ИУС_РК2

Компилятор С51 предоставляет возможность вызова функций при возникновении прерываний. Это дает возможность написания на языке С собственных обработчиков прерываний. Однако следует соблюдать осторожность в выборе номера прерывания и банка регистров. Компилятор автоматически генерирует вектор прерывания, а также код входа в обработчик и выхода из него. Атрибут interrupt, включенный в объявление функции, указывает на то, что данная функция обрабатывает прерывание. Кроме того, можно указать банк регистров для данного прерывания с помощью атрибута using.

unsigned int interruptcnt; unsigned char second;

void timer0 (void) interrupt 1 using 2 {

if (++interruptcnt == 4000)

{

second++;

interruptcnt = 0;

}

}

Передача параметров

Компилятор С51 размещает в регистрах до 3 аргументов функций. Это значительно повышает системную производительность, поскольку аргументы

не требуется сохранять в памяти и считывать оттуда. Передачей параметров можно управлять с помощью специальных директив - REGPARMS и NOREGPARMS.

Ниже приведен список регистров, используемых для размещения аргументов разных типов.

Таблица 5. Регистры, используемые для размещения аргументов разных типов

Есливданныймоментнетсвободныхрегистровилиаргументовслишком много,тодляэтихаргументовиспользуютсяфиксированныеобластипамяти.

Значения, возвращаемые функцией

Регистры микроконтроллера всегда используются для значений, возвращаемых функциями. Ниже приведена

таблица типов возвращаемых данных и соответствующих им регистров.

Таблица 6. Типы возвращаемых данных и регистры

Оптимальное выделение регистров

Компилятор С51 выделяет для регистровых переменных до 7 регистров процессора (в зависимости от контекста программы). Компилятору известны все регистры, содержимое которых изменилось в процессе выполнения

функции. Компоновщик / загрузчик генерирует один файл на весь проект, содержащий информацию обо всех регистрах, измененных внешними функциями. В результате компилятор знает об изменениях в каждом регистре и может оптимально распределить регистры среди всех функций.

Добавление ассемблерного кода

К процедурам, написанным на ассемблере, можно легко обращаться из кода на языке С (и наоборот). Параметры функций передаются через регистры контроллера или, в случае использования директивы NOREGPARMS, путем загрузки

их в фиксированные области памяти. Значения, возвращаемые функциями, всегда передаются через регистры.

Чтобы сгенерировать не объектный файл, а код, который может быть обработан ассемблером А51, нужно использовать директиву компилятора С51 SRC. Например, приведенный ниже текст на С:

unsigned int asmfunc1 (unsigned int arg)

{

return (1 + arg);

}

Он откомпилирован с использованием директивы SRC и создает следующий код на ассемблере:

?PR?_asmfunc1?ASM1 SEGMENT CODE

PUBLIC _asmfunc1

RSEG ?PR?_asmfunc1?ASM1

USING 0

_asmfunc1:

MOV A,R7 ; load LSB of the int ADD A,#01H ; add 1

MOV R7,A ; put it back into R7 CLR A

ADDC A,R6 ; add carry & R6

MOV R6,A

?C0001:

RET ; return result in R6/R7

Чтобы включить инструкции ассемблера в программу на С, следует использовать директивы препроцессора

#pragma asm и #pragma endasm.

Расширения языка Си для компилятора SDCC

Модели памяти

В компиляторе языка Си SDCC для MCS51 существуют модели small, medium и large. В моделях medium и large все переменные без класса памяти попадают по умолчанию во внешнее ОЗУ (XRAM). В модели памяти small все переменные

без класса памяти попадают во внутреннюю память данных.

Стек во внешней памяти

Опция --xstack позволяет располагать стек во внешней памяти, в сегменте pdata.

Абсолютная адресация

Переменным можно присваивать не только тип памяти (data, xdata, code), но и абсолютный адрес расположения. xdata at ( 0 x 7 f f e ) unsigned int chksum;

В примере, приведенном выше, переменная chksum будет размещена по адресу 0x7ffe во внешней памяти

XDATA. Необходимо заметить, что компилятор не резервирует места под переменные, определенные таким образом, и

проверка на отсутствие пересечений с другими данными полностью лежит на программисте. Для проверки можно использовать файлы с расширениями .lst, .rst и .map.

Если вы произведете инициализацию памяти, линкер сможет обнаружить пересечение данных. code at ( 0 x 7 f f 0 ) char Id.[5] = ' ' S D C C ' ' ;

В случае использования устройств ввода-вывода, расположенных в адресном пространстве внешней памяти, необходимо использовать ключевое слово volatile, для того, чтобы оптимизатор компилятора не заменил обращение к

устройству обращением к регистру общего назначения. volatile xdata at (0x8000) unsigned char PORTA_8255;

В SDCC допускается указание абсолютного адреса расположения бита для битовых переменных. bit at (0x02) bvar;

Использование абсолютной адресации битовой памяти может вызвать путаницу и оправда но только если вам хочется написать универсальную программу (см. пример ниже) для нескольких комплектов аппаратных средств.

unsigned char spi_io(unsigned char out_byte)

{

unsigned char i=8; do {

MOSI = out_byte & 0x80; out_byte <<= 1; MCLK = 1; i f ( M I S O )

out_byte += 1; MCLK = 0;

} while(-i); return out_byte;

}

Далее мы видим варианты определения битов для разных аппаратных средств.

Нестандартные типы данных bit

Битовый тип данных. Возможные значения 0 и 1.

bit test_bit;

sfr / sfr16 / sfr32 / sbit

Ключевые слова для определения регистров специального назначения. sbit - битовый регистр, sfr - 8 разрядов, sfr16 - 16 разрядов, sfr32 - 32 разряда. Эти ключевые слова используются для создания заголовочных файлов,

позволяющих обращаться к регистрам специального назначения по именам.

/* 16 разрядный регистр общего назначения для timer 0

Старший байт значения находится по адресу 0x8C, младший по адресу 0x8A

*/

Модификаторы памяти

/* указатель находится во внутренней памяти и ссылается на объект во внешней памяти XDATA */

__code unsigned char * __code p;

/* указатель на функцию, находящийся во внутренней памяти */

char (* data fp)(void.);

Универсальный (generic) указатель в SDCC содержит дополнительную информацию о типе адресного

пространства. В целях оптимизации объема кода лучше явно указывать тип адресного пространства.

/* универсальный указатель (generic) находится во внешней памяти XDATA */

unsigned char * xdata p;

/* универсальный указатель (generic) находится в пространстве памяти по умолчанию */

unsigned char * p;

Реентерабельность

Реентерабельность (Reentrant, повторное вхождение) - свойство

императивной программы, позволяющее одновременное использование нескольких одинаковых программ в

многозадачной среде. Для того, чтобы программа стала нереентерабельной, достаточно разместить переменные в глобальной области памяти в единственном экземпляре. Тогда несколько копий программ будет использовать один и тот же набор переменных, что приведет к непредсказуемым последствиям. Для обеспечения реентерабельности необходимо снабдить каждый экземпляр кода своим собственным объемом пам яти для хранения данных. Как правило, для этих целей используют регистровые файлы и стек.

В зависимости от модели памяти и количества свободного места, автоматические переменные и параметры функции могут быть помещены в стек, или в пространство внешней или внутренней памяти. Последний вариант делает

функцию нереентерабельной. Для того, чтобы разместить автоматические переменные в стеке, можно воспользоваться опцией компилятора --stack-auto (или в тексте программы #pragma stack-auto), или ключевым словом reentrant при

определении функции.

unsigned char foo(char i) reentrant

{

}

using - номер используемого регистрового банка. Явное указание номера

регистрового банка позволяет уменьшить объем данных, сохраняемых в стеке при вызове обработчика.

Предполагается, естественно, что этот регистровый банк кроме обработчика никто не будет использовать.

Если обработчик прерывания изменяет какие либо глобальные переменные, они должны быть определены с использованием ключевого слова volatile.

Критические секции

Внутри критической секции SDCC генерирует код, который запрещает (в начале секции) и восстанавливает в исходное состояние (в конце) все прерывания. Необходимо помнить, что в большинстве случаев запрещать все

прерывания слишком накладно.

int foo () __critical {

}

Ключевое слово __critical может использоваться совместно с ключевым словом reentrant.

Ключевое слово __critical может использоваться для защиты отдельных переменных.

critical{ i++; }

Семафоры

Архитектура MCS51 позволяет проводить атомарные действия над битовыми переменными, что позволяет успешно реализовать простой бинарный семафор. SDCC генерирует такой код, если используется приведенный ниже

шаблон исходного текста.

volatile bit resource_is_free;

if (resource_is_free)

{

resource_is_free=0;

resource_is_free=1;

}

Пример использования бинарного семафора.

char x = 0;

volatile bit resource_is_free;

void sem( void )

{

if (resource_is_free)

{

resource_is_free = 0; x = 10; resource_is_free = 1;

}

}

Генерируемый SDCC код.

jbc _resource_is_free,00106$ ret 00106$: mov _x,#0x0A

setb _resource_is_free ret

Ассемблерные вставки

Компилятор SDCC позволяет использовать ассемблерные вставки. Попробуем оптимизировать программу,

представленную ниже.

unsigned char far _______________________________________________a t ( 0 x 7 f 0 0 ) b u f [ 0 x 1 0 0 ] ; unsigned char head, tail;

В примере оптимизированной функции хорошо видно, что для прямого включения ассемблерного кода необходимо использовать директивы _asm и endasm.

void to_buffer_asm ( unsigned char c )

{

_asm

mov r2,dpl

; b u f f e r . c i f ( head != (unsigned c h a r ) ( t a i l - 1 ) ) / * cast need.ed to avoid promotion to integer */ mov a,_tail dec a mov r 3 , a mov a,_head cjne a,ar3,00106$ ret 00106$:

; b u f f e r . c b u f [ head++ ] = c; /* access to a 256 byte aligned array */ mov r3,_head inc _head mov dpl,r3 mov dph,#(_buf >>8) mov a,r2 movx @dptr,a 00103$: ret

_endasm;

}

Внутри ассемблерной вставки возможно использование любых директив, понятных ассемблеру.

Использование меток

Внутри функции можно определять метки вида nnnn$, где n - число от 0 до 100. Метки, используемые в языке Си, не видны внутри ассемблерных вставок и наоборот. Метки в ассемблерных вставках внутри разных функций

также не видны друг для друга.

f o o ( ) {

/ * Некоторый код на Си */

_asm

; Некоторый ассемблерный код ljmp 0003$

_endasm;

/* Еще код на Си */ clabel: /* Встроенный ассемблер не видит эту метку */ 3.6

_asm

0003$: ; Эта метка доступна только из встроенного ассемблера _endasm ;

/* Еще код на Си */

}

Директива naked

Директива __naked позволяет исключить генерацию вводной части функции. Предполагается, что за

сохранение контекста отвечает программист.

С naked код выглядит так:

_nakedInterrupt:

inc _counter ; Инкремент не меняет флагов,

; нет необходимости сохранять psw reti ;Неоходимо