STM8 में स्टैक को तोड़ें

STM8 microcontrollers के लिए STM8uLoader बूटलोडर लिखने की प्रक्रिया में, स्टैक की गहराई को मापना आवश्यक हो गया।

आइए प्रश्न पूछें:

• यदि आप इसकी गहराई से अधिक जानकारी को ढेर पर धकेलने का प्रयास करते हैं तो क्या होता है?
• यदि आप स्टैक से अधिक जानकारी निकालने की कोशिश करते हैं तो क्या होता है?
• यदि आप स्टैक पॉइंटर एसपी को एक पते के साथ शुरू करते हैं तो क्या होता है जो स्टैक की सीमाओं से परे जाता है?

विभिन्न एसटीएम 8 मॉडल के लिए रैम मेमोरी और स्टैक डेप्थ भिन्न हो सकती है।
अध्ययन के लिए, मॉडल STM8S103F3 को चुना गया था।

STM8S103F3 के लिए प्रलेखन निम्नलिखित डेटा प्रदान करता है:
- स्टैक गहराई 513 बाइट्स;
- जब रीसेट किया जाता है, तो एसपी पॉइंटर को 0x03FF (RAM END) से शुरू किया जाता है;
- स्टैक घटते पते की ओर बढ़ता है।

गणना से पता चलता है कि स्टैक की निचली सीमा है:

0x03FF - 513 = 0x01FF 

इस सीमा को तोड़ने के लिए, आपको स्टैक पर 513 बाइट्स से कुछ अधिक धक्का देना होगा।

स्टैक की सामग्री हमें रुचि नहीं देती है। यह एसपी स्टैक को पॉइंटर की सामग्री को जानने के लिए पर्याप्त है, जिसमें स्टैक द्वारा कब्जा नहीं किए गए अगले रैम सेल का पता होना चाहिए।
हम क्रमिक रूप से बाइट्स को किसी भी पुश कमांड (उदाहरण के लिए, पुश ए) के साथ रखेंगे और प्रत्येक चरण से पहले उच्च SPH और कम SPL बाइट की सामग्री SP स्टैक पॉइंटर को UART को भेजें।

प्रक्रिया एल्गोरिथ्म:

1 0 000FF के मान के साथ स्टैक पॉइंटर को प्रारंभ करें और UART को कॉन्फ़िगर करें;
2 हम टर्मिनल प्रोग्राम से किसी भी बाइट की प्रतीक्षा कर रहे हैं;
3 बाइट्स स्वीकार किए जाते हैं;
4 UART को SP पॉइंटर की सामग्री भेजें;
5 हम पुश ए कमांड के साथ स्टैक पर बैटरी की सामग्री को धक्का देते हैं;
6 यदि भेजने वाले चक्र 64 से कम हैं, तो चरण 4 पर जाएं;
7 यदि 64 भेजने के चक्र, चरण 2 पर जाएं।

 ;  UART 9600/8N1 mov UART1_BRR2, #$00 ;     mov UART1_BRR1, #$0D ;  / mov UART1_CR2, #%00001100 ;   SP  $03FF ldw X, #$03FF ; X <= RAM END ldw SP, X ; SP <= X ;     wait_rx_byte: btjf UART1_SR, #5, wait_rx_byte ; ld A, UART1_DR ;   bset PB_DDR,#5 bset PB_CR1,#5 ldw Y, #64 ; Y <= 64 stack_cycle: ldw X, SP ; X <= SP ;  SPH  UART ; rlwa X ; A <- XH <- XL <- A ld A, XH ; A <- XH ld UART1_DR, A ; UART1_DR <= A wait_tx_byte_XH: btjf UART1_SR, #7, wait_tx_byte_XH ;  SPL  UART ; rlwa X ; A <- XH <- XL <- A ld A, XL ; A <- XL ld UART1_DR, A ; UART1_DR <= A wait_tx_byte_XL: btjf UART1_SR, #7, wait_tx_byte_XL ;  A   push A ; M(SP--) <= A decw Y jrne stack_cycle ;   bres PB_DDR,#5 bres PB_CR1,#5 jra wait_rx_byte 

हम मानते हैं कि टर्मिनल प्रोग्राम क्रमिक रूप से SP पॉइंटर की सामग्री को 0x03FF से शुरू कैसे स्वीकार करता है:

  03 FF 03 FE 03 FD 03 FC 03 FB 03 FA 03 F9 03 F8 03 F7 03 F6 03 F5 03 F4 03 F3 03 F2 03 F1 03 F0 03 EF 03 EE 03 ED 03 EC 03 EB 03 EA 03 E9 03 E8 03 E7 03 E6 03 E5 03 E4 03 E3 03 E2 03 E1 03 E0 03 DF 03 DE 03 DD 03 DC 03 DB 03 DA 03 D9 03 D8 

मान 0x01FF (पहले परिकलित स्टैक बॉर्डर) तक पहुंचने के बाद
SP पॉइंटर ने फिर से मान लिया 0x03FF (एक रिंग में स्टैक बंद)
और सबसे पुराने डेटा को अधिलेखित करना शुरू कर दिया

  02 0F 02 0E 02 0D 02 0C 02 0B 02 0A 02 09 02 08 02 07 02 06 02 05 02 04 02 03 02 02 02 01 02 00 01 FF 03 FF 03 FE 03 FD 03 FC 03 FB 03 FA 03 F9 03 F8 03 F7 03 F6 03 F5 03 F4 03 F3 03 F2 03 F1 03 F0 03 EF 03 EE 03 ED 03 EC 03 EB 03 EA 03 E9 

अब देखते हैं कि एसपी पॉइंटर की सामग्री कैसे व्यवहार करती है यदि हम स्टैक से सामग्री को असीमित रूप से पुनर्प्राप्त करने का प्रयास करते हैं।

प्रक्रिया एल्गोरिथ्म:

1 0 000FF के मान के साथ स्टैक पॉइंटर को प्रारंभ करें और UART को कॉन्फ़िगर करें;
2 हम टर्मिनल प्रोग्राम से किसी भी बाइट की प्रतीक्षा कर रहे हैं;
3 बाइट्स स्वीकार किए जाते हैं;
4 हम बैटरी से "पॉप ए" कमांड के साथ स्टैक से सामग्री निकालते हैं;
5 UART को SP पॉइंटर की सामग्री भेजता है;
6 यदि भेजने वाले चक्र 64 से कम हैं, तो चरण 3 पर जाएं;
7 यदि 64 भेजने के चक्र, चरण 2 पर जाएं।

एल्गोरिथ्म के आइटम 4 और 5 और "पुश ए" कमांड को "पॉप ए" कमांड से स्वैप किया जाता है।
इस तथ्य के बावजूद कि हमने पहले ही पॉप ए कमांड के बाद पहले से ही 0x03FF के मान के साथ एसपी पॉइंटर को इनिशियलाइज़ किया, पॉइंटर ने 0x01FF का मान लिया और 0x03FF की ओर बढ़ना जारी रखा।

  01 FF 02 00 02 01 02 02 02 03 02 04 02 05 02 06 02 07 02 08 02 09 02 0A 02 0B 02 0C 02 0D 02 0E 02 0F 02 10 02 11 02 12 02 13 02 14 02 15 02 16 02 17 02 18 02 19 02 1A 02 1B 02 1C 02 1D 02 1E 02 1F 02 20 02 21 02 22 02 23 02 24 02 25 02 26 

मान 0x03FF तक पहुंच रहा है। अगले पॉप ए कमांड के बाद, पॉइंटर ने फिर से 0x01FF का मान लिया और 0x03FF की ओर बढ़ना जारी रखा।

  03 EF 03 F0 03 F1 03 F2 03 F3 03 F4 03 F5 03 F6 03 F7 03 F8 03 F9 03 FA 03 FB 03 FC 03 FD 03 FE 03 FF 01 FF 02 00 02 01 02 02 02 03 02 04 02 05 02 06 02 07 02 08 02 09 02 0A 02 0B 02 0C 02 0D 02 0E 02 0F 02 10 02 11 02 12 02 13 02 14 02 15 

विपरीत दिशा में, अत्यधिक संख्या में पॉप (w) निर्देशों के साथ, स्टैक 513-बाइट रिंग में भी बंद है।

STM8S103F3 में स्टैक रैखिक है जब तक कि आप इसकी सीमाओं को 0x01FF या 0x03FF में से एक को तोड़ नहीं देते।

जैसे ही आप सीमाओं में से एक को तोड़ते हैं, स्टैक 513-बाइट रिंग बन जाता है।
इससे कोई फर्क नहीं पड़ता कि रिंग में कहां (0x01FF ... 0x03FF पते पर) स्टैक के ऊपर / नीचे स्थित होगा, हम स्टैक पर असीमित संख्या में बाइट रख सकते हैं, लेकिन हम 513 से अधिक अनमैडेड बाइट्स (सबसे हाल ही में) नहीं निकाल सकते।

अब जब स्टैक 0x01FF ... 0x03FF पर स्थानीय हो जाता है, तो एसपी पॉइंटर को इनिशियलाइज़ करते समय उस रेंज को तोड़ने का समय होता है।

पहली प्रक्रिया के चरण 1 में, हम 0x01FE मान के साथ SP पॉइंटर को आरम्भ करने के लिए मान 0x03FF को प्रतिस्थापित करते हैं।

हम देखते हैं कि कैसे 0x01FE पते से स्टैक घटते पते की दिशा में चला गया।

  01 FE 01 FD 01 FC 01 FB 01 FA 01 F9 01 F8 01 F7 01 F6 01 F5 01 F4 01 F3 01 F2 01 F1 01 F0 01 EF 01 EE 01 ED 01 EC 01 EB 01 EA 01 E9 01 E8 01 E7 01 E6 01 E5 01 E4 01 E3 01 E2 01 E1 01 E0 01 DF 01 DE 01 DD 01 DC 01 DB 01 DA 01 D9 01 D8 01 D7 

0x0000 पते पर पहुंचने के बाद, स्टैक ने रैम मेमोरी को बाहर कर दिया और STM8S103F3 के लिए दुर्गम में फ्लैश मेमोरी कोशिकाओं में प्रवेश किया।

  00 16 00 15 00 14 00 13 00 12 00 11 00 10 00 0F 00 0E 00 0D 00 0C 00 0B 00 0A 00 09 00 08 00 07 00 06 00 05 00 04 00 03 00 02 00 01 00 00 FF FF FF FE FF FD FF FC FF FB FF FA FF F9 FF F8 FF F7 FF F6 FF F5 FF F4 FF F3 FF F2 FF F1 FF F0 FF EF 

सूचक द्वारा रैम मेमोरी से बाहर निकलने के बाद सबरूटीन कॉल या रुकावट की कोई बात नहीं हो सकती है। सच है, स्टैक की गहराई में कहीं सबसे "प्राचीन" डेटा अभी भी बने हुए हैं, जो रैम मेमोरी में सहेजे जाने के लिए भाग्यशाली थे।

अब एसपी पॉइंटर के आरंभीकरण को "निषिद्ध" (0x01FF ... 0x03FF सीमा से बाहर) के साथ स्टैक से डेटा प्राप्त करने का प्रयास करें।

चलो रैम के बाहर के पते से शुरू करते हैं। दूसरी प्रक्रिया के चरण 1 में, हम 0x03FF सूचक 0 के मान को सूचक SP के प्रारंभ के मान को प्रतिस्थापित करते हैं।

हम देखते हैं कि कैसे स्टैक रैम मेमोरी में चला गया।

  FF E9 FF EA FF EB FF EC FF ED FF EE FF EF FF F0 FF F1 FF F2 FF F3 FF F4 FF F5 FF F6 FF F7 FF F8 FF F9 FF FA FF FB FF FC FF FD FF FE FF FF 00 00 00 01 00 02 00 03 00 04 00 05 00 06 00 07 00 08 00 09 00 0A 00 0B 00 0C 00 0D 00 0E 00 0F 00 10 

निचली सीमा 0x01FF को पार करते हुए, स्टैक अपने क्षेत्र में प्रवेश किया।

  01 E9 01 EA 01 EB 01 EC 01 ED 01 EE 01 EF 01 F0 01 F1 01 F2 01 F3 01 F4 01 F5 01 F6 01 F7 01 F8 01 F9 01 FA 01 FB 01 FC 01 FD 01 FE 01 FF 02 00 02 01 02 02 02 03 02 04 02 05 02 06 02 07 02 08 02 09 02 0A 02 0B 02 0C 02 0D 02 0E 02 0F 02 10 

0x03FF पते पर पहुंचने के बाद, स्टैक एक रिंग में बंद हो गया।

  03 E9 03 EA 03 EB 03 EC 03 ED 03 EE 03 EF 03 F0 03 F1 03 F2 03 F3 03 F4 03 F5 03 F6 03 F7 03 F8 03 F9 03 FA 03 FB 03 FC 03 FD 03 FE 03 FF 01 FF 02 00 02 01 02 02 02 03 02 04 02 05 02 06 02 07 02 08 02 09 02 0A 02 0B 02 0C 02 0D 02 0E 02 0F 

निष्कर्ष:

STM8S103F3 में स्टैक केवल 0x01FF ... 0x03FF सीमा के भीतर ही अपने कर्तव्यों को निभाने में सक्षम है।

सबसे बड़ी रैखिक गहराई प्राप्त करने के लिए, STM8S103F3 में SP स्टैक पॉइंटर को 0x03FF पर आरंभीकृत किया जाना चाहिए।

STM8S103F3 में स्टैक रैखिक है जब तक आप 0x01FF निचले बाउंड को नहीं तोड़ते।
जैसे ही आप निचले बाउंड को तोड़ते हैं, स्टैक 513-बाइट रिंग बन जाता है।