Юрий Ревич - Занимательная микроэлектроника

Я перебрал в свое время несколько программ, но ни одна меня не устроила в такой степени, как творение некоего Анатолия Вознюка, которое я использую с 1999 года. Сам Анатолий знаменит также своим шедевром под названием Small CD Writer, давно скрывается инкогнито, сайт его больше не откликается, а программы не развиваются (в частности, Small CD Writer так и «не умеет» корректно писать на DVD). Но в разбираемом редакторе под названием ASM Editor (последняя версия 2.2), собственно, больше и развивать нечего. Доступен он на множестве «софтоотстойников» в Интернете* только не перепутайте его с упомянутым ASMEdit.

Для начала работы нам предварительно надо создать командный файл. Предположим, у вас файл avrasm32.exe находится в созданной вами папке c: \avrtools. Запустите Блокнот и введите в него следующий текст (соответственно измените путь, если папка другая): c: \avrtools\avrasm32 — fI %1.asm

Сохраните этот файл под именем, например, asm32.bat в той же папке, что и avrasm32.exe. Теперь запустите ASM Editor, выберите в меню пункт Service|Propertiesи в появившемся окне найдите вкладку Project, а в ней — строку Assemble ASM file (рис. 13.5). В эту строку, как и показано на рисунке, внесите путь к нашему bat-файлу. Больше ничего настраивать не требуется, остальные пункты можно оставить, как есть, или очистить — по желанию. Теперь по нажатию сочетания клавиш +, вне зависимости от того, где находится файл с редактируемой программой, он скомпилируется, и результат (т. н. hex-файл, о чем далее), если нет ошибок, окажется в той же папке, где и исходный текст.

Рис. 13.5. Настройка редактора ASM Editor

Одновременно с компиляцией отдельно возникает консольное (с белыми надписями на черном фоне) окно с сообщениями компилятора. Сразу смотрите на последние строки, где должна быть надпись «Assembly complete with no errors» («ассемблирование выполнено без ошибок»). Если такая надпись есть, ищите готовый hex-файл в папке с исходным текстом. В противном случае hex-файла не окажется (а предыдущий его вариант, если он был, будет стерт), а в этом окне появятся номера строк в исходном тексте с ошибками и примерным описанием проблемы в данной строке (например, сообщение «Undefined variable reference» — «ссылка на неопределенную переменную», означает, что у вас в данной строке идентификатор, который нигде не определен).

Кроме этого, при успешной компиляции в окне сообщений можно посмотреть точный размер скомпилированной программы в словах (words), для получения размера в байтах надо умножить это число на два. Отметим сразу, что объем hex-файла размеру программы соответствовать не будет (подробнее см. далее), так что узнать объем занимаемой памяти можно только отсюда.

Как вы уже знаете, при работе МК последовательно выполняет команды программы, имеющейся в памяти. Программист может менять порядок выполнения команд, организуя циклы и различные переходы. Одно из самых мощных средств программирования — вызов подпрограмм или процедур (в Pascal подпрограммы делятся на процедуры и функции, а в языке С есть только функции, но это дела не меняет — в принципе это все одно и то же), т. е. кусков кода, которые могут использоваться неоднократно. Во всех ассемблерах вызов процедур предусмотрен обязательно.

Естественно, программу сначала нужно в память записать, причем записать совершенно определенным образом, так, чтобы МК «знал», откуда начинать при включении питания или после подачи импульса Reset. Это его «знание» в случае современных МК AVR также программируется, однако для простоты будем считать, что программа всегда начинает читаться с самой первой ячейки памяти программ, т. е. с нулевого адреса. (А вот для классического процессора семейства i86 это не так. По умолчанию он всегда начинал с команды, расположенной за 16 байт до конца первого мегабайта памяти, т. е. по адресу FFFFOh. К тому же, адрес этот можно изменять, но мы этим здесь заниматься не будем.) Исходя из этих обстоятельств, программа должна иметь определенную структуру.

По начальному (нулевому) адресу всегда располагается одна и та же команда безусловного перехода (по-английски jump — «прыжок»), которая записывается так:

rjmp RESET

Или так:

jmp RESET

Отметьте себе на память, что AVR-ассемблер, в отличие от канонического С, регистры букв не различает (одинаково правильной будет форма записи jmp, JMP и jmp, так же как Reset, RESET и reset).

Форма написания ( jmpили rjmp) зависит от типа контроллера: если в нем объем памяти программ меньше или равен 8 кбайт, то всегда (и не только в этом случае) используется команда rjmp(relative jump, т. е. «относительный безусловный переход»). Она занимает в памяти два байта, как и практически все остальные команды AVR, о чем мы еще поговорим. Код самой команды в этих двух байтах занимает старшую тетраду старшего байта (т. е. четыре бита), остальные 12 бит представляют собой адрес, куда переходить. В данном случае компилятор подставит адрес команды, следующей сразу за меткой RESET, с которой и начнется собственно выполнение программы. Метка с этим именем, естественно, всегда должна присутствовать, но может быть расположена уже в любом другом удобном месте программы, за исключением еще нескольких первых адресов, о назначении которых далее. Метка, кстати, может называться и не RESET, а любым другим именем, просто так принято для удобства чтения: хотите найти в любой программе ее начало — ищите метку RESET.

Вернемся к форме записи команды. 12 бит адреса могут представлять 4096 различных адресов. Так как единицей объема памяти программ служит слово из двух байтов (а не отдельный байт), как раз из-за того, что любая команда занимает не менее чем два байта, то общий объем адресуемой таким образом памяти и составит 8 кбайт. А вот если памяти больше, то приходится использовать команду jmp (абсолютный безусловный переход). Она состоит из четырех байт, в которых адрес займет 22 бита, и потому с ее помощью можно адресовать до 4 М (8 Мбайт) памяти. Мы условимся, что старшие модели семейства Mega применять не будем, и потому ограничимся командой rjmp.

Подведем некоторый итог: мы уже узнали многое о структуре типовой программы для AVR. Она должна начинаться с безусловного перехода на метку RESET, а само начало этой программы будет располагаться сразу после этой метки где-то в другом месте программы. А почему так странно? Нельзя ли начать прямо сразу с нулевого адреса, строка за строкой, зачем нужны какие-то переходы? Можно, отвечают нам авторы описаний AVR. Простейшая программа может начинаться с нулевого адреса без переходов, но только в одном случае: если мы обязываемся отказаться от прерываний. А без них контроллер теряет 90 % своей функциональности. Конечно, можно придумать пример программы, которая бы делала что-нибудь полезное, но при этом работала совсем без прерываний. Но на практике без прерываний обходятся только тогда, когда штатных прерываний хватает (например, для отслеживания состояния большого количества кнопок), или когда без них программа получается компактнее (такие случаи мы еще встретим).