Стивен Барретт - Встраиваемые системы. Проектирование приложений на микроконтроллерах семейства 68HC12/HCS12 с применением языка С
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("clin")
9 #define EXIT() asm("swin")
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
