~ 0x83FFFFFF）。我把栈顶放在 0x81000000，也就是偏移了 16MB 的位置，给栈留了 48MB 的空间，绰绰有余。
- 清零 BSS 段：从 __bss_start 到 __bss_end，每个字（4字节）写 0。这是 C 语言标准要求的——未初始化的全局变量必须为 0。
- bl main：跳转到 main() 函数。注意用的是 bl（带链接的跳转），这样 main() 返回后还能回到这里。
- halt 循环：如果 main() 返回了，就死循环在这里。嵌入式程序一般不会让 main() 返回。
2.4 Makefile 编写
Makefile 就是我们的编译脚本。每次敲一长串 gcc 命令太累了，用 Makefile 一键搞定。
# Makefile
CROSS_COMPILE = arm-linux-gnueabi-
CC = $(CROSS_COMPILE)gcc
LD = $(CROSS_COMPILE)ld
OBJCOPY = $(CROSS_COMPILE)objcopy
TARGET = f1c200s_demo
LDS = f1c200s.lds
all: $(TARGET).bin
$(TARGET).bin: $(TARGET).elf
$(OBJCOPY) -O binary $< $@
$(TARGET).elf: start.o main.o
$(LD) -T $(LDS) -o $@ $^
start.o: start.S
$(CC) -c -o $@ $<
main.o: main.c
$(CC) -c -o $@ $<
clean:
rm -f *.o *.elf *.bin
.PHONY: all clean
解释一下关键点：
- CROSS_COMPILE：交叉编译工具链的前缀。我们用的是
arm-linux-gnueabi-，这个在第一章已经装好了。 - 编译流程：.S 和 .c 文件先编译成 .o 文件，然后链接成 .elf 文件，最后用 objcopy 转换成纯二进制 .bin 文件。
- -T $(LDS)：指定链接脚本。没有这个参数，链接器会用默认的脚本，那程序就跑不起来了。
- clean：清理编译产物。我习惯每次重新编译前先 make clean。
sudo apt install libc6-i386。我当初在 Ubuntu 64 位上折腾了半天才发现是这个原因。
2.5 编译与烧录验证
好，文件都准备好了，我们来编译一下：
$ make
arm-linux-gnueabi-gcc -c -o start.o start.S
arm-linux-gnueabi-gcc -c -o main.o main.c
arm-linux-gnueabi-ld -T f1c200s.lds -o f1c200s_demo.elf start.o main.o
arm-linux-gnueabi-objcopy -O binary f1c200s_demo.elf f1c200s_demo.bin
没有报错的话，你会得到一个 f1c200s_demo.bin 文件。这就是我们要烧录的二进制文件。
烧录到 SPI Flash 的命令：
$ sunxi-fel -p spiflash-write 0x00000000 f1c200s_demo.bin
这个命令用到了我们第一章装的 sunxi-fel 工具。它的意思是：通过 FEL 模式，把 bin 文件写到 SPI Flash 的 0x00000000 地址（也就是 Flash 的开头）。
烧录完成后，断开 USB 线，重新上电。如果一切正常，板子就会运行我们的程序了。
2.6 本章小结
这一章我们干了四件事：
- 搭建了最小工程目录，就四个文件
- 写了链接脚本，把代码安排在 0x80000000
- 写了启动代码，设置栈、清 BSS、跳 main
- 写了 Makefile，一键编译生成 bin 文件
你现在已经拥有了一个可用的裸机工程模板。后面每一章，我们都会在这个模板上添加新功能。所以这一章的内容，我建议你反复理解，尤其是链接脚本和启动代码——它们是整个裸机开发的基石。
下一章，我们要点亮板子上的第一个 LED。嗯，这才是嵌入式开发的真正开始。