Arquitectrura y c

8/15/2019 Arquitectrura y c

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armcortexm.blogs.upv.es

Arquitectura ARM Cortex-My

soporte a lenguaje C

2012/0/0

http://armcortexm.blogs.upv.es/http://armcortexm.blogs.upv.es/


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Arquitectura Cortex-M y Carmcortexm.blogs.upv.es 2

!bjetivos

"nterpretar un programa ensambla#or escrito en $%umb2&nten#er la nomenclatura #e la #ocumentaci'n sobre ARM

Cortex-M

(i)erenciar entre Cortex-M* y Cortex-M+

,aber enumerar las caractersticas y componentes bsicos#e la arquitectura Cortex-M

(i)erenciar los pasos #el proceso #e creaci'n #e unaaplicaci'n escrita en C

,er capa #e imaginar el esquema bsico #e tra#ucci'n #eun )ragmento #e c'#igo C al ensambla#or $%umb2


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Conceptos básicos sobre el softwarearmcortexm.blogs.upv.es 3

Conteni#o

1Conceptos bsicos #el

13ni#a# #e instrucci'n ARMv

2,egmentaci'n y riesgos

24uego #e instrucciones $%umb2

1$ipos #e instrucci'n

2Mo#i)ica#ores

*$ra#ucci'n #e C a ensambla#or

15asos #e compilaci'n

+Conceptos #e C en microcontrola#ores

1(e)inici'n #e variables y tipos #e #atos

2(epuraci'n y niveles #e optimiaci'n


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ARMv

6a arquitectura ARM nace en 178 9)ec%a #el primer lanamiento

ARMv: ;


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&squema #e bloques Cortex-M

$exas "nstrument


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D5or quE $%umb 2F

C'#igo ARM; to#as las instrucciones? con to#as las opciones yto#os los mo#os #e #ireccionamiento

C'#igo $%umb; instrucciones #e 1 bits ms GcompactasH.

!bjetivo; programas ms cortos

5roblema; ! caben lo mismo que en *2 bits

$%umb2; combina los #os anteriores #e )orma que no seanecesario poner instrucciones para pasar #e un mo#o a otro.

o es necesario que las instrucciones estEn alinea#as a palabra.

ARM

$%umb

$%umb2


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Conceptos básicos sobre el softwarearmcortexm.blogs.upv.es !"

Memoria

&spacio #e #ireccionamiento GplanoH con #irecciones #e *2 bits

M53 9opcional; Memory 5rotection 3nit5ermite #e)inir c'mo se acce#era la memoria 9%asta 8 onas

(ispositivos; mapea#os en memoria

o to#o el espacio #e #ireccionamiento se pue#e usar para RAM

Arquitectura AR


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Conceptos básicos sobre el softwarearmcortexm.blogs.upv.es !!

Mapa #e Memoria

Código o datos


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Conceptos básicos sobre el softwarearmcortexm.blogs.upv.es !2

Mapa #e Memoria

(ispositivos;

(e 0x+000000 a 0x0000000 #e)ini#os por el )abricante(e 0xA000000 a 0x&0000000 #e)ini#os por el )abricante

(e 0x&000000 a 0x&00+0000 #e)ini#os por ARM

(e 0x&00+000 a 0x&0100000 #e)ini#os por ARM o el )abricante

(e 0x&010000 a 0x======== #e)ini#os por el )abricante

Memoria;

(e 0x0000000 a 0x20000000 2 vas #e acceso 9(co#e y "co#e

(e 0x2000000 a 0x+0000000 1 va #e acceso 9,ystem Ous(e 0x000000 a 0xA0000000 1 va #e acceso 9,ystem Ous


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Acceso al Oit Oan#


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Caminos #e interconexi'n


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Conceptos básicos sobre el softwarearmcortexm.blogs.upv.es 2"

!peran#o )lexible con #esplaamiento

Rm? s%i)t●

,%i)t pue#e ser;● A,R Yn (esplaa. (erec%a aritmEtico 9 1WJnWJ*2

● 6,R Yn (esplaa. (erec%a l'gico 9 1WJnWJ*2

● 6,6 Yn (esplaa. (erec%a l'gico 9 1WJnWJ*1

● R!R Yn Rotaci'n a la #erec%a 9 1WJnWJ*1● RR: Rotaci'n a la #erec%a #e un bit que implica al bit #e acarreo

● 5ermite otros tipos #e especi)icaci'n menos utilia#os. 5o#Eisencontrar su especi)icaci'n en el manual #e la arquitectura

ARMv si os registris en ARM como usuarios● 5ue#en %aber restricciones en el uso #e algunos registros en

algunas operaciones 9sobre to#o 5C y ,5


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Movimiento entre registros

M!


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3ni#a# ,egmenta#a

D=3C"!A "B3A6 3& ," ! &,$3


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5 # i' # li i


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5roceso #e creaci'n #e aplicaciones

Asm 6inT

itor; C'#igo )uente !pciones

(ebug

Compile*

Brap%s?5ro)iling?

...

,imula#or

Oibliotecas

!pcionesy

mapa mem

$ool C%ain

=ic%eros

.%

&ntorno #e#esarrollo integra#o

=ic%eros

.o

=6A,

=ic%eroMA5A

=ic%ero.c

C il i'


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Compilaci'n Acciones;● Comprueba que el c'#igo #e entra#a no tiene errores● $ra#uce a ensambla#or; NO CREA AL!CAC!ONES

Componentes;● 5recompila#or;

●

&limina to#as las lneas que empiean por Y menos Ypragma● Yinclu#e; Ousca )ic%eros .% y los GconcatenaH junto al )ic%ero .c

– 6os .% ! ,! 6"OR&R"A,● &limina to#os los comentarios 9esta acci'n se pue#e evitar

●

Compila#or; tra#ucci'n #e C a ensambla#or ● 6a tra#ucci'n #epen#e #e la mquina #estino

● (i)erentes tipos #e tra#ucci'n; normal? optimia#a para espacio?optimia#a para veloci#a#...

& bl #


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&nsambla#or

● Co#i)ica el ensambla#or 9to#ava era un arc%ivo #e texto para

que lo pue#a leer la C53 #estino● ,A6"(A; arc%ivo objeto o binario

● ,on las pieas #e la )utura aplicaci'n; se unirn para )ormarla

● 6a sali#a #el ensambla#or no se pue#e leer #irectamente

●

Ca#a toolc%ain incluye %erramientas espec)icas para sumanipulaci'n

● 6os )ic%eros objeto se pue#en unir en )ic%eros ms gran#esllama#os libreras

● Arc%ivos objetos #e #os toolc%ain #i)erente pue#en no ser

compatibles entre s


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5rogramaci'n en C


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Conceptos básicos sobre el softwarearmcortexm.blogs.upv.es 3!

5rogramaci'n en C● $ipos bsicos

● &nteros;

– Uunsigne#^signe#V int – Uunsigne#^signe#V c%ar 98bits – Uunsigne#^signe#V s%ort UintV 91 bits –

Uunsigne#^signe#V long UintV 9*2 bits – Uunsigne#^signe#V long long UintV 9+ bits

● Coma )lotante

– )loat 9*2 bits en ARM –

#ouble 9+ bits en ARM● 5unteros

– ,u tama@o #epen#e #e la mquina; *2 bits en ARM

5rogramaci'n en C


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5rogramaci'n en C● $ipos compuestos; se componen #e elementos #e cualquier

tipo vli#o #e C 9bsicos y compuestos

●


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D('n#e est mi variableF


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D('n#e est mi variableF

● ,i se %a #e)ini#o )uera #e una )unci'n se le asigna una posici'n

#e memoria )ija● ,i se %a #e)ini#o #entro #e una )unci'n;

● 5ue#e estar en la pila

● 5ue#e que el compila#or %aya #eci#i#o mapearla a un registro9ms )recuente si se %a optimia#o el c'#igoF

● C3"(A(!● Como los 6!A(/,$!R& son caros? el compila#or trata #e

minimiar estas acciones al optimiar? por lo que incluso lasvariables #e)ini#as )uera #e cualquier )unci'n pue#en estar

mapea#as temporalmente a un registro. – &sta acci'n #epen#e #el compila#or; no siempre ocurre

Mo#i)ica#ores estn#ar


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Mo#i)ica#ores estn#ar

● const; el conteni#o #e esta variable es #e ,_6! lectura

●

extern; el smbolo al que se re)iere existe... ya lo ver el linTer ● register; in#ica que esta variable se pue#e poner en un registro

#e la C53 sin temor a e)ectos colaterales.● static; este smbolo s'lo se pue#e acce#er #es#e aqu

●

=uera #e )unci'n; acceso s'lo #es#e este )ic%ero● (entro #e )unci'n sobre variable; la variable ! est en la pila y

mantiene el valor que tena la >ltima ve que se ejecut' la )unci'n

● $olatile; in#ica que esta variable #ebe Gestar en memoria y s'loen memoriaH● &l compila#or no la mapea a ning>n registro

● &n CM,", se #e)inen sin'nimos como %%!O ? %%! y %%O

Con#iciones en C


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Con#iciones en C

● o existe un tipo espec)ico para almacenar #atos O!!6●

,e utilia el valor entero GceroH para in#icar =A6,! y Gno ceroHpara cierto.

● 6as comparaciones #evuelven enteros

● Cualquier operaci'n se pue#e usar como Gcon#ici'nH

●

&structuras con#icionales simples;● i)9con#UcuerpoSciertoV

● i)9con#UcuerpoSciertoVelseUcuerpoS)alsoV

● !pera#ores con#icionales #e comparaci'n; W?K?WJ?KJ?JJ?QJ

●

!pera#ores l'gicos; Q?``?^^● !pera#or con#ici'n 9no es un i); resultJ9con#Fvalor1;valor2● 6as con#iciones compuestas ,"&M5R& con Gearly exitH

Oucles


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Oucles

● $res tipos #e bucles en C;●

)or9initcon#inc U cuerpo V● X%ile9con#UcuerpoV

● #oUcuerpoVX%ile9con#

● ,e pue#en realiar mo#i)icaciones para implementar cualquiera

#e ellos con otro.● &n sistemas segmenta#os el #oUVX%ile9 suele ser el esquema

ms e)iciente;● &jecuta menos instrucciones #e saltos si se #an al menos #os

pasa#as por el bucle.

● Aunque uses otro tipo #e bucle el compila#or lo pasa a estaestructura... no te preocupes.

&ntorno #e (epuraci'n


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&ntorno #e (epuraci'n

● (epuraci'n y optimiaci'n son una mala combinaci'n si no se

conoce M3 O"& el ensambla#or #e la mquina● ,in optimiaci'n el programa pue#e ser ms lento o ms

gran#e 9o ambos.● ay #i)erentes niveles #e optimiaci'n

● Ca#a compila#or realia unas acciones #i)erentes en ca#a nivel

● C!,&4!;● o actives la optimiaci'n en la )ase #e #ise@o #e un programa a

menos que no te quepa en memoria o sea #emasia#o lento.

● 3"$A la generaci'n #e c'#igo e in)ormaci'n #e #epuraci'n para

la aplicaci'n )inal; ms peque@a? ms rpi#a y ms #i)cil #eG%acTearH

MA!, A 6A !ORA


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MA!, A 6A !ORA

,eguir los pasos #el pro)esor en piarra y pantalla

3saremos el ejemplo #e G$imersH #e ayer y....

5R&B3$A(

5R&B3$A(

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