Как запустить программу C без ОС на Raspberry Pi?

на самом деле Raspberry Pi - одна из самых простых рук для программирования голого металла (без операционной системы) у меня есть много примеров в github, чтобы вы начали

https://github.com/dwelch67/raspberrypi

одна хорошая вещь о raspberry pi заключается в том, что ему не нужен загрузчик, такой как uboot, есть gpu, который на самом деле сначала приносит чип, а затем загружает ядро (или голое металлическое приложение, что угодно) в ОЗУ и ветви к нему таким же образом что приложения uboot бы. Еще одна хорошая вещь, вы не можете кирпич его, как вы можете с таким количеством других плат в этом классе, если вы испортите вы вытащить sd-карту, попробуйте еще раз, если вы сдаетесь, то положить sd-карту с linux на нем обратно и запустить linux...

полностью автоматизированный минимальный голый металлический мигающий пример

протестировано на хосте Ubuntu 16.04, Raspberry Pi 2.

dwelch является наиболее полным примером, но это минимальный простой в настройке hello world.

использование:

1. вставьте SD-карту на хост

2. изображение:

   ./make.sh /dev/mmblck0 p1
   

   где:

   • /dev/mmblck0 прибор SD-карты
   • p1 является первым разделом устройства (/dev/mmblck0p1)

3. вставка SD-карты на PI

4. выключить и включить питание

GitHub вверх по течению: https://github.com/cirosantilli/raspberry-pi-bare-metal-blinker/tree/d20f0337189641824b3ad5e4a688aa91e13fd764

начать.S

.global _start
_start:
    mov sp, #0x8000
    bl main
hang:
    b hang

main.c

#include <stdint.h>

/* This is bad. Anything remotely serious should use timers
 * provided by the board. But this makes the code simpler. */
#define BUSY_WAIT __asm__ __volatile__("")
#define BUSY_WAIT_N 0x100000

int main( void ) {
    uint32_t i;
    /* At the low level, everything is done by writing to magic memory addresses.
    The device tree files (dtb / dts), which are provided by hardware vendors,
    tell the Linux kernel about those magic values. */
    volatile uint32_t * const GPFSEL4 = (uint32_t *)0x3F200010;
    volatile uint32_t * const GPFSEL3 = (uint32_t *)0x3F20000C;
    volatile uint32_t * const GPSET1  = (uint32_t *)0x3F200020;
    volatile uint32_t * const GPCLR1  = (uint32_t *)0x3F20002C;

    *GPFSEL4 = (*GPFSEL4 & ~(7 << 21)) | (1 << 21);
    *GPFSEL3 = (*GPFSEL3 & ~(7 << 15)) | (1 << 15);
    while (1) {
        *GPSET1 = 1 << (47 - 32);
        *GPCLR1 = 1 << (35 - 32);
        for (i = 0; i < BUSY_WAIT_N; ++i) { BUSY_WAIT; }
        *GPCLR1 = 1 << (47 - 32);
        *GPSET1 = 1 << (35 - 32);
        for (i = 0; i < BUSY_WAIT_N; ++i) { BUSY_WAIT; }
    }
}

ldscript

MEMORY
{
    ram : ORIGIN = 0x8000, LENGTH = 0x10000
}

SECTIONS
{
    .text : { *(.text*) } > ram
    .bss : { *(.bss*) } > ram
}

make.sh

#!/usr/bin/env bash

set -e

dev="${1:-/dev/mmcblk0}"
part="${2:-p1}"
part_dev="${dev}${part}"
mnt='/mnt/rpi'

sudo apt-get install binutils-arm-none-eabi gcc-arm-none-eabi

# Generate kernel7.img
arm-none-eabi-as start.S -o start.o
arm-none-eabi-gcc -Wall -Werror -O2 -nostdlib -nostartfiles -ffreestanding -c main.c -o main.o
arm-none-eabi-ld start.o main.o -T ldscript -o main.elf
# Get the raw assembly out of the generated elf file.
arm-none-eabi-objcopy main.elf -O binary kernel7.img

# Get the firmware. Those are just magic blobs, likely compiled
# from some Broadcom proprietary C code which we cannot access.
wget -O bootcode.bin https://github.com/raspberrypi/firmware/blob/597c662a613df1144a6bc43e5f4505d83bd748ca/boot/bootcode.bin?raw=true
wget -O start.elf https://github.com/raspberrypi/firmware/blob/597c662a613df1144a6bc43e5f4505d83bd748ca/boot/start.elf?raw=true

# Prepare the filesystem.
sudo umount "$part_dev"
echo 'start=2048, type=c' | sudo sfdisk "$dev"
sudo mkfs.vfat "$part_dev"
sudo mkdir -p "$mnt"
sudo mount "${part_dev}" "$mnt"
sudo cp kernel7.img bootcode.bin start.elf "$mnt"

# Cleanup.
sync
sudo umount "$mnt"

QEMU дружественные голые металлические примеры

проблема с мигалкой заключается в том, что трудно наблюдать светодиоды в QEMU: https://raspberrypi.stackexchange.com/questions/56373/is-it-possible-to-get-the-state-of-the-leds-and-gpios-in-a-qemu-emulation-like-t

здесь я описываю некоторые голые металлические установки QEMU, которые могут представлять интерес:как сделать голые металлические программы ARM и запустить их на QEMU? запись в UART-самый простой способ получить вывод из QEMU.

бонус

вот пример x86 для любопытных: как запустить программу без операционной системы?

https://www.cl.cam.ac.uk/projects/raspberrypi/tutorials/os/ это отличный учебник, и, как они скажут вам, лучший быстрый и грязный способ запустить код на голом металле-это захватить дистрибутив linux, чтобы сделать это, просто скомпилировать в ядро.img (с соответствующими параметрами архитектуры) и использовать его для замены существующего в дистрибутиве linux только для этого раздела учебника вы можете пойти к: https://www.cl.cam.ac.uk/projects/raspberrypi/tutorials/os/ok01.html#pitime

Pi может быть немного неоптимальным для того, что вы хотите сделать, поскольку дизайн SoC таков, что процессор ARM является гражданином второго класса-то есть есть некоторые обручи, чтобы прыгать, чтобы получить голую металлическую программу, работающую на нем.

однако вы можете немного обмануть и использовать U-Boot API чтобы предоставить вам доступ к некоторым функциям U-Boot, но иметь возможность добавлять свои собственные функции сбоку.