近日，有人在GitHub上开源了一个关于树莓派的教程。不同于以往的树莓派开发，这篇教程的核心内容是讨论如何在树莓派上进行裸机编程。
教程地址：
在树莓派3上进行裸机编程
该系列教程面向那些想要编译自己的树莓派裸机应用程序的人，具体目标受众是那些对树莓派硬件不熟悉，但在业余时间又爱好OS的开发人员。在这篇教程里，作者给出了一些示例来完成基本的操作，比如：将代码写入串行控制台、从串行控制台中读取按键、设置屏幕分辨率并绘制到线性帧缓冲区。此外，作者还展示了如何获取硬件的序列号、硬件支持的随机数，以及如何从启动分区读取文件。
需要注意的是：这篇教程没有涉及编写OS。诸如内存管理、虚拟文件系统、实现多任务处理之类的主题也不会介绍。该教程将重点介绍与硬件的接口，而不是关于OS的理论。此外，该教程假设你具有一定的GNU/Linux知识，对编译程序、创建磁盘和文件系统镜像有一定的了解。
对于为何选择树莓派3，作者给出了解释：首先，它既便宜又容易买到。第二，它是64位的，拥有非常大的地址空间。第三，它只使用MMIO，这使得编程更容易。
该教程使用C语言进行开发，因为C语言能够直接对硬件进行开发。
预备知识
在开始前，你将需要在FAT文件系统上使用交叉编译器（有关详细信息，请参见00_crosscompiler目录）和带有固件文件的MicroSD卡。
每个目录都有一个以及。确保Makefile符号链接根据你自己选择的交叉编译器指向版本。
作者给出的建议是买一个MicroSD卡USB适配器（许多制造商都会提供这种适配器的SD卡），这样就可以像USB一样将该卡连接到任何台式计算机上，而不需要特殊的读卡器接口（尽管现在很多笔记本电脑都有这种接口）。如果你不喜欢dd命令，你也可以选择USBImager，这是一个简单的GUI应用程序，具有可移植的可执行文件，可用于Windows、MacOSX和Linux操作系统。
Micro-SD卡USB适配器。
在带有LBAFAT32（类型0x0C）分区的SD卡上创建MBR分区方案，并对其格式化，然后将、以及复制到其中。或者，你可以下载一个raspbian镜像，dd命令烧写到SD卡，mount挂载并删除不必要的.img文件。不管你喜欢哪种方法，重点是你将使用这些教程创建，而且必须复制到SD卡的根目录中，后者不应该存在其他.img文件。
建议使用USB串行调试电缆。把它连接到GPIO引脚14/15，然后在电脑上按如下方式运行minicom：
USB串行调试电缆
仿真
不幸的是，官方的qemu二进制文件还不支持树莓派3。但作者已经实现了，并将很快发布（更新：在中提供）()。在此之前，你必须从最新的源代码编译qemu。编译后，可进行如下操作：
或者：
-Mraspi3：让qemu仿真树莓派3硬件。
-：告知要使用的内核文件名。
-drivefile=$(yourimagefile),if=sd,format=raw：在第二种情况下，该参数为SD卡镜像，它也可以是标准的rasbian镜像。
-serialstdio
-serialnull-serialstdio：将模拟的UART0重定向到运行qemu的终端的标准输入/输出，以便显示发送到串行线路的所有内容，并且vm会接收终端中键入的每个键。该操作仅适用于教程05及更高版本，因为默认情况下不会重定向UART1。为此，必须添加一些类似于-chardevsocket，host=localhost，port=1111，id=aux-serialchardev:aux的参数，或者简单地使用两个-serial参数。
硬件资源
下面简单介绍一下所需硬件资源，BCM2837SoC芯片。包括：
VideoCoreGPU；
ARM-Cortex-A53CPU(ARMv8)；
MMIO映射外部设备。
有趣的是，CPU不是主板上的主处理器。当它通电后，第一个GPU运行。当初始化完成时，通过执行，它将加载并执行。这不是一个ARM可执行文件，而是专门为GPU编译的。比较有意思的是，寻找不同的ARM可执行文件，都以kernel开头，以.img结尾。由于要在AArch64模式下对CPU进行编程，因此只需要，这也是最后一个要查找的。加载后，GPU触发ARM处理器上的复位线，开始在地址0x80000（或更准确地说是0）处执行代码。
RAM（1GRaspberryPi3）在CPU和GPU之间共享，这意味着一个可以读取另一个写入内存的内容。为了避免混淆，需要定义好mailbox接口。CPU将消息写入mailbox，并通知GPU读取它。GPU（知道消息完全在内存中）解释它，并将响应消息放在同一个地址。CPU必须循环访问内存以知道GPU何时完成，然后它才能读取响应。
相似的，所有外部设备都在内存中与CPU通信。每个设备都有从0x3F000000开始的专用内存地址，但是它不在真实的RAM中（称为内存映射IO）。现在没有用于外围设备的mailbox，而是每个设备都有其自己的协议。这些设备的共同点是：必须以32位为单位在4个字节对齐的地址（所谓的字）上读取和写入其内存，并且每个设备都有控制/状态和数据字（datawords）。不幸的是，Broadcom（SoC芯片的制造商）在记录产品方面很差。现在所拥有的最好的是BCM2835文档，这个文档就足够了。
CPU中还有一个内存管理单元，允许创建虚拟地址空间。这可以通过特定的CPU寄存器进行编程，并且在将这些MMIO地址映射到虚拟地址空间时必须小心。
一些更有趣的MMIO地址是：
更多信息，请参见：