![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Особенности компилятора и ассемблера
В данном параграфе мы рассмотрим пример преобразования исходного файла с программой на Си компилятором ICC12 к файлу с исполняемым кодом. Этот процесс был описан в разделе 3.13.1. Следует заметить, что данный пример демонстрирует отнюдь не все особенности механизма действия компилятора. Для получения более полных сведений следует обратиться к техническому описанию компилятора. Мы же постараемся сконцентрировать внимание читателя на ключевых моментах преобразования кодов. Эти знания необходимы Вам для того, чтобы начать работу с 68HC12, программируя их на Си. В представленном примере прикладная программа управляет светодиодами, подключенными к выходам порта PORTA микроконтроллера 68HC12B32. Периодически, по первому сигналу переполнения таймера светодиоды зажигаются, а последующему сигналу переполнения таймера эти светодиоды гасятся. Аппаратные средства, используемые для отладки этой задачи, представлены на рис. 3.11.
Рис. 3.11. Схема подключения светодиодов к микроконтроллеру 68HC912B32
/************************************************************/ /* Название: Sample.c */ /* Описание: Эта программа производит включение */ /* и выключение светодиодов с интервалом */ /* времени 1 с. Используется МК 68НС12ВЗ2 */ /* Файл заголовка header содержит адреса всех */ /* портов и регистров специальных функций */ /* Контроллер должен быть сконфигурирован */ /* для работы в однокристальном режиме */ /* Дата создания: May 15, 2004 */ /* Авторы: Daniel Pack and Steve Barrett */ /************************************************************/ 1 #include < 68НС12ВЗ2.h> 2 /*****************************************************/ 3 void TOIISR(void); 4 /*****************************************************/ 5 #pragma interrupt_handler TOIISR() /* Объявление подпрограммы 6 прерывания по переполнению таймера*/ 7 #pragma abs_address: 0x0B1E /*задать адрес подпрограммы прерывания ISR */ 8 void (* Timer_Overflow_interrupt_vector[])()={TOIISR} 9 #pragma end_abs_address 10 unsigned char second = 0x00; 11 void main (void) 12 { 13 TSCR=0x80; /*включить таймер*/ 14 TMSK2=0x80; /*разрешить прерывания по таймеру*/ 15 TFLG2=0x80; /*очистить флаг TOIF*/ 16 DDRA=0xFF; /* настроить порт Port A на вывод*/ 17 CLI(); /*разрешить прерывания*/ 19 EXIT() 20 } 22 void TOIISR(void) /*подпрограмма прерывания*/ 23 { 24 TFLG2=0x80; /*очистить флаг TOIF*/ 25 second += 1; /*увеличить на 1 программный счетчик с именем second*/ 26 if (second == 122) 27 { 28 PORTA =! PORTA; /*инвертировать порт PORT A*/ 29 second = 0x00; /*обнулить программный счетчик*/ 30 } 31 } Обратите внимание! Каждая программа должна обязательно иметь заголовок, в котором прописаны: название программы, краткое описание реализуемого алгоритма, авторы и дата создания программы. Файл заголовка 68HC12B32.h содержит определения регистров специальных функций МК B32 и макроопределения для препроцессора компилятора. Номера строк в приведенном тексте программы при вводе исходного текста в редакторе интегрированной среды ICC12 не должны присутствовать. Это наше дополнение для удобства восприятия материала. Разберем назначение отдельных элементов программы. В первой строке записана директива препроцессора компилятора #include, которая предписывает присоединить к программе заголовочный файл с именем 68НС12ВЗ2.h. Содержимое этого файла мы рассмотрим ниже. Строка 3 содержит объявление функции TOIISR как подпрограммы прерывания по переполнению таймера. Строки с пятой по девятую содержат директивы, которые назначают ячейку памяти с адресом 0x0B1E для размещения в ней адреса начала подпрограммы прерывания TOIISR. В строке 10 осуществляется определение и инициализация глобальной переменной с именем second, которая будет использоваться в качестве программного счетчика. Строки с одиннадцатой по двадцатую содержат текст основной программы, в которой происходит инициализация подсистемы таймера. Таймер запускается на счет, разрешаются прерывания по его переполнению. Обратите внимание, в строке 17 вызывается макрос разрешения прерывания, который был определен в заголовочном файле. Строка 18 содержит конструкцию бесконечного цикла, который обеспечивает выполнение пустых команд микроконтроллером, пока не поступит запрос на прерывание от таймера. В строке 19 записан макрос программного прерывания EXIT(), который также определен в заголовочной файле. В строке 22 начинается подпрограмма прерывания по таймеру. В ней сбрасывается флаг переполнения таймера (строка 24), а затем инкрементируется программный счетчик second (строка 25). Заметим, что период счета 16 разрядного счетчика таймера микроконтроллера 68HC12 при частоте шины 8 МГц составляет 8, 19 мс. Поэтому для отсчета 1 с требуется 122 периода переполнения этого таймера. В строке 26 записана конструкция условия if. Выражения строк 28 и 29 будут исполняться, только если счетчик second достиг значения 122. Тогда код на линиях PORTA будет инвертирован, а содержимое программного счетчика обнулено. Обратимся теперь к разъяснению содержимого заголовочного файла. Мы не будем приводить его текст целиком, а приведем лишь те строки, которые необходимы для рассматриваемой в основном примере программы: 1 #define _IO_BASE 0 2 #define _P(off) *(unsigned char volatile*) (_IO_BASE + off) 3 #define TSCR _Р(0х86) 4 #define TMSK2 _Р(0х8D) 5 #define TFLG2 _P(0x8F) 6 #define DDRA _Р(0х02) 7 #define PORTA _Р(0х00) 8 #define CLI() asm(" cli\n") 9 #define EXIT() asm(" swi\n") Две первые строки приведенного фрагмента заголовочного файла используются для определения макроса _P с аргументом off. Обратите внимание на символ указателя в макросе. Все следующие выражения в строках с 3 по 7 определяют численные значения для символьных обозначений регистров специальных функций МК. Эти численные значения — адреса регистров в соответствии с картой памяти МК. Любое упоминание имен регистров в тексте программы связано с выполнением операций чтения или записи в эти регистры по их физическим адресам. Этим объясняется необходимость применения указателя в определении макроса _P(off). Две последние строки 8 и 9 являются примерами определения макросов. Вернемся к примеру управления светодиодами. После обработки программой компилятора исходного текста программы Sample.c будет получен следующий текст программы на языке ассемблера. 1.module interrupt.c 2.area memory(abs) 3.org 0xb1e 4 _Timer_Overflow_interrupt_vector:: 5.word _TOIISR 6.area data 7 _second:: 8.blkb 1 9.area idata 10.byte 0 11.area data 12.area text _main:: 14; void TOIISR(void); 15; #pragma interrupt_handler TOIISR(); 16; #pragma abs_address: 0x0B1E 17; void (*Timer_Overflow_interrupt_vector[]) ()={TOIISR}; 18; #pragma end_abs_address; 19; unsigned char second=0x00; 20; 21; void main(void) 22; { 23; TSCR=0x80; 24 ldab #128 25 stab 0х86 26; ТМSК2=0х80; 27 ldab #128 28 stab 0x8d 29; TFLG2=0x80; 30 ldab #128 31 stab 0x8f 32; DDRA=0xFF; 33 ldab #255 34 stab 0х2 35; CLI(); 36 сli 37 L3: L4: 38 bra L3 39 X0: 40; while(1) {}; 41; EXIT(); 42 swi 43; }L2 44.dbline 0 45; func end 46 rts 47 _TOIISR:: 48 void TOIISR(void) 49; { 50; TFLG2=0x80; 51 ldab #128 52 stab 0x8f 53; second + = 1; 54 ldab _second 55 clra 56 addd #1 57 stab _second 58; if(second = = 122) 59 ldab _second 60 cmpb #122 61 bne L7 62; { 63; PORTA = ~ PORTA; 64; vol 65 ldab 0 66 clra 67 coma 68 comb 69 stab 0 70; second = 0x00; 71 clr _second 72; } 73 L7: 74; } 75 L6: 76.dbline 0 77; func end 78 rti Итак, мы видим текст после обработки кросс-компилятором, который содержит инструкции команд на языке ассемблера микроконтроллера 68HC12 и директивы языка Ассемблер в составе интегрированной среды разработки ICC12. Директивы программы Ассемблер — это специальные команды, которые осуществляют управления процессом генерации кодов команд для МК при обработке приведенного выше текста программой Ассемблер. В среде ICC12 директивы выделяются точкой перед их именем. Например:.area data или.byte 0. Разберем текст представленного файла. В строке 1 записана директива Ассемблера, определяющая название программы. Директивы.area и.org генерируются при обработке строки 7 исходной программы на Си: #pragma abs_address: 0x0B1E. Они устанавливают адрес ячейки памяти для записи адреса начала подпрограммы прерывания по переполнению таймера. Это адрес принято называть вектором прерывания. Для микроконтроллеров семейства 68HC12 ячейки памяти для хранения вектора прерывания от каждого источника запросов определены техническим описанием. В частности для МК модели 68HC12B32 в ячейке памяти с адресом 0x0B1E хранится вектор прерывания по переполнению таймера. Компилятор среды ICC12 добавляет символ подчеркивания перед именами идентификаторов исходного кода на Си (это имена переменных и функций). Это можно наблюдать в строках 4, 7 и 47. Два двоеточия после имени переменной отражают тот факт, что эти переменные доступны из всех программ, т.е. из текущей функции и из всех внешних функций. Директива.word в строке 5 производит запись адреса начала подпрограммы прерывания с именем TOIISR в ячейку памяти разрядностью в 2 байта. Директивы в строках с 7 по 11 выделяют память для хранения переменной second и инициализируют ее нулевым значением. Начиная с линии 12 можно видеть сгенерированные кросс компилятором команды ассемблера микроконтроллера 68HC12, соответствующие основной программе. Заметьте, что все записи исходного текста на Си из основной программы перенесены в текст ассемблерной программы (строки с 13 по 23), но перед ними установлен символ «точка с запятой». Это означает, что эти записи переведены в статус комментария, что удобно при чтении программы. Аббревиатуры команд ассемблера начинаются со строки 24. Причем в строке 23 написана инструкция Си, которая присваивает регистру управления таймером TSCR значение 0x80. Ниже в строках 24 и 25 записаны две команды ассемблера, которые реализуют данное действие. Причем, кросс-компилятор уже использовал заголовочный файл для определения абсолютного адреса регистра управления TSCR как 0x86. Строки с 26 по 36 завершают процесс инициализации микроконтроллера, но уже на языке ассемблерных команд. В строках 37…40 записаны команды бесконечного цикла. Строки с 41 по 46 завершают ассемблерный текст основной программы. Обратите внимание, макросы CLI() и EXIT() генерируют ассемблерные команды cli и swi соответственно. Основная программа оформлена в виде подпрограммы и завершается командой возврата из подпрограммы rts. В строке 47 начинается программа прерывания по переполнению таймера. Анализируя ее текст, можно проследить соответствие команд ассемблера каждому оператору исходного текста на Си. Подпрограмма прерывания завершается командой rti в строке 78. Следующий шаг в процессе генерации исполняемого машинного кода — это генерация объектного кода (файл interrupt.o) из рассмотренного ассемблерного исходного кода. После обработки программой Ассемблер среды ICC12 рассмотренного текста будет получен следующий объектный код: XН H4 areas 4 global symbols M interrupt.c А text size 3D flags 0 S _main Def0000 S _TOIISR Def001A А memory size В20 flags С S _Timer_Overflow_interrupt_vector Def0B1E А data size 1 flags 0 S _second Def0000 А idata size 1 flags 0 T 0В 1Е 00 1А R 00 00 00 01 00 02 00 00 T 00 00 00 R 00 00 00 03 T 00 00 С6 80 7В 00 86 С6 80 7В 00 80 С6 80 7В R 00 00 00 00 T 00 00 00 8F С6 FF 7В 00 02 10 EF 20 FE 3F 30 С6 R 00 00 00 00 T 00 1В 80 7В 00 8F F6 00 00 87 С3 00 01 7В 00 00 R 00 00 00 00 00 07 00 02 00 0E 00 02 T 00 29 F6 00 00 C1 7А 26 ОС F6 00 00 87 41 51 7B R 00 00 00 00 00 03 00 02 Т 00 37 00 00 79 00 00 0B R 00 00 00 00 00 05 00 02 Заметим, что в верхней половине представленного объектного кода, содержатся директивы для программы линковщика, а в нижней половине читатель может увидеть шестнадцатеричные коды инструкций ассемблера МК семейства 68HC12. На заключительной стадии представленный выше объектный код обрабатывается программой линковщика. В результате формируются три файла: interrupt.lst, interrupt.map и interrupt.s19. Файл листинга программы interrupt.lst представляет собой текстовый файл, который содержит команды ассемблера, машинные коды этих команд и абсолютные адреса в памяти микроконтроллера, в которых эти коды располагаются. Сгенерированный линковщиком файл листинга представлен ниже: .module interrupt.c .area memory(abs) .org 0хb1е 0B1Е _ _Timer_Overflow_interrupt_vector:: 0B1Е 8044.word _TOIISR .area data 0800 _second:: 0800.blkb 1 .area idata --- 0000 00.byte 0 .area data .area text 802А _main:: ; #include < 383HC12-ver1.h> ; void TOIISR(void); ; #pragma interrupt_handler TOIISR() ; ; #pragma abs_address: 0x0B1E ; void(*Timer_Overflow_interrupt_vector[]) ()={TOIISR}; ; #pragma end_abs_address ; ; unsigned char second=0x00; ; ; void main(void) ; { ; TSCR=0x80; 802А C680 ldab #128 802С 7В0086 stab 0х86 ; TMSK2=0x80; 802F C680 ldab #128 8031 7B008D stab 0x8d ; TFLG2=0x80; 8034 C680 ldab #128 8036 7B008F stab 0x8f ; DDRA=0xFF; 8039 C6FF ldab #255 803В 7В0002 stab 0x2 ; CLI(); 803Е 10EF cli 8040 L3: 8040 L4: 8040 20FE bra L3 8042 X0: ; while (1) {}; ; EXIT(); 8042 3F swi ; } 8043 L2: 8043.dbline 0; func end 8043 3D rts 8044 _TOIISR:: ; ; void TOIISR(void) { ; TFLG2=0x80; 8044 C680 ldab #128 8046 7B008F stab 0x8f ; second += 1; 8049 f60800 ldab _second 804C 87 clra 804D C30001 addd #1 8050 7B0800 stab _second ; if(second == 122) 8053 F60800 ldab _second 8056 C17A cmрb #122 8058 260C bnе L7 ; { ; PORTA = ~PORTA; ; vol 805A F60000 ldab 0 805D 87 clra 805E 41 comа 805F 51 comb 8060 7B0000 stab 0 ; second = 0x00; 8063 790800 clr _second ; } 8066 L7: ; } 8066 L6: 8066.dbline 0; func end 8066 0B rti Файл листинга обычно используется в процессе отладки прикладной программы при выявлении несоответствий между задуманными программистом действиями и реальным ходом исполнения программного кода. Кроме того, в процессе отладки иногда полезно знать, какие коды должны быть расположены в ячейках с фиксированными адресами. Последнюю информацию наиболее удобно получить из файла карты памяти *.map (иногда этот файл называют файлом символьных меток). Пример файла карты памяти для программы sample.c приведен ниже. Area (Attributes) Addr Size Decimal Bytes ------------ ---- ---- ------- -------- text 8000 006В = 107. bytes (rel, con) Addr Global Symbol ---- -------------- 8000 __start 8028 _exit 802А _main 8044 _TOIISR 8067 __HC12Setup 806B __text_end Area (Attributes) Addr Size Decimal Bytes ------------ ---- ---- ------- ----- idata 806B 0001 = 1. bytes (rel, con) Addr Global Symbol ---- -------------- 806B __idata_start 806C __idata_end Area (Attributes) Addr Size Decimal Bytes ------------ ---- ---- ------- ----- data 0800 0001 = 1. bytes (rel, con) Addr Global Symbol ---- -------------- 0800 _second 0800 __data_start 0801 __data_end Area (Attributes) Addr Size Decimal Bytes ------------ ---- ---- ------- ----- memory 0000 0B20 = 2848. bytes (abs, ovr) Addr Global Symbol ---- -------------- 0B1E _Timer_Overflow_interrupt_vector Files Linked [ module(s)] C: \icc\lib\crt12.o [crt12.s] interrupt.o [ interrup ] < library> [psetup.c] User Global Definitions init_sp = 0хс00 User Bаsе Address Definitions text = 0х8000 data =0х8000 В то время, как файл карты памяти предоставляет программисту обобщенную информацию о том, в какой области памяти располагаются коды переменных и каждой подпрограммы, файл исполняемых микроконтроллером кодов interrupt.s19 имеет следующий вид: S10E8000CF0C0016806787CE08018EAD S110800B080127056A000820F6CE806BCD21 S111801808008E806C2706180A307020F516BA S1078026802A20FE8A S1050B1E80440D S104806B0010 S110802AC6807B0086C6807B008DC6807BEF S1118037008FC6FF7B000210EF20FE3F3DC607 S1118045807B008FF6080087C300017B0800D3 S1118053F60800C17A260CF600008741517B26 S109806100007908000B89 S10780677900163D45 S90380007C Каждая строка файла в формате S19 содержит информацию о типе представленных в ней данных, начальный адрес данных с строке, сами данные и контрольную сумму для этой строки. Полная расшифровка формата S19 дана в руководстве пользователя для отладочной платы M68EVB912B32. Итак, мы рассмотрели последовательность преобразования исходного файла на Си к файлу загрузочного исполняемого кода для микроконтроллера. На языке структурных диаграмм этот процесс представлен на рис. 3.4.
Заключение по главе 3
В этой главе мы кратко рассмотрели технику программирования встраиваемых систем на Си. Мы показали некоторые особенности записи программ на Си для платы отладки MC68HC912B32EVB. Безусловно, столь краткое изложение языка Си недостаточно для разработки собственных реальных встраиваемых приложений. Поэтому для расширения познаний в области программирования на Си рекомендуем Вам обратиться к специальной литературе, приведенной в разделе 3.16. Мы также рассмотрели процесс преобразования исходного текста программы на Си в файл исполняемых кодов для МК выбранного типа. Мы показали Вам примеры всех промежуточных генерируемых файлов по ходу этого процесса. Мы также кратко остановились на аппаратных особенностях МК семейства 68HC12/HCS12 для целей отладки, рассмотрели возможности использования аппаратных и программных средств платы MC68HC912B32EVB для тестирования и отладки примеров следующих глав данной книги.
3.16. Что еще почитать?
1. Kernighan, В. W., and D. М. Ritchie. The С Programming Language, 2nd ed. Upper Saddle River, NJ: Prentice Наll, 1988. 2. Schildt, Н. С: The Complete Reference. Osborne McGraw Нill. 3. Harbison, Samuel Р. III, and Guy Steele Jr. С А Reference Manual, 5th ed. Upper Saddle River, NJ: Prentice Наll, 2002. 4. ImageCraft С Compiler and Development Environment for Motorola HC12, ImageCraft Creations Inc., Раlo Alto, СА, 2002.
Вопросы и задания
|