AVR माइक्रोकंट्रोलर्स के लिए असेंबलर कोड जनरेटर लाइब्रेरी। भाग २

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AVR माइक्रोकंट्रोलर्स के लिए असेंबलर कोड जेनरेटर लाइब्रेरी

भाग 2. आरंभ करना

जैसा कि योजना बनाई गई थी, इस भाग में हम NanoRTOS लाइब्रेरी का उपयोग करके प्रोग्रामिंग की सुविधाओं पर अधिक विस्तार से विचार करेंगे। जिन्होंने इस पोस्ट से पढ़ना शुरू किया है, वे पिछले लेख में पुस्तकालय के सामान्य विवरण और क्षमताओं से खुद को परिचित कर सकते हैं। नियोजित प्रकाशन के सीमित दायरे के कारण, यह माना जाता है कि एक सम्मानित पाठक कम से कम C # प्रोग्रामिंग से कम से कम परिचित है, और मेगा सीरीज AVR नियंत्रकों के लिए विधानसभा भाषा में वास्तुकला और प्रोग्रामिंग की समझ भी है।

किसी भी तकनीक का अध्ययन उदाहरणों के निष्पादन के साथ सबसे अच्छा है, इसलिए मैं https://drive.google.com/open?id=1FfBBpxlJkWC027ikYpn6NXbOGp7n-5B से लाइब्रेरी डाउनलोड करने और इसे कंसोल एप्लिकेशन प्रोजेक्ट से कनेक्ट करने का प्रयास करने का सुझाव देता हूं। सफल होने पर, आप सुरक्षित रूप से आगे बढ़ सकते हैं। आप उदाहरण निष्पादित करने के लिए शेल के रूप में किसी भी C # एप्लिकेशन या यूनिटटेस्ट परियोजना का उपयोग कर सकते हैं। मैं व्यक्तिगत रूप से उत्तरार्द्ध को अधिक पसंद करता हूं, क्योंकि यह आपको एक ही स्थान पर कई अलग-अलग उदाहरणों को संग्रहीत करने और आवश्यकतानुसार निष्पादित करने की अनुमति देता है। किसी भी मामले में, अंतरिक्ष को बचाने के लिए लिस्टिंग में केवल उदाहरण का पाठ शामिल किया जाएगा।

पुस्तकालय के साथ काम हमेशा एक माइक्रोकंट्रोलर जैसी घोषणा के साथ शुरू होना चाहिए। चूंकि पैरामीटर और परिधीय उपकरणों का सेट नियंत्रक के प्रकार पर निर्भर करता है, एक विशिष्ट नियंत्रक की पसंद कोडांतरक कोड के गठन को प्रभावित करती है। नियंत्रक की घोषणा रेखा जिसके लिए कार्यक्रम लिखा गया है, इस प्रकार है

var m = new Mega328(); 

इसके अलावा, माइक्रोकंट्रोलर की अतिरिक्त सेटिंग्स का पालन हो सकता है, जैसे घड़ी पैरामीटर या आउटपुट के लिए सिस्टम फ़ंक्शन का असाइनमेंट। उदाहरण के लिए, हार्डवेयर रीसेट का उपयोग करने की अनुमति पोर्ट के रूप में आउटपुट के उपयोग को समाप्त करती है। सभी नियंत्रक मापदंडों में डिफ़ॉल्ट मान हैं, और उदाहरणों में हम उन्हें छोड़ देंगे, जब यह महत्वपूर्ण होगा, लेकिन वास्तविक परियोजनाओं में मैं आपको हमेशा उन्हें स्थापित करने की सलाह देता हूं। उदाहरण के लिए, एक घड़ी की सेटिंग इस तरह दिख सकती है

  m.FCLK = 16000000; m.CKDIV8 = false; 

इस सेटिंग का मतलब है कि माइक्रोकंट्रोलर को क्वार्ट्ज गुंजयमान यंत्र या एक बाहरी स्रोत द्वारा 16 मेगाहर्ट्ज की आवृत्ति के साथ देखा जाता है, और परिधीय उपकरणों के लिए आवृत्ति अलग हो जाती है।
AVRASM स्थिर वर्ग का पाठ कार्य के आउटपुट के लिए जिम्मेदार है। इस फ़ंक्शन को कोड के अंत में कोडांतरक रूप में परिणाम देने के लिए हमेशा बुलाया जाएगा। नियंत्रक वर्ग का पूर्व निर्धारित उदाहरण, फ़ंक्शन एक पैरामीटर के रूप में प्राप्त करता है। इस प्रकार, पुस्तकालय के साथ काम करने के लिए कार्यक्रम का सबसे सरल ढांचा निम्नलिखित रूप लेता है

 var m = new Mega328(); //     //      //          var t = AVRASM.Text(m); //    t 

यदि हम प्रोग्राम को चलाने का प्रयास करते हैं, तो इसे सफल होना चाहिए, लेकिन यह कोई कोड उत्पन्न नहीं करेगा। परिणाम की निरर्थकता के बावजूद, यह फिर भी यह निष्कर्ष निकालने का कारण बनता है कि पुस्तकालय कोई रैपिंग कोड उत्पन्न नहीं करता है।

हमने पहले से ही सीखा है कि एक खाली कार्यक्रम कैसे बनाया जाए। अब इसमें कुछ कोड बनाने की कोशिश करते हैं। सबसे आदिम से शुरू करते हैं। आइए देखें कि हम एक मनमाना आरओएन सेल में स्थित आठ-बिट चर की वृद्धि की समस्या को कैसे हल कर सकते हैं। एक कोडांतरक दृष्टिकोण से, यह inc [रजिस्टर] कमांड है। हमारी खरीद के कार्यक्रम के शरीर में निम्नलिखित लाइनें डालें

  var r = m.REG(); r++; 

टीमों का उद्देश्य काफी स्पष्ट है। पहला कमांड वेरिएबल r को प्रोसेसर रजिस्टरों में से एक के साथ जोड़ता है। दूसरा कमांड इस चर को बढ़ाने की आवश्यकता के बारे में बात करता है। निष्पादन के बाद, हमें कोड निष्पादन का पहला परिणाम मिलता है।

 RESET: ldi r16, high(RAMEND) out SPH,r16 ldi r16, low(RAMEND) out SPL,r16 .DEF R0000 = r20 inc R0000 .DSEG 

एक परिणाम के रूप में क्या हुआ पर करीब से नज़र डालते हैं। पहले चार कमांड स्टैक पॉइंटर की इनिशियलाइज़ेशन हैं। अगला चर नाम की परिभाषा है। और अंत में, हमारा इंक , जिसके लिए सब कुछ शुरू किया गया था। अतिरिक्त कुछ भी नहीं, सिवाय इसके कि स्टैक के प्रारंभिककरण दिखाई नहीं दिया। इस कोड को देखते समय जो प्रश्न उत्पन्न हो सकता है, वह R0000 किस प्रकार का है ? हमारे पास r नाम का एक चर है? C # प्रोग्राम में, एक प्रोग्रामर काफी सचेत और कानूनी रूप से समान नामों का उपयोग कर सकता है, स्कोप का उपयोग कर सकता है। एक कोडांतरक दृष्टिकोण से, सभी लेबल और परिभाषाएं अद्वितीय होनी चाहिए। प्रोग्रामर को नामों की विशिष्टता की निगरानी करने के लिए प्रोग्रामर को बाध्य न करने के लिए, सिस्टम द्वारा नामों को उत्पन्न किया जाता है। हालांकि, एक ऐसी स्थिति है, जहां डिबगिंग उद्देश्यों के लिए, आप अभी भी प्रोग्राम से आउटपुट कोड के लिए सचेत नाम को स्थानांतरित करना चाहते हैं, ताकि यह आसानी से मिल सके। डरावना नहीं है। M.REG ("r" ) के साथ m.REG () बदलें और कोड को फिर से चलाएँ। परिणामस्वरूप, हम निम्नलिखित देखेंगे

 RESET: ldi r16, high(RAMEND) out SPH,r16 ldi r16, low(RAMEND) out SPL,r16 .DEF r = r20 inc r .DSEG 

तो, रजिस्टरों के नामकरण के साथ हल किया गया। अब देखते हैं कि अचानक रजिस्टर 20 से क्यों सौंपा जाने लगा, और 0 से नहीं? इस प्रश्न का उत्तर देने के लिए, हमें याद है कि 16 से शुरू होने पर, रजिस्टरों के पास उन्हें स्थिरांक के साथ आरंभ करने का एक शानदार अवसर है। और चूंकि यह सुविधा बहुत मांग में है, इसलिए हम अनुकूलन अवसरों को बढ़ाने के लिए ऊपरी आधे से वितरण शुरू करते हैं। फिर सभी एक ही यह स्पष्ट नहीं है - सी 20 और 16 क्यों नहीं? कारण यह है कि कोडांतरक कोड में कई आदेशों का अनुवाद अस्थायी भंडारण कोशिकाओं के उपयोग के बिना असंभव है। इन उद्देश्यों के लिए, हमने 16 से 19 तक 4 सेल आवंटित किए हैं। इसका मतलब यह नहीं है कि वे प्रोग्रामर के लिए पूरी तरह से दुर्गम हो गए हैं। यह बस उन तक पहुंच को थोड़ा अलग तरीके से आयोजित किया जाता है ताकि प्रोग्रामर को उनके उपयोग और संभावित रूप से सचेत रूप से कार्य करने की संभावित सीमाओं के बारे में पता हो। हम कोड से रजिस्टर r की परिभाषा को हटाते हैं और इसके साथ लाइन का स्थान लेते हैं
m.TempL ++;
चलिए परिणाम को देखते हैं

 RESET: ldi r16, high(RAMEND) out SPH,r16 ldi r16, low(RAMEND) out SPL,r16 inc TempL .DSEG 

यहां, जाहिरा तौर पर, यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि आउटपुट असेंबलर को विकास पैकेज से परिभाषाओं और मैक्रोज़ Common.inc के साथ कनेक्शन फ़ाइल की सही व्याख्या के लिए आवश्यक है। इसमें वास्तव में सभी आवश्यक मैक्रो और परिभाषाएं शामिल हैं, जिसमें अस्थायी भंडारण कोशिकाओं के लिए नाम मिलान भी शामिल है। अर्थात्, TempL = r16, TempH = r17, TempQL = r18, TempQH = r19। इस मामले में, हमने एक भी कमांड का उपयोग नहीं किया है जो काम करने के लिए अस्थायी स्टोरेज सेल का उपयोग करेगा, इसलिए टेम्पल ऑपरेशन में इसका उपयोग करने का हमारा निर्णय काफी स्वीकार्य है। और हमें क्या करना चाहिए अगर हम पूरी तरह से सुनिश्चित हैं कि हमारे वेरिएबल में स्थिरांक का कोई भी काम चमक नहीं रहा है और हम उस पर ऊपरी आधे हिस्से की कीमती कोशिकाओं को खर्च नहीं करना चाहते हैं? हमारी परिभाषा को स्रोत कोड में बदल कर var r = m.REGL ("r") पर लौटाएँ; और श्रम के परिणाम का मूल्यांकन करें

 RESET: ldi r16, high(RAMEND) out SPH,r16 ldi r16, low(RAMEND) out SPL,r16 .DEF r = r4 inc r .DSEG 

लक्ष्य प्राप्त होता है। हम लाइब्रेरी को समझाने में कामयाब रहे, जहां हमारी राय में, चर स्थित होना चाहिए। आगे चलते हैं। आइए देखें कि एक साथ कई चर घोषित किए जाने पर क्या होता है। हम अपनी परिभाषा और कार्यों को एक दो बार कॉपी करते हैं। एक बदलाव के लिए, हम एक नए चर को रीसेट करेंगे, और 1 से दूसरे के मूल्य को कम करेंगे। परिणाम कुछ इस तरह होना चाहिए।

  var m = new Mega328(); var r = m.REGL("r"); r++; var rr = m.REGL("rr"); rr--; var rrr = m.REGL("rrr"); rrr.Clear(); var t = AVRASM.Text(m);  . RESET: ldi r16, high(RAMEND) out SPH,r16 ldi r16, low(RAMEND) out SPL,r16 .DEF r = r4 inc r .DEF rr = r5 dec rr .DEF rrr = r6 clr rrr .DSEG 

अद्भुत। यही निवेदन किया गया था। अब देखते हैं कि अगर हमें इसकी आवश्यकता नहीं है तो हम अन्य प्रयोजनों के लिए रजिस्टर को कैसे मुक्त कर सकते हैं। यहाँ, दुर्भाग्य से, अब तक सब कुछ हाथ से है। कोड जनरेशन मोड के लिए विदेश जाने पर दृश्यता की सीमाओं और चर की स्वचालित रिलीज़ पर C # नियम अभी तक काम नहीं करते हैं। आइए देखें कि यदि आवश्यक हो तो आप सेल को कैसे मुक्त कर सकते हैं। हमारे कार्यक्रम में केवल एक पंक्ति जोड़ें और परिणाम देखें।

  var m = new Mega328(); var r = m.REGL("r"); r++; var rr = m.REGL("rr"); rr--; r.Dispose(); var rrr = m.REGL("rrr"); rrr.Clear(); var t = AVRASM.Text(m); 

 RESET: ldi r16, high(RAMEND) out SPH,r16 ldi r16, low(RAMEND) out SPL,r16 .DEF r = r4 inc r .DEF rr = r5 dec rr .UNDEF r .DEF rrr = r4 clr rrr .DSEG 

यह देखना आसान है कि हमने जिस चौथे रजिस्टर को मुक्त किया वह फिर से उपयोग के लिए उपलब्ध हो गया। इस तथ्य को ध्यान में रखते हुए कि प्रत्येक नया चर घोषणा रजिस्टर को पकड़ती है, हम यह निष्कर्ष निकाल सकते हैं कि कार्यक्रम को संकलित करते समय, आपको समय पर रजिस्टरों को मुक्त करने की आवश्यकता होती है यदि आप एक स्थिति का सामना नहीं करना चाहते हैं जब वे दुर्लभ हो जाते हैं।

उदाहरणों का विश्लेषण करते हुए, हम पहले से ही रास्ते पर प्रदर्शन कर चुके हैं कि रजिस्टरों पर यूनिकास्ट संचालन कैसे करें। अब देखते हैं कि मल्टीकास्ट के साथ चीजें कैसी हैं। प्रोसेसर आर्किटेक्चर अधिकतम दो-एड्रेस निर्देशों के लिए अनुमति देता है (विशेष रूप से संक्षारक के लिए, दो निर्देशों के अपवाद के साथ जिसके लिए परिणाम निश्चित रजिस्टरों में रखा गया है)। इसे इस तरह से समझा जाना चाहिए कि इसके निष्पादन के बाद ऑपरेशन में पहले ऑपरेंड में परिणाम होगा। इस प्रकार के ऑपरेशन के लिए विशेष सिंटैक्स [रजिस्टर 1] [ऑपरेशन] = [रजिस्टर 2] प्रदान किया जाता है । आइए देखें कि यह व्यवहार में कैसा दिखता है। आइए दो रजिस्टर चर घोषित करने और जोड़ने की कोशिश करते हैं।

  var m = new Mega328(); var op1 = m.REG(); var op2 = m.REG(); op1 += op2; var t = AVRASM.Text(m); 

नतीजतन, हम देखेंगे

 RESET: ldi r16, high(RAMEND) out SPH,r16 ldi r16, low(RAMEND) out SPL,r16 .DEF R0000 = r20 .DEF R0001 = r21 add R0000,R0001 .DSEG 

जो उन्हें उम्मीद थी वो मिल गया। आप स्वयं ऑपरेशन के साथ प्रयोग कर सकते हैं -, &, | और सुनिश्चित करें कि परिणाम बदतर नहीं है।
अब तक, उपरोक्त सभी स्पष्ट रूप से सरलतम कार्यक्रम लिखने के लिए पर्याप्त नहीं है। तथ्य यह है कि हमने अभी तक रजिस्टरों के प्रारंभिककरण पर खुद को नहीं छुआ है। माइक्रोकंट्रोलर की वास्तुकला आपको रजिस्टरों को एक स्थिर, दूसरे रजिस्टर के मूल्य, एक विशिष्ट पते पर रैम मेमोरी सेल के मूल्य, एक विशेष पते पर स्थित रैम मेमोरी सेल के मान, एक विशेष पते पर स्थित इनपुट / आउटपुट सेल के मूल्य, साथ ही साथ प्रोग्राम मेमोरी सेल के मूल्य को इंगित करने की अनुमति देती है। रजिस्टर की एक विशेष जोड़ी में रखा गया है। हम बाद में अप्रत्यक्ष रूप से संबोधित करेंगे, लेकिन अब हम सरल मामलों पर विचार करेंगे। हम निम्नलिखित परीक्षण कार्यक्रम लिखेंगे और निष्पादित करेंगे।

  var m = new Mega328(); var op1 = m.REG(); var op2 = m.REG(); op1.Load(0x10); op2.Load('s'); op1.Load(op2); var t = AVRASM.Text(m); 

यहां हमने संख्या और प्रतीक के साथ दो चर घोषित किए और आरंभ किए, और फिर हमने चर op2 के मान को कोशिका op1 में कॉपी किया। जाहिर है, संख्या 0-255 की सीमा के भीतर होनी चाहिए ताकि कोई त्रुटि न हो। परिणाम होगा

 RESET: ldi r16, high(RAMEND) out SPH,r16 ldi r16, low(RAMEND) out SPL,r16 .DEF R0000 = r20 .DEF R0001 = r21 ldi R0000,16 ldi R0001,'s' mov R0000,R0001 .DSEG 

यह उदाहरण से देखा जा सकता है कि सभी सूचीबद्ध कार्यों के लिए एक फ़ंक्शन का उपयोग किया जाता है, और लाइब्रेरी खुद कोडांतरक कमांड का सही सेट उत्पन्न करता है। जैसा कि कई बार उल्लेख किया गया है, लॉडी कमांड के साथ रजिस्टर में डेटा का सीधा लोडिंग केवल रजिस्टरों के ऊपरी आधे हिस्से के लिए उपलब्ध है। आइए कार्यक्रम को बदलकर हमारी लाइब्रेरी को और अधिक जटिल बनाएं ताकि यह निचले आधे से चर के लिए रजिस्टर आवंटित करे।

  var m = new Mega328(); var op1 = m.REGL(); var op2 = m.REGL(); op1.Load(0x10); op2.Load('s'); op1.Load(op2); var t = AVRASM.Text(m); 

हमें मिलता है

 RESET: ldi r16, high(RAMEND) out SPH,r16 ldi r16, low(RAMEND) out SPL,r16 .DEF R0000 = r4 .DEF R0001 = r5 ldi TempL,16 mov R0000,TempL ldi TempL,'s' mov R0001,TempL mov R0000,R0001 .DSEG 

लाइब्रेरी ने इस कार्य को पूरा किया, एक ही समय में टीमों की न्यूनतम संभव संख्या पर खर्च करना। और उसी समय हमने देखा कि हमें अस्थायी भंडारण रजिस्टर आवंटित करने की आवश्यकता क्यों है। ठीक है, अंत में, आइए देखें कि स्थिरांक के साथ काम करने के लिए गणित कैसे लागू किया जाता है। हम रजिस्टर से स्थिरांक को घटाने के लिए उप असेंबलर कमांड के अस्तित्व के बारे में जानते हैं, और अब हम लाइब्रेरी के संदर्भ में इसका वर्णन करने का प्रयास करेंगे।

  var m = new Mega328(); var op1 = m.REG(); op1.Load(0x10); op1 -= 10; var t = AVRASM.Text(m); 

परिणाम होगा

 RESET: ldi r16, high(RAMEND) out SPH,r16 ldi r16, low(RAMEND) out SPL,r16 .DEF R0000 = r20 ldi R0000,16 subi R0000,0x0A .DSEG 

यह निकला। और अगर कोई असेंबलर कमांड नहीं है जो आवश्यक ऑपरेशन कर सकता है तो लाइब्रेरी कैसे व्यवहार करेगी? उदाहरण के लिए, यदि हम घटाना नहीं चाहते हैं, लेकिन एक स्थिरांक जोड़ना चाहते हैं। चलो कोशिश करो और देखो

  var m = new Mega328(); var op1 = m.REG(); op1.Load(0x10); op1 += 10; var t = AVRASM.Text(m); 

 RESET: ldi r16, high(RAMEND) out SPH,r16 ldi r16, low(RAMEND) out SPL,r16 .DEF R0000 = r20 ldi R0000,16 subi R0000,0xF6 .DSEG 

ऋणात्मक मान घटाकर लाइब्रेरी निकल गई। आइए देखें कि कैसे बदलाव के साथ चीजें हो रही हैं। रजिस्टर के मूल्य को 5 से दाईं ओर शिफ्ट करें।

  var m = new Mega328(); var op1 = m.REG(); op1.Load(0x10); op1 >>= 5; var t = AVRASM.Text(m); 

परिणाम होगा

 RESET: ldi r16, high(RAMEND) out SPH,r16 ldi r16, low(RAMEND) out SPL,r16 .DEF R0000 = r20 ldi R0000,16 swap R0000 andi R0000,15 lsr R0000 .DSEG 

यहां सब कुछ स्पष्ट नहीं है, लेकिन यह 5 टीमों को तेजी से चलाता है अगर पांच शिफ्ट टीमों के ललाट समाधान का उपयोग किया जाता था।

इसलिए, इस लेख में हमने रजिस्टर अंकगणित के साथ काम करने के लिए पुस्तकालय के उपयोग की जांच की। अगले लेख में, हम यह वर्णन करना जारी रखेंगे कि पुस्तकालय बिंदुओं के साथ कैसे काम करता है और कमांड निष्पादन (लूप, संक्रमण, आदि) के प्रवाह को नियंत्रित करने के तरीकों पर विचार करें।