三星SAM8系列S3C825A型單片機(jī)及其軟件設(shè)計(jì)
該開始環(huán)境集成有基于通用指令集的重定位宏匯編器,且內(nèi)嵌C語(yǔ)言預(yù)處理程序,可接受所有的C語(yǔ)言宏定義。而集成的IAR XLINK連接器支持靈活的代碼段和數(shù)據(jù)段重定位,并可根據(jù)重定位模塊提供的信息將若干個(gè)應(yīng)用程序所需要的可重定位代碼模塊文件組裝成一個(gè)程序,從而產(chǎn)生可執(zhí)行的目標(biāo)代碼。此外,環(huán)境中的C-SPY調(diào)試器具有多種測(cè)試分析功能,支持單步調(diào)試,控制程序運(yùn)行到指定位置(Go to Cursor/Go to Label/Go to Address),調(diào)試返回(Go to Return)、實(shí)時(shí)跟蹤變量、寄存器(Register Groups)、存儲(chǔ)器(Memory)等,這些都在很大程序上提高了開發(fā)效率。
3 混合編程的軟件設(shè)計(jì)
在對(duì)SAM8系列單片機(jī)進(jìn)行軟件開發(fā)過(guò)程中,用C語(yǔ)言編程具有開發(fā)周期短、可讀性強(qiáng)、可移植性好和修改方便等優(yōu)點(diǎn),但是C程序反匯編生成的匯編代碼往往較長(zhǎng)。若直接用匯編語(yǔ)言編程,雖然編制的程序較短,但開發(fā)周期長(zhǎng),修改也不方便,所以,較好的解決方法是把程序的框架或主體部分用C語(yǔ)言編寫,而將執(zhí)行效率要求較高的部分用匯編語(yǔ)言來(lái)編寫。下面主要介紹針對(duì)SAM8系列單片機(jī)進(jìn)行混合編程的軟件設(shè)計(jì)方法。
3.1 IAR C語(yǔ)言編譯器的函數(shù)參數(shù)傳送規(guī)則
IAR C語(yǔ)言編譯器規(guī)定函數(shù)參數(shù)傳遞有2種方式,即寄存器傳遞和堆棧傳遞。傳遞順序是從左至右,具體采用哪種方式傳遞取決于函數(shù)參數(shù)的類型。
IAR C語(yǔ)言編譯器把單片機(jī)的寄存器分成2組,其中高速暫存器組(R10-R15)中的函數(shù)參數(shù)由左至右依次傳入R15至R10,直至這些寄存器點(diǎn)滿,而其余函數(shù)參加由堆棧來(lái)傳遞。由迂些寄存器是暫存器,用完就釋放掉,所以應(yīng)用過(guò)程中不用保護(hù)。第二組為普通寄存器(R1、R4-R9),這組寄存器主要用作寄存器變量和保存中間變量,應(yīng)用過(guò)程不必須對(duì)其進(jìn)行保護(hù),但在C語(yǔ)言函數(shù)編寫中可以不體現(xiàn),而由編譯器自動(dòng)完成。
當(dāng)函數(shù)參數(shù)為以下2種類型時(shí),應(yīng)當(dāng)選用堆棧方式傳遞:第一種是傳遞參數(shù)為struct或union大于4字節(jié)的參數(shù)類型。第二種是長(zhǎng)度可變函數(shù)的未命名參數(shù)類型。
函數(shù)參數(shù)通常放在由堆棧指針指定的位置為起始的主存儲(chǔ)器中,被調(diào)用函數(shù)的參數(shù)則由左至右依次存放在被指定的堆棧中,當(dāng)被調(diào)用函數(shù)返回調(diào)用函數(shù)時(shí),堆棧自動(dòng)清零,主存儲(chǔ)器空間被釋放,以供下次供傳遞函數(shù)使用。
函數(shù)返回值可根據(jù)其類型放在R15或R15:R14寄存器對(duì)中。若返回值是struct或union類型,則返回R15中的值是存放返回結(jié)果的堆棧指針起始位置。
C語(yǔ)言編譯器也是編譯中斷函數(shù)時(shí)會(huì)自動(dòng)保護(hù)所用到的寄存器(包括R10-R15),狀態(tài)寄存器FLAGS的保護(hù)也是在中斷處理過(guò)程中自動(dòng)完成的。中斷過(guò)程中用到的寄存器都使用PUSH Rn的指令進(jìn)行保護(hù),而采用POP Rn指令恢復(fù)。當(dāng)用IRET指令自動(dòng)恢復(fù)狀態(tài)寄存器FLAGS時(shí),可以從中斷中返回。
3.2 對(duì)匯編語(yǔ)言函數(shù)的約定
對(duì)于一個(gè)可以被C語(yǔ)言函數(shù)調(diào)用的匯編程序來(lái)說(shuō),使用時(shí)必須滿足以下3點(diǎn):
?。?)符合C語(yǔ)言參數(shù)傳遞規(guī)則;
?。?)有PUBLIC函數(shù)入口標(biāo)志;
?。?)在C語(yǔ)言函數(shù)中用extern聲音為外部函數(shù)。
參加傳遞規(guī)則和C語(yǔ)言函數(shù)一樣,所不同的是,要在匯編語(yǔ)言函數(shù)編寫過(guò)程中具體體現(xiàn)出來(lái)。
4 應(yīng)用實(shí)例
明確了以上調(diào)用規(guī)則,混合編程就比較容易了,歸納起來(lái)有以下幾點(diǎn):
?。?)在C語(yǔ)言源文件中用“extern”關(guān)鍵字導(dǎo)入被匯編語(yǔ)言源文件導(dǎo)出的標(biāo)號(hào);
(2)在匯編語(yǔ)言源文件用“PUBLIC”關(guān)鍵字把標(biāo)號(hào)導(dǎo)出到C語(yǔ)言源文件;
(3)在匯編語(yǔ)言中用“EXTERN”關(guān)鍵字導(dǎo)入被C語(yǔ)言函數(shù)源文件導(dǎo)出的關(guān)鍵字;
?。?)用C語(yǔ)言把標(biāo)號(hào)導(dǎo)出給匯編語(yǔ)言,這一步不需要關(guān)鍵字;
?。?)把編輯好的C語(yǔ)言和匯編語(yǔ)言源文件導(dǎo)入設(shè)計(jì)系統(tǒng),并用各自調(diào)用函數(shù)的指令調(diào)用。
下面以筆者在校音器設(shè)計(jì)中用到的2個(gè)例子來(lái)具體說(shuō)明。
4.1 C語(yǔ)言和匯編語(yǔ)言相互調(diào)用
在該例中,用C語(yǔ)言函數(shù)main()調(diào)用匯編語(yǔ)言函數(shù)get_rand()以得到一個(gè)隨機(jī)數(shù),接著,用匯編語(yǔ)言函數(shù)get_rand()調(diào)用C語(yǔ)言庫(kù)函數(shù)rand()再得到一個(gè)整型機(jī)隨機(jī)數(shù),然后用調(diào)用C語(yǔ)言函數(shù)mult()的方法把這個(gè)隨機(jī)值的高位乘以main()函數(shù)傳遞給自己的實(shí)參,同時(shí)把乘積值返回給main()參數(shù)。
/****C語(yǔ)言源程序****/#includeios3c825a.h>/*頭文件*/extern unsigned char get_rand (unsigned char seed);/* 匯編語(yǔ)言原型聲明*/void main(void)/*主函數(shù)*/{unsigned char seed;unsigned char value;/*定義變量*/WTCON=0xa0; /*關(guān)閉watch dog*/Seed=0x05;Value=get_rand(seed); /*調(diào)用匯編語(yǔ)言函數(shù),得到一個(gè)隨機(jī)數(shù)*/While(1); /*程序結(jié)束*/}/**加法子程序,供匯編語(yǔ)言調(diào)用**/unsigned char add(unsigned char x,unsigned chary){return (x+y);}/****C語(yǔ)言源程序結(jié)束 ****//****匯編語(yǔ)言源程序 ****/#include ios3c825a.h> ;頭文件EXTERN rand ;C語(yǔ)言庫(kù)函數(shù)EXTERN add ;用戶自定義C函數(shù)PUBLIC get_rand ;導(dǎo)出函數(shù)名給C函數(shù)調(diào)用Get_rand:PUSH R9 ;普通C函數(shù)入棧保護(hù)LD R9,R15;C函數(shù)傳遞參數(shù)給R15,暫時(shí)存儲(chǔ)在R9CALL rand ;調(diào)用C庫(kù)函數(shù)得到一個(gè)隨機(jī)數(shù),作為add的第一實(shí)參,存儲(chǔ)在R15LD R14,R9;C函數(shù)傳遞的參數(shù),作為add的第二實(shí)參,存儲(chǔ)在R14CALL add ;add返回的值存儲(chǔ)在R15中POP R9 ;add出棧恢復(fù)寄存器內(nèi)定RETEND/**** 匯編語(yǔ)言源程序結(jié)束 ****/
4.2 匯編語(yǔ)言寫中斷服務(wù)程序
為了提高系統(tǒng)響應(yīng)速度,設(shè)計(jì)時(shí)往往要求中斷服務(wù)程序的執(zhí)行時(shí)間較短,執(zhí)行速度較快。因此,最好的方法就是用匯編語(yǔ)言編寫中斷服務(wù)程序。但要注意以下2點(diǎn):
?。?)中斷函數(shù)不傳遞參數(shù)和返回結(jié)果;
?。?)中斷過(guò)程中用到的寄存器都要進(jìn)行保護(hù)。
本例中用匯編語(yǔ)言編寫看門狗定時(shí)器的中斷服務(wù)程序,而用C語(yǔ)言編寫主程序。
/****C語(yǔ)言主程序****/#includeios3c825a.h> /*頭文件*/extern void in0(void); /*中斷函數(shù)聲明*/void main(void){CLKCON=0X98; /*開中斷*/IMR=0X10; /*IRQ4使能*/WTCON=0X84;/*看門狗定時(shí)器設(shè)為0.25秒*/P2CONL=0X03; /*P2.0為輸出*/IPH=0X00;IPL=0XD6; /*中斷函數(shù)所對(duì)矢量位置*/CLKCON=0X18; /*關(guān)中斷*/while(1);}/****C語(yǔ)言主程序結(jié)束****//****匯編語(yǔ)言編寫的中斷程序****/#include ios3c825a.h> ;頭文件public 'int0' ;中斷函數(shù)聲音RSEG WATCHT:CODE:RROT (1),0X00D6 ;中斷矢量在代碼段中的絕對(duì)位置Int0:PUSH R1 ;寄存器保護(hù)LD R1,#01H ;給PORT2寄存器賦值,使連接P2.1的LED定時(shí)發(fā)頭POP R1;寄存器恢復(fù)IRET;中斷返回END/****匯編語(yǔ)言編寫的中斷程序邏輯****/
5 結(jié)束語(yǔ)
以上方法已經(jīng)應(yīng)用于筆者參與設(shè)計(jì)的校音器設(shè)計(jì)中并取得良好的效果。但也要注意調(diào)試過(guò)程中編譯器選項(xiàng)的設(shè)置對(duì)程序運(yùn)行結(jié)果有一定的影響,因此,對(duì)SAM8系統(tǒng)中不同的核,一定要選用不同的內(nèi)核版本號(hào),否則,寄存器傳遞的參數(shù)可能會(huì)錯(cuò)位,從而導(dǎo)致參數(shù)傳遞錯(cuò)誤,給調(diào)試帶來(lái)不便。
評(píng)論