用C为Raspberry Pi编写操作系统

我已经找到了Baking Pi教程，但是它们仅使用汇编语言。我遵循了第一课，但是我已经想知道如何使用C了。我的意思是，他们发明高级语言是有原因的。我尝试将C代码编译为一个object（.o）文件，然后进行编译

.section .init
.globl _start
_start:

bl main

loop$:
b loop$

到另一个目标文件并将它们链接在一起从而获得kernel.img。然后，我用自己的内核替换了已经存在的内核，但是它不执行C代码。我编写的C代码应该只打开OK LED，然后返回（然后来loop$: b loop$）。但是“ OK” LED随机闪烁几次，然后一直保持熄灭状态。这是我的C代码：

int main(int argc, char ** argv) {
    volatile unsigned *gpioAddr = (volatile unsigned *)0x20200000;
    *(gpioAddr + 4) = 1 << 18;
    *(gpioAddr + 40) = 1 << 16;
    return 0;
}

如何在Raspberry Pi上使用C进行操作系统开发？

我怀疑这是代码中的错误（尽管我只是一个业余爱好者）。我知道设置C可能很复杂，但我不是第一个这样做的人。AFAIK，所有当前占主导地位的OS主要是用C编写的，因此必须有一篇文章解释该过程。我也会对步骤列表感到非常满意，因此我可以在Google上搜索这些步骤，甚至可以问一个不太广泛的问题。

注意：与上述C代码等效的ARM程序集可以正常工作。它会点亮LED（稍许闪烁）。我认为（希望）表明我的Raspberry Pi很好。

几年前，我编写了一个非常简单的内核，并在386上运行。多年来，我都没有进行裸机编程，但是从广义上讲，您需要编写一些汇编程序代码，该代码将：

• 在启动过程中禁用中断
• 如果Pi具有内存控制器，则需要进行设置
• 设置计时器刻度
• 配置中断控制器
• 设置一个堆栈，以便您可以执行C代码

设置堆栈很容易-找到一些未使用的内存，然后将该地址加载到曾经用作堆栈指针的寄存器中。

在C代码中，您需要初始化OS数据结构，例如内存池和线程表。您将无法使用C库函数-您需要自己编写这些东西。

如果要编写一个简单的多任务操作系统，则需要编写一些汇编程序，以将CPU寄存器保存在堆栈中，并从另一个线程的堆栈中加载一组不同的寄存器值。而且，您需要编写API来创建不同的线程。

我没有深入研究您的代码，但是在我看来，您的方向正确。确保：

• 该_start符号确实是在编译和链接程序集文件和C文件时使用的符号（而main()没有使用）
• 调用时main()，您需要使用C调用约定：
  • 在调用之后将指令的地址压入堆栈（返回地址，这将由returnC中的语句使用）
  • 推送函数的参数。在您的情况下，您可以推送两个32位值（总共8个字节），但是为了简化起见，您也可以删除参数，而只需int main() { ... }
  • 也许在堆栈上为返回值保留一些空间
  • 我不记得这些东西应该按什么顺序推
  • 要了解C函数的确切期望，请对其进行反汇编（objdump -S main.o），并查看其如何操作堆栈。
• 如果您不遵守调用约定，那么C编译器生成的汇编代码可能会篡改堆栈上的返回地址，并且在您的情况下，您甚至没有推送返回地址，因此返回指令将跳转到某个地方随机，而不是去loop$。

该OSDev维基将是一个非常有用的ressource -它主要关注的x86开发，但大部分信息仍然适用于树莓派。

更多有关raspberry-pi osdev的资源：

• http://elinux.org/RaspberryPi_Osdev
• 有关GPU指令集的https://github.com/hermanhermitage/videocoreiv信息，该指令集将在您启动之前执行引导序列kernel.img。
• https://github.com/christinaa/rpi-open-firmware该项目旨在替换kernel.img执行您的pi之前用于引导pi的专有blob 。

您可能遇到的主要问题是C库和序言代码。它是在您自己的代码开始执行并设置堆栈，堆和执行许多其他有用操作之前启动的。但是，当您尝试进行裸机编程时，您下面没有运行任何操作系统，因此最好避免调用这些函数。为此，您需要修改后的C库版本和/或一些自己定义或替换的全局符号。这个过程有点涉及，这就是为什么“ Baking Pi”用户选择在他们的教程中使用汇编语言的原因。

尝试以下方法：

http://www.valvers.com/open-software/raspberry-pi/step01-bare-metal-programming-in-cpt1/

此外，x86的体验也有所不同。它可能适用于一般的ARM裸机OS编程。但是对于Pi来说，很抱歉，这是gpu首先启动，并且在您的OS（？）代码之前进行了很多设置。

s-matyukevich/raspberry-pi-os

https://github.com/s-matyukevich/raspberry-pi-os

这个很棒的仓库既可以进行C引导，也可以涉及非常复杂的主题。

此外，它研究了Linux内核的工作方式，并注释了Linux内核代码。

看看第一个简单设置的教程：https : //github.com/s-matyukevich/raspberry-pi-os/tree/43f682d406c8fc08736ca3edd08a1c8e477c72b0/src/lesson01/src

我强烈推荐它。