Hallo Habr!
Seit einigen Jahren mache ich alle meine Projekte für die Mikrocontroller-Linie stm32 in C ++.
In dieser Zeit habe ich eine bestimmte Menge an Material gesammelt, das für andere Entwickler von Interesse sein kann.
Um unnötige Fragen zu vermeiden: Ich verwende eine Reihe von QtCreator + gcc + gdb + openocd. Wie man damit arbeitet, wurde schon oft beschrieben, daher werde ich hier nicht aufhören, aber ich werde Ihnen mehr über meine Ansätze zur Arbeit mit Mikrocontrollern erzählen.
Auf der unteren Ebene des Projekts befinden sich in der Regel periphere Treiber. Beginnen wir mit ihnen.
Ich versuche, wenn möglich, mich nicht mit Monstern wie SPL, HAL und, Gott vergib mir, CubeMX anzulegen, außer um die Projekte anderer Leute für Geld abzuschließen. Die Ideologie des Frameworks "wie bei großen Maschinen" ist dort meiner Meinung nach bösartig. Konzipiert durch flexible und bequem zu verwendende Funktionen (obwohl sich jemand damit auseinandersetzen wird), werden Funktionen zu einem ziemlich großen und suboptimalen Maschinencode, bei dem zur Laufzeit viele unnötige Operationen am Mikrocontroller ausgeführt werden. Ja, moderne Controller sind leistungsstark, aber der Computer, auf dem wir das Projekt zusammenstellen, ist viel leistungsfähiger. Lassen Sie ihn also alles tun.
Ich habe selbst die Grundvoraussetzungen für die Implementierung des Peripheriemanagements festgelegt:
- Alle konstanten Ausdrücke sollten in der Kompilierungsphase berechnet werden und als Zahlen in den Maschinencode fallen.
- , ;
- .
, . - CMSIS, , ST. , , , , .
STM32f103 Flash access control register, , .
flash CMSIS 72:
FLASH->ACR = (FLASH->ACR &
(~(FLASH_ACR_LATENCY_Msk
| FLASH_ACR_PRFTBE_Msk )))
| FLASH_ACR_LATENCY_1
| FLASH_ACR_PRFTBE;
, ? , - , , . . , , :
0x80001ec 04 4a ldr r2, [pc, #16] ; (0x8000200 <main()+20>)
0x80001ee <+ 2> 13 68 ldr r3, [r2, #0]
0x80001f0 <+ 4> 23 f0 17 03 bic.w r3, r3, #23
0x80001f4 <+ 8> 43 f0 12 03 orr.w r3, r3, #18
0x80001f8 <+ 12> 13 60 str r3, [r2, #0]
, : --. ?
. .
, . . flash :
struct Regs {
uint32_t ACR;
};
:
struct ACR {
constexpr static uint8_t LATENCY[]{ 0, 3 };
constexpr static uint8_t HLFCYA[]{ 3, 1 };
constexpr static uint8_t PRFTBE[]{ 4, 1 };
constexpr static uint8_t PRFTBS[]{ 5, 1 };
};
— , — . Python SVD .
, . constexpr :
constexpr static uint32_t base = 0x40022000;
INLINE constexpr static volatile Regs* rg()
{
return reinterpret_cast<volatile Regs*>(base);
}
base , (, , , , ) . .
INLINE
#ifndef INLINE
#define INLINE __attribute__((__always_inline__)) inline
#endif
, . , , gcc .
flash :
INLINE static void setLatency(Flash::Latency latency, bool prefetchBufferEnable = false)
{
setRegister(rg()->ACR,
ACR::LATENCY, static_cast<uint8_t>(latency),
ACR::PRFTBE, prefetchBufferEnable
);
}
, : , . latency , . static_cast<uint8_t>(latency) , , , Latency :
enum class Latency : uint8_t {
zeroWaitState = 0b000,
oneWaitState = 0b001,
twoWaitStates = 0b010
};
Flash::setLatency(Flash::Latency::twoWaitStates, true);
:
0x80001ec 04 4a ldr r2, [pc, #16] ; (0x8000200 <main()+20>)
0x80001ee <+ 2> 13 68 ldr r3, [r2, #0]
0x80001f0 <+ 4> 23 f0 17 03 bic.w r3, r3, #23
0x80001f4 <+ 8> 43 f0 12 03 orr.w r3, r3, #18
0x80001f8 <+ 12> 13 60 str r3, [r2, #0]
CMSIS: --, .
? setRegister. :
template<typename T, typename V, typename... Args>
INLINE constexpr static void setRegister(volatile uint32_t& reg,
const T field,
const V value,
const Args... args)
{
uint32_t mask = setMaskR(field, value, args...);
uint32_t val = setBitsR(field, value, args...);
reg = (reg & (~mask)) | val;
}
( uint32_t) — . .
:
template<typename V, typename T>
INLINE constexpr static uint32_t setBitsR(T field, V val)
{
return (val << (field[0]));
}
template<typename V, typename T, typename... Args>
INLINE constexpr static uint32_t setBitsR(T field, V val, Args... args)
{
return (val << (field[0])) | setBitsR(args...);
}
template<typename V, typename T>
INLINE constexpr static uint32_t setMaskR(T field, V val)
{
return ((((1 << field[1]) - 1) << field[0]));
}
template<typename V, typename T, typename... Args>
INLINE constexpr static uint32_t setMaskR(T field, V val, Args... args)
{
return ((((1 << field[1]) - 1) << field[0])) | setMaskR(args...);
}
"" . " " , , , , , , .
setRegister? . , - - — . , , , , volatile, , . , , .
. :
Flash::setLatency(Flash::Latency::twoWaitStates, true);
Flash::setLatency(Flash::Latency::oneWaitState, true);
--:
0x80001ec 07 4a ldr r2, [pc, #28] ; (0x800020c <main()+32>)
0x80001ee <+ 2> 13 68 ldr r3, [r2, #0]
0x80001f0 <+ 4> 23 f0 17 03 bic.w r3, r3, #23
0x80001f4 <+ 8> 43 f0 12 03 orr.w r3, r3, #18
0x80001f8 <+ 12> 13 60 str r3, [r2, #0] ;
0x80001fa <+ 14> 13 68 ldr r3, [r2, #0]
0x80001fc <+ 16> 23 f0 17 03 bic.w r3, r3, #23
0x8000200 <+ 20> 43 f0 11 03 orr.w r3, r3, #17
0x8000204 <+ 24> 13 60 str r3, [r2, #0] ;
:
template<typename T>
INLINE constexpr static uint32_t getRegField(volatile uint32_t& reg,
const T field)
{
uint32_t mask = (((1 << field[1]) - 1) << field[0]);
return ((reg & mask) >> field[0]);
}
.
— :
INLINE static bool getLatencyPrefetch()
{
return getRegField(rg()->ACR,
ACR::LATENCY,
ACR::PRFTBE);
}
flash :
struct Flash {
constexpr static uint32_t base = 0x40022000;
struct ACR {
constexpr static uint8_t LATENCY[]{ 0, 3 };
constexpr static uint8_t HLFCYA[]{ 3, 1 };
constexpr static uint8_t PRFTBE[]{ 4, 1 };
constexpr static uint8_t PRFTBS[]{ 5, 1 };
};
enum class Latency : uint8_t {
zeroWaitState = 0b000,
oneWaitState = 0b001,
twoWaitStates = 0b010
};
INLINE constexpr static volatile Regs* rg()
{
return reinterpret_cast<volatile Regs*>(base);
}
INLINE static void setLatency(Flash::Latency latency, bool prefetchBufferEnable = false)
{
Utility::setRegister(rg()->ACR,
ACR::LATENCY, static_cast<uint8_t>(latency),
ACR::PRFTBE, prefetchBufferEnable
);
}
INLINE static bool getLatencyPrefetch()
{
return getRegField(rg()->ACR,
ACR::LATENCY,
ACR::PRFTBE);
}
};
. , , . .
- , .
, . , DSP-. — .