C ++ और टेम्प्लेट्स का उपयोग करके जब माइक्रोकंट्रोलर प्रोग्रामिंग करते हैं, तो तर्कों की एक संख्या के साथ

कॉर्टेक्स एमएक्स कोर के साथ एआरएम (उदाहरण के रूप में एसटीएम 32 एफ 10 एक्स का उपयोग करके)

ARM Cortex M3 STM32F103c8t6 माइक्रोकंट्रोलर व्यापक रूप से शौकिया परियोजनाओं के लिए 32-बिट माइक्रोकंट्रोलर के रूप में उपयोग किया जाता है। लगभग किसी भी माइक्रोकंट्रोलर के लिए, इसके लिए एक एसडीके है, जिसमें अन्य चीजों के अलावा, नियंत्रक की परिधि के निर्धारण के लिए सी ++ हेडर फाइलें शामिल हैं।

और वहां, सीरियल पोर्ट, उदाहरण के लिए, एक डेटा संरचना के रूप में परिभाषित किया गया है, और इस संरचना का एक उदाहरण रजिस्टरों के लिए आरक्षित पते के क्षेत्र में स्थित है और हमारे पास एक विशिष्ट पते के लिए सूचक के माध्यम से इस क्षेत्र तक पहुंच है।

उन लोगों के लिए जो पहले इस पार नहीं आए हैं, मैं थोड़ा वर्णन करूंगा कि इसे कैसे परिभाषित किया गया है, वही पाठक जो इससे परिचित हैं, वे इस विवरण को छोड़ सकते हैं।

इस संरचना और इसके उदाहरण को निम्नानुसार वर्णित किया गया है:

/* =========================================================================*/ typedef struct { __IO uint32_t CR1; /*!< USART Control register 1, Address offset: 0x00 */ . . . __IO uint32_t ISR; /*!< USART Interrupt and status register, ... */ } USART_TypeDef; // USART_Type   . /* =========================================================================*/ #define USART1_BASE (APBPERIPH_BASE + 0x00013800) . . . #define USART1 ((USART_TypeDef *) USART1_BASE) #define USART1_BASE 0x400xx000U 

आप यहाँ अधिक विवरण देख सकते हैं stm32f103xb.h here 800 kB

और यदि आप इस फ़ाइल में केवल परिभाषाओं का उपयोग करते हैं, तो आपको इस तरह लिखना होगा (उदाहरण के लिए सीरियल पोर्ट स्टेटस रजिस्टर का उपयोग करना):

 // ---------------------------------------------------------------------------- if (USART1->ISR & (ONE_ISR_FLAG & OTHER_ISR_FLAG)) { } 

और आपको इसका उपयोग करना होगा क्योंकि CMSIS और HAL के रूप में ज्ञात मौजूदा मालिकाना समाधान शौकिया परियोजनाओं में उपयोग करने के लिए बहुत जटिल है।

लेकिन अगर आप C ++ में लिखते हैं, तो आप इस तरह लिख सकते हैं:

 // ---------------------------------------------------------------------------- USART_TypeDef & Usart1 = *USART1; // ---------------------------------------------------------------------------- if (Usart1.ISR & (ONE_ISR_FLAG & OTHER_ISR_FLAG)) { } 

एक उत्परिवर्तनीय संदर्भ को एक सूचक के साथ आरंभ किया जाता है। यह थोड़ी राहत की बात है, लेकिन सुखद है। बेहतर अभी तक, ज़ाहिर है, इस पर एक छोटा आवरण वर्ग लिखने के लिए, जबकि यह तकनीक अभी भी उपयोगी है।

निश्चित रूप से, मैं इस रैपर क्लास को तुरंत सीरियल पोर्ट (EUSART - एक्सटेंडेड यूनिवर्सल सीरियल asinhronous reseiver- ट्रांसमीटर) पर लिखना चाहूंगा, इतना आकर्षक, एडवांस फीचर्स के साथ, एक सीरियल एसिंक्रोनस ट्रांसीवर और हमारे छोटे माइक्रोकंट्रोलर को डेस्कटॉप सिस्टम या लैपटॉप से ​​कनेक्ट करने में सक्षम हो, लेकिन माइक्रोकंट्रोलर कोर्टेक्स को एक विकसित क्लॉकिंग सिस्टम द्वारा प्रतिष्ठित किया जाता है और आपको इसे शुरू करना होगा, और फिर इसी I / O पिन को बाह्य उपकरणों के साथ काम करने के लिए कॉन्फ़िगर करना होगा, क्योंकि STM32F1xx श्रृंखला में, जैसा कि पैर अन्य एआरएम कॉर्टेक्स माइक्रोकंट्रोलर्स सिर्फ परिधि के साथ एक ही समय में इनपुट या आउटपुट और काम करने के लिए बंदरगाह पिन कॉन्फ़िगर नहीं कर सकता।

खैर, चलिए टाइमिंग को चालू करते हैं। क्लॉक सिस्टम को घड़ी नियंत्रण के लिए आरसीसी रजिस्टर कहा जाता है और यह एक डेटा संरचना का भी प्रतिनिधित्व करता है, एक पॉइंटर जिसे एक विशिष्ट पता मान सौंपा गया है।

 /* =========================================================================*/ typedef struct { . . . } RCC_TypeDef; 

इस संरचना के क्षेत्र इस तरह घोषित किए जाते हैं, जहां __IO अस्थिरता को परिभाषित करता है:

 /* =========================================================================*/ __IO uint32_t CR; 

आरसीसी से रजिस्टरों के अनुरूप हैं, और इन रजिस्टरों के व्यक्तिगत बिट्स माइक्रोकंट्रोलर की परिधि के घड़ी के कार्य या चालू हैं। यह सब अच्छी तरह से प्रलेखन (पीडीएफ) में वर्णित है।

एक संरचना के लिए एक संकेतक के रूप में परिभाषित किया गया है

 /* =========================================================================*/ #define RCC ((RCC_TypeDef *)RCC_BASE) 

एसडीके का उपयोग किए बिना रजिस्टर बिट्स के साथ काम करना आमतौर पर इस तरह दिखता है:

यहाँ पोर्ट ए का समावेश है।

 // ---------------------------------------------------------------------------- RCC->APB2ENR |= RCC_APB2ENR_IOPAEN; 

आप एक साथ दो या अधिक बिट्स को सक्षम कर सकते हैं

 // ---------------------------------------------------------------------------- RCC->APB2ENR |= RCC_APB2ENR_IOPAEN | RCC_APB2ENR_IOPBEN; 

यह C ++, या कुछ असामान्य के लिए थोड़ा असामान्य लगता है। इस तरह, अलग से लिखना बेहतर होगा, उदाहरण के लिए, ओओपी का उपयोग करना।

 // ---------------------------------------------------------------------------- Rcc.PortOn(Port::A); 

यह बेहतर लग रहा है, लेकिन XXI सदी में हम थोड़ा और आगे बढ़ेंगे, C ++ 17 का उपयोग करेंगे और मापदंडों का एक चर संख्या के साथ टेम्पलेट का उपयोग करते हुए और भी अधिक सुंदर लिखेंगे:

 // ---------------------------------------------------------------------------- Rcc.PortOn<Port::A, Port::B>(); 

जहां Rcc को इस तरह परिभाषित किया गया है:

 // ---------------------------------------------------------------------------- TRcc & Rcc = *static_cast<TRcc *>RCC; 

इससे, हम घड़ी रजिस्टरों पर एक आवरण बनाना शुरू करेंगे। सबसे पहले, हम एक वर्ग और एक पॉइंटर (लिंक) को परिभाषित करते हैं।

सबसे पहले, मैं C ++ 11/14 मानक में एक फंक्शन टेम्प्लेट के मापदंडों को पुनर्संगठित करते हुए लिखना चाहता था। इस बारे में एक अच्छा लेख लेख के अंत में लिंक अनुभाग में प्रदान किया गया है।

 // ============================================================================ enum class GPort : uint32_t { A = RCC_APB2ENR_IOPAEN, B = RCC_APB2ENR_IOPBEN, C = RCC_APB2ENR_IOPCEN, }; // ---------------------------------------------------------------------------- class TRcc: public ::RCC_TypeDef { private: TRcc() = delete; ~TRcc() = delete; // ======================================================================== public: template<GPort... port> inline void PortOn(void) //    (inline) { //    -Og  -O0 APB2ENR |= SetBits<(uint32_t)port...>(); } // ------------------------------------------------------------------------ #define BITMASK 0x01 //    ,   #define MASKWIDTH 1 //      .   //          #undef. private: //   (fold)   . template<uint8_t bitmask> inline constexpr uint32_t SetBits(void) { //   ,  GPort  enum // (, , bitmask    ). // static_assert(bitmask < 16, " ."); return bitmask; } template<uint8_t bit1, uint8_t bit2, uint8_t... bit> inline constexpr uint32_t SetBits(void) { return SetBits<bit1>() | SetBits<bit2, bit...>(); } }; #undef BITMASK #undef MASKWIDTH // ------------------------------------------------------------------------ TRcc & Rcc = *static_cast<TRcc *>RCC; 

पोर्ट घड़ी सक्षम फ़ंक्शन के लिए कॉल पर विचार करें:

  Rcc.PortOn<GPort::A>(); 

GCC इसे कमांड के ऐसे सेट में तैनात करेगी:

  ldr r3, [pc, #376] ; (0x8000608 <main()+392>) ldr r0, [r3, #24] orr.w r0, r0, #4 str r0, [r3, #24] 

यह काम किया? अगली जाँच करें

  Rcc.PortOn<GPort::A, GPort::B, GPort::C>(); 

काश, नहीं तो भोले GCC ने अनुगामी पुनरावर्तन कॉल को अलग से तैनात किया:

  ldr r3, [pc, #380] ; (0x8000614 <main()+404>) ldr r0, [r3, #24] orr.w r0, r0, #4 ; APB2ENR |= GPort::A str r0, [r3, #24] ldr r0, [r3, #24] orr.w r0, r0, #28 ; APB2ENR |= Gport::B | GPort::C str r0, [r3, #24] #24] 

जीसीसी के बचाव में, मुझे यह कहना चाहिए कि यह हमेशा ऐसा नहीं होता है, बल्कि केवल अधिक जटिल मामलों में होता है, जो I / O पोर्ट क्लास को लागू करते समय देखा जाएगा। खैर, C ++ 17 मदद करने की जल्दी में है। अंतर्निहित स्क्रॉलिंग क्षमताओं का उपयोग करके TRCC वर्ग को फिर से लिखें।

 // ---------------------------------------------------------------------------- class TRcc: public ::RCC_TypeDef { private: TRcc() = delete; //     ,  ~TRcc() = delete; //    . // ======================================================================== public: template<GPort... port> inline void PortOn(void) //    (inline) { //    -Og  -O0 APB2ENR |= SetBits17<(uint32_t)port...>(); } // ------------------------------------------------------------------------ #define BITMASK 0x01 //    ,   #define MASKWIDTH 1 //      .   //          #undef. private: //   (fold)   . ++ 17. template<uint8_t... bitmask> inline constexpr uint32_t SetBits17(void) { return (bitmask | ...); //     ... | bit } }; #undef BITMASK #undef MASKWIDTH 

अब यह पता चला:

 ldr r2, [pc, #372] ; (0x800060c <main()+396>) ldr r0, [r2, #24] orr.w r0, r0, #28 ; APB2ENR |= Gport::A | Gport::B | GPort::C str r0, [r3, #24] 

और क्लास कोड सरल हो गया है।

निष्कर्ष: C ++ 17 हमें निर्देश के समान न्यूनतम सेट (यहां तक ​​कि अनुकूलन बंद होने पर) प्राप्त करने के लिए मापदंडों की एक चर संख्या के साथ टेम्प्लेट का उपयोग करने की अनुमति देता है जो रजिस्टर परिभाषाओं के माध्यम से माइक्रोकंट्रोलर के साथ शास्त्रीय कार्य का उपयोग करते समय प्राप्त किया जाता है, लेकिन एक ही समय में मजबूत C ++ टाइपिंग, चेक के सभी फायदे मिलते हैं। संकलन के दौरान, कोड के आधार वर्गों की संरचना के माध्यम से पुन: उपयोग किया जाता है, और इसी तरह।

यहाँ C ++ में ऐसा कुछ लिखा गया है

 Rcc.PortOn<Port::A, Port::B, Port::C>(); 

और रजिस्टर पर क्लासिक पाठ:

 RCC->APB2 |= RCC_APB2ENR_IOPAEN | RCC_APB2ENR_IOPBEN; 

निर्देशों के एक इष्टतम सेट में प्रकट होता है। यहाँ GCC द्वारा बनाया गया कोड है (ऑप्टिमाइज़ेशन ऑफ -ऑग):

  ldr r2, [pc, #372] ; (0x800060c <main()+396>) [  RCC] ldr r0, [r2, #0] ; r0 = RCC->APB2 // [  APB2] orr.w r0, r0, #160 ; r0 |= 0x10100000 str r0, [r2, #0] ; RCC->APB2 = r0 

अब आपको काम करना जारी रखना चाहिए और इनपुट / आउटपुट पोर्ट क्लास लिखना चाहिए। I / O पोर्ट बिट्स के साथ काम करना इस तथ्य से जटिल है कि एक पोर्ट लेग के कॉन्फ़िगरेशन के लिए चार बिट्स आवंटित किए जाते हैं और इसलिए, 16-बिट पोर्ट के लिए 64 बिट्स कॉन्फ़िगरेशन की आवश्यकता होती है, जो दो 32-बिट CRL और CRH रजिस्टरों में विभाजित हैं। साथ ही, बिटमास्क की चौड़ाई 1 से अधिक हो जाती है। लेकिन यहां, C ++ 17 के माध्यम से स्क्रॉल करने से इसकी क्षमताओं का पता चलता है।



इसके बाद, TGPIO वर्ग लिखा जाएगा, साथ ही अन्य परिधीयों के साथ काम करने के लिए कक्षाएं, एक सीरियल पोर्ट, I2C, SPI, DAP, टाइमर और भी बहुत कुछ, जो आम तौर पर ARM Cortex माइक्रोकंट्रोलर में मौजूद होता है और फिर इस तरह के एल ई डी के साथ पलक झपकना संभव होगा।

लेकिन इसके बारे में अगले नोट में। गिटहब पर परियोजना के सूत्र ।

इंटरनेट के लेख नोट लिखने के काम आते थे

C ++ 11 में एक तर्क संख्या के साथ टेम्पलेट ।
टेम्प्लेट में नवाचार ।
सी ++ भाषा नवाचार 17। भाग 1. बातचीत और व्युत्पत्ति ।
एसटीएम माइक्रोकंट्रोलर के लिए प्रलेखन की लिंक की सूची ।
परिवर्तनीय पैरामीटर मैक्रोज़

खबरे के लेख जिसने मुझे यह नोट लिखने के लिए प्रेरित किया

Attiny13 पर ट्रैफिक लाइट ।

जूलियन असांजे को यूके पुलिस ने किया गिरफ्तार
अस्पष्ट स्मृति के रूप में अंतरिक्ष

लिखित ०४/१२/२०१९ - हैप्पी कॉस्मोनॉटिक्स डे!