Блог

У меня есть короткий фрагмент сборки из проекта AVR:

     uint8_t high = _BV(0);
    uint8_t low = ~high;
    uint8_t port_value = 0;
    asm volatile (
        "in %0, %1   nt"
        "or %0, %3   nt"
        "out %1, %0  nt"
        T1H_NOOP
        "and %0, %2   nt"
        "out %1, %0   nt"
        T1L_NOOP
    : "=r" (port_value)
    : "I" (_SFR_IO_ADDR(PORTB)), "r" (low), "r" (high));
  

Идея этого блока заключается в том, чтобы включить определенный вывод (фактический вывод физического микропроцессора) на короткий промежуток времени (T1H_NOOP), а затем отключить его. Приведенный выше код на самом деле работает безупречно.

Но в приведенном выше коде точный pin-код жестко запрограммирован: PORTB, Pin 0 ( _BV(0) ). Что я хочу, так это передавать адрес, подобный этому:

 struct IO_ADDR {
    volatile uint8_t *port;
    uint8_t pin
}
  

Пока я остаюсь в коде C, это действительно работает.

     struct IO_ADDR addr = { .port = amp;PORTB, .bit = 0 };
    latch(amp;addr);

void latch(struct IO_ADDR *addr) {
    if (addr->bit >= 8) return;
    *(addr->port) amp;= ~(_BV(addr->bit));
    _delay_us(50);
}
  

И когда я говорю это, я имею в виду, что я прогнал это через симулятор и увидел, что выводы срабатывают, как ожидалось, плюс я соединил этот фрагмент со сборкой выше и запустил его на оборудовании. Итак, очевидно, что *(addr->port) amp;= ... обращается к самому выводу, а не к указателю. Прохладный.

Но когда я делаю это, я получаю ошибку сборки:

         asm volatile (
            "in %0, %1   nt"
            "or %0, %3   nt"
            "out %1, %0  nt"
            T1H_NOOP
            "and %0, %2   nt"
            "out %1, %0   nt"
            T1L_NOOP
        : "=r" (port_value)
        : "I" (_SFR_IO_ADDR(*(addr->port))), "r" (low), "r" (high));
  

Эта ошибка:

 /nix/store/j31yaksw2dh82by2lgz1ysgh494cz6j2-src/neopixels.c: In function 'write_value':
/nix/store/j31yaksw2dh82by2lgz1ysgh494cz6j2-src/neopixels.c:29:9: warning: asm operand 1 probably doesn't match constraints
   29 |         asm volatile (
      |         ^~~
/nix/store/j31yaksw2dh82by2lgz1ysgh494cz6j2-src/neopixels.c:29:9: error: impossible constraint in 'asm'
  

Это также происходит, если я заменяю параметр addr-> port на _SFR_IO_ADDR(addr->port) .

SFR_IO_ADDR(*(addr->port)) предварительные обработки для этого:

         : "I" (
# 38 "src/neopixels.c" 3 4
              (((uint16_t) amp;(
# 38 "src/neopixels.c"
              *(addr->port)
# 38 "src/neopixels.c" 3 4
              )) - 0x20)
# 38 "src/neopixels.c"
              )
  

Окончательная сборка должна быть такой в случае PORTB , адрес 0x24 на этом конкретном аппаратном обеспечении (и игнорирование точных регистров, которые выбрал компилятор):

     in r18, 24   
    or r18, r21   
    out 24, r18  
  

Что мне нужно сделать, чтобы передать этот конкретный адрес ввода-вывода в мой ассемблерный код?

"I" Ограничение сборки требует, чтобы его операнд был константой (или, с -O1 / -O2, постоянным выражением), поэтому, к сожалению, вы не сможете передать его в качестве параметра.

После еще одного дня исследований я нашел этот ответ:

         asm volatile (
            "ld %0, %1  nt"
            "or %0, %3  nt"
            "st %1, %0 nt"
            T1H_NOOP
            "and %0, %2 nt"
            "st %1, %0 nt"
            T1L_NOOP
        : "=r" (port_value)
        : "X" (*(addr->port)), "r" (low), "r" (high));
  

Здесь были задействованы два ключевых момента. Один из них предоставляет X ограничение вместо I constraint, что фактически означает «операндом может быть вообще что угодно». Это неоптимально, но ассемблер не принял некоторые из наиболее очевидных («операнд — это адрес памяти, который нельзя перемещать»).

Кроме того, я переключился с in и out инструкций ассемблера, которые, как указывает Росс Ридж в комментариях выше, требуют непосредственного адреса, который должен быть известен во время компиляции, на ld и st инструкции, которые принимают адреса памяти.

В качестве последнего замечания мне пришлось изменить количество команд NOP в некоторых макросах T1H_NOOP, T1L_NOOP, T0H_NOOP и T0L_NOOP, чтобы сохранить временные ограничения, которые требует протокол передачи сигналов neopixel.

Все это достаточно болезненно, поэтому я немного почитал о широтно-импульсной модуляции и схемах таймера / синхронизации с прерываниями, поскольку кажется, что это будет генерировать более надежные тайминги, чем мои активные циклы занятости. Однако добавление обработчиков прерываний увеличило бы сложность моего кода способами, с которыми я не готов справиться прямо сейчас.