🛫 🤱🏻 👲🏾 वर्चुअल मशीन और माइक्रोकंट्रोलर 👈🏼 ♈️ 🤞🏿

विभिन्न उपकरणों को विकसित करते समय, आपको अक्सर एक समस्या मिलती है: डिवाइस से डिवाइस तक एल्गोरिदम को स्थानों में दोहराया जाता है, और डिवाइस स्वयं पूरी तरह से अलग होते हैं। मेरे पास विकास के तीन उपकरण हैं जो कुछ स्थानों पर एक-दूसरे की कार्यक्षमता को दोहराते हैं, वे तीन अलग-अलग प्रोसेसर (तीन अलग-अलग आर्किटेक्चर) का उपयोग करते हैं, लेकिन केवल एक एल्गोरिथ्म है। किसी तरह सब कुछ को एकीकृत करने के लिए, एक न्यूनतम आभासी मशीन लिखने की योजना बनाई गई थी।

सामान्य तौर पर, मैंने जावा, लुआ और अन्य मशीनों के बाईटेकोड की ओर देखा, लेकिन मैं वास्तव में सभी उपलब्ध सामान को किसी अन्य भाषा में फिर से लिखना नहीं चाहता। इसलिए हमने भाषा पर फैसला किया - सी। हालांकि जावा या लुआ अभी भी आकर्षक लगता है। [१] [२] [३] [४]

अगला मानदंड कंपाइलर था। अपनी परियोजनाओं में मैं अक्सर "कुकीज़ जीसीसी (सी) के लिए छात्रों द्वारा लिखित" का उपयोग करता हूं। उन। यदि आप अपनी वास्तुकला का वर्णन करते हैं, तो आपको जीसीसी (संकलक, लिंकर, आदि) के पूरे झुंड के साथ आना होगा।

चूंकि मैं एक आलसी व्यक्ति हूं, इसलिए मैं जीसीसी समर्थन के साथ सबसे छोटी संभव वास्तुकला की तलाश कर रहा था। और यह MSP430 बन गया।

संक्षिप्त वर्णन

MSP430 एक बहुत ही सरल वास्तुकला है। इसमें केवल 27 निर्देश हैं [5] और लगभग कोई भी संबोधन।

वर्चुअल मशीन का निर्माण प्रोसेसर के संदर्भ से शुरू हुआ। ऑपरेटिंग सिस्टम में प्रोसेसर का संदर्भ एक संरचना है जो प्रोसेसर की स्थिति का पूरी तरह से वर्णन करता है। और इस आभासी प्रोसेसर की स्थिति निम्नलिखित के माध्यम से वर्णित है:

मौजूदा टीम
रजिस्टर
इंटरप्ट रजिस्टरों की वैकल्पिक स्थिति
राम और रोम की वैकल्पिक सामग्री

MSP430 के रजिस्टर 16 हैं। 16 रजिस्टरों में से पहले 4 को सिस्टम रजिस्टर के रूप में उपयोग किया जाता है। कहते हैं, पता स्थान (कमांड काउंटर) से निष्पादित किए जा रहे कमांड के लिए वर्तमान सूचक के लिए एक अशक्त रजिस्टर जिम्मेदार है।

आप मूल उपयोगकर्ता मार्गदर्शिका msp430x1xxx [6] में रजिस्टरों के बारे में अधिक पढ़ सकते हैं। रजिस्टरों के अलावा, पता स्थान की सामग्री भी है - रैम, रोम। लेकिन जब से वर्चुअल मशीन की याद में "होस्ट मशीन" (वर्चुअल मशीन कोड को निष्पादित करने वाली मशीन) को रखना आसान होता है, अक्सर इसका कोई मतलब नहीं है - कॉलबैक का उपयोग किया जाता है।

यह समाधान आपको हार्वर्ड आर्किटेक्चर (पढ़ें AVR [7] [8]) के साथ प्रोसेसर पर "पूरी तरह से बाएं हाथ के" कार्यक्रमों को निष्पादित करने की अनुमति देता है, बाहरी स्रोतों (जैसे, i2c मेमोरी या एसडी कार्ड) से कार्यक्रम ले रहा है।

इसके अलावा प्रोसेसर के संदर्भ में इंटरप्ट रजिस्टर (एसएफआर) का वर्णन है। MSP430 रुकावट प्रणाली सबसे सटीक रूप से [6], खंड 2.2 में वर्णित है।
लेकिन वर्णित आभासी मशीन में, मैं मूल से थोड़ा दूर चला गया। मूल प्रोसेसर में, बाधा झंडे परिधीय रजिस्टरों में हैं। इस मामले में, एसएफआर रजिस्टरों में व्यवधान वर्णित हैं।

प्रोसेसर परिधि को कॉलबैक के माध्यम से उसी तरह वर्णित किया गया है, जो आपको अपनी खुद की परिधीय इच्छाशक्ति बनाने की अनुमति देता है।

अगला प्रोसेसर आइटम कमांड मल्टीप्लेक्सर है। कमांड मल्टीप्लेक्स एक अलग फ़ंक्शन करता है। मल्टीप्लेक्स कमांड शब्द से ही कमांड का चयन करता है, स्रोत और रिसीवर को संबोधित करता है, और चयनित कमांड की कार्रवाई करता है।

अलग-अलग फ़ंक्शन स्रोत एड्रेसिंग (SRC) और रिसीवर का वर्णन करते हैं।

इसका इस्तेमाल कैसे करें

प्रोजेक्ट रिपॉजिटरी से उदाहरण फ़ोल्डर में [9] निम्नलिखित प्रोसेसर के लिए उदाहरण हैं:

IAR संकलक के लिए STM8
SDCC संकलक के लिए STM8
केइएल आर्मक कंपाइलर के लिए STM32
जीसीसी कंपाइलर के लिए एवीआर

Cpu.h फ़ाइल में, प्रोसेसर कॉन्फ़िगर किया गया है।

नीचे सेटिंग्स का विवरण:

RAM_USE_CALLBACKS - इंगित करता है कि प्रोसेसर के संदर्भ में व्यक्तिगत सरणियों के बजाय कॉल (कॉलबैक) का उपयोग करना है या नहीं। राम के साथ काम करने के लिए कॉल का उपयोग करना है या नहीं (कॉल cpu.ram_read, cpu.ram_write)
ROM_USE_CALLBACKS - ROM के साथ काम करने के लिए कॉल का उपयोग करना है या नहीं (कॉल cpu.rom_read)
IO_USE_CALLBACKS - परिधि के साथ काम करने के लिए कॉल का उपयोग करना है या नहीं (कॉल cpu.io_read, cpu.io_write), यदि 0 है, तो परिधि के साथ काम करने के लिए फ़ंक्शन cpu.c फ़ाइल से msp430_io में वर्णित किया जाना चाहिए।
RAM_SIZE - RAM आकार (RAM), अंत पता स्वचालित रूप से इस पैरामीटर के आधार पर पुनर्गणना है
ROM_SIZE - ROM आकार (ROM), इस पैरामीटर के आधार पर प्रारंभिक पता स्वचालित रूप से पुनर्गणना किया जाता है
IRQ_USE - इंगित करता है कि क्या व्यवधान का उपयोग किया जाएगा; यदि 1, तो व्यवधान सक्षम हैं
HOST_ENDIANESS - होस्ट कंट्रोलर (वर्चुअल मशीन चलाने वाले नियंत्रक) के बाइट ऑर्डर को इंगित करता है। AVR, X86, STM32 आर्किटेक्चर छोटे-एंडियन हैं, STM8 बड़े-एंडियन हैं
DEBUG_ON - इंगित करता है कि डीबगिंग का उपयोग किया जाएगा या नहीं। डिबगिंग fprintf - stderr के माध्यम से किया जाता है

पुस्तकालय का उपयोग cpu.c और cpu.h को परियोजना से जोड़कर शुरू होता है।

#include "cpu.h"

अगला प्रोसेसर संदर्भ की घोषणा है। * _USE_CALLBACKS पैरामीटर के उपयोग के आधार पर, संदर्भ घोषणा कोड बदल जाएगा।

सभी के लिए * _USE_CALLBACKS = 1 प्रोसेसर संदर्भ घोषणाएं इस तरह दिखाई देंगी:

msp430_context_t cpu_context =
    {
        .ram_read_cb = ram_read,
        .ram_write_cb = ram_write,
        .rom_read_cb = rom_read,
        .io_read_cb = io_read,
        .io_write_cb = io_write
    };

जहाँ * _cb वैरिएबल फ़ंक्शन पॉइंटर्स (उदाहरण देखें) स्वीकार करते हैं।

इसके विपरीत, * _USE_CALLBACKS = 0 के लिए, घोषणाएँ इस तरह दिखाई देंगी:

msp430_context_t cpu_context =
    {
         .rom = { /* hex program */ },
    };

अगला फ़ंक्शन के माध्यम से संदर्भ आरंभीकरण है:

msp430_init(&cpu_context);

और एक फ़ंक्शन के माध्यम से एक समय में एक निर्देश निष्पादित करना:

while(1)
    msp430_cpu(&cpu_context);

पता स्थान के साथ काम करने के लिए कॉलबैक इस तरह दिखते हैं:

uint16_t io_read(uint16_t address);
void io_write(uint16_t address,uint16_t data);

uint8_t ram_read(uint16_t address);
void ram_write(uint16_t address,uint8_t data);

uint8_t rom_read(uint16_t address);

IO के पते 0 पता स्थान के सापेक्ष प्रेषित होते हैं (यानी यदि वर्चुअल मशीन प्रोग्राम P1IN तक पहुंचता है, जिसे 0x20 को संबोधित करने के लिए असाइन किया गया है, तो पता 0x20 फ़ंक्शन को दिया जाएगा)।

इसके विपरीत, रैम और ROM के पते प्रारंभिक बिंदुओं के सापेक्ष प्रेषित होते हैं (उदाहरण के लिए, जब पता 0xfc06 तक पहुंचते हैं और 0xfc00 पर ROM शुरू करते हैं, तो पता 0x0006 फ़ंक्शन को पास कर दिया जाएगा। अर्थात, पता 0 से RAM_SIZE, 0 - ROM_SIZE के

लिए उपयोग की अनुमति देता है )। , उदाहरण के लिए I2C (जो पहले से ही प्रोसेसर को धीमा कर देता है)।

कैसे पूरा करें

पूरी तरह से परियोजना पूरी नहीं हुई है। यह काम करता है, परीक्षण फर्मवेयर एक धमाके के साथ काम करता है। लेकिन अधिकांश संकलक व्यावहारिक रूप से विभिन्न विशिष्ट कमांड का उपयोग नहीं करते हैं (कहते हैं, डैड स्रोत और रिसीवर का दशमलव जोड़ है (हाइफ़नेशन के साथ)। तो असली प्रोसेसर के साथ 100% संगतता के बारे में बात करने की कोई आवश्यकता नहीं है।

स्वाभाविक रूप से, एक वर्चुअल मशीन कमांड के प्रति मेजबान मशीन के लगभग दो दर्जन ऑपरेशन हैं, इसलिए यह किसी भी गति विशेषताओं के बारे में बात करने का कोई मतलब नहीं है।

परियोजना के स्रोत और अधिक व्यापक विवरण bitbucket.org [9] पर उपलब्ध हैं।

मुझे खुशी होगी अगर यह परियोजना किसी के लिए उपयोगी है।

[१] dmitry.gr/index.php?r=05.Projects&proj=12.%20uJ%20-%20a%20micro%20JVM
[2] www.harbaum.org/till/nanovm/index.shtml
[3]www.eluaproject.net
[4] code.google.com/p/picoc
[5] en.wikipedia.org/wiki/MSP430
[6] www.ti.com/lit/ug/slau049f/slau00ff.pdf
[7] en.wikipedia.org/wiki/%D0%93%D0%B0%D1%80%D0%B2%D0%B0%D1%80%D0%B4%D1%81%D0%BA%D0%B0%D1 % 8F_% D0% B0% D1% 80% D1% 85% D0% B8% D1% 82% D0% B5% D5% BA% D1% 82% D1% 83% D1% 80% D0% B0
[8] en .wikipedia.org / wiki / AVR
[9] bitbucket.org/intl/msp430_vm

वर्चुअल मशीन और माइक्रोकंट्रोलर

संक्षिप्त वर्णन

इसका इस्तेमाल कैसे करें

कैसे पूरा करें

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