81_83.pdf

K U R S

Realizacja projektów

na 8051 przy pomocy

oprogramowania firmy

Rozpoczynamy cykl

artyku³ów przybli¿aj¹cych

Czytelnikom kompilator jêzyka

C dla procesorów rodziny

MCS-51. Oprogramowanie

wykorzystywane przez nas do

opracowania cyklu publikacji

opracowa³a firma IAR-Systems,

jeden z najbardziej licz¹cych

siê na wiecie producentów

zaawansowanych narzêdzi dla

programistów.

Rozpoczynamy od krótkiej

prezentacji wymagañ

i mo¿liwoci systemu.

W kolejnych odcinkach cyklu

dok³adnie omówimy jego

poszczególne modu³y i zasady

tworzenia programów dla '51

w jêzyku wysokiego poziomu.

Wród wielu dostêpnych na

rynku narzêdzi do projektowania

systemów opartych na mikrokon-

trolerach MCS-51 na czo³owe

miejsce wysuwa siê kompilator

jêzyka C opracowany przez ame-

rykañsk¹ firmê IAR-Systems. Pro-

gram pracuj¹cy w rodowisku

Windows stanowi zintegrowane

rodowisko do tworzenia zaró-

wno prostych, jak i bardzo z³o-

¿onych projektów.

Pakiet sk³ada siê z kilku za-

sadniczych czêci:

programu typu shell o nazwie

Workbench, który udostêpnia

wszystkie opcje kompilatora

oraz dodatkowe programy pa-

kietu;

sprzêtowego Hasp, bez którego

system dzia³a jedynie w wersji

demo (bez mo¿liwoci zapisu na

dysk, kompilacji oraz pozosta-

³ych strategicznych funkcji pa-

kietu).

Pomimo tego, ¿e producent

pakietu zaleca u¿ytkowanie sys-

temu pod opiek¹ Windows 95,

redakcyjne testy odby³y siê g³ów-

nie na komputerze wyposa¿onym

w Windows 3.1x, 32 MB RAM

i procesor AMD-5X86/133. Kolej-

ne próby prowadzilimy na kom-

puterze z procesorem Pen-

tium166 z 32 MB RAM i Win-

dows 95.

Jedyn¹ zauwa¿aln¹ ró¿nic¹

w dzia³aniu programu na tych

dwóch platformach by³a mo¿li-

woæ kontynuowania edycji pro-

gramów ród³owych lub ledze-

nia kodu z jednoczesn¹ kompi-

lacj¹ programów ród³owych

(praca wielozadaniowa).

W przypadku instalacji pakie-

tu pod MS-Windows 3.1x pro-

gram automatycznie instaluje 32-

bitow¹ nak³adkê zapewniaj¹c¹

32-bitowy dostêp do zasobów

oraz prawid³ow¹ pracê progra-

mu.

Oto krótka charakterystyka

podstawowych programów pa-

kietu.

kompilatora C-ANSI na 8051

z wieloma dodatkowymi funk-

cjami zorientowanymi na 8051;

asembler 8051 oraz linker;

program do obs³ugi relokowal-

nych modu³ów typu object,

wykorzystywanych zarówno

przez asembler jak i kompila-

tor C (Xlib Librarian);

narzêdzie do symulacji i le-

dzenia programów C-Spy de-

bugger.

Firma IAR oferuje 3 podstawo-

we wersje tego oprogramowania,

przeznaczone dla trzech ró¿nych

rodowisk: DOS, Windows oraz

Unix. My mielimy okazjê zapoz-

naæ siê z wersj¹ pracuj¹c¹ pod

nadzorem programów Windows.

Wymagania sprzêtowe pakietu

w wersji Windows Workbench s¹

nastêpuj¹ce:

-Windows 95, Windows NT 3.51

(lub póniejsze) lub MS-Win-

dows 3.1x;

-min. 15 MB wolnego miejsca na

dysku twardym;

-min. 4 MB RAM dla aplikacji

IAR;

-1 port drukarkowy Centronics.

Ten ostatni element jest nie-

zbêdny do zainstalowania klucza

EMBEDDED WORKBENCH

- uniwersalny shell

Umo¿liwia on:

-tworzenie projektów o struktu-

rze hierarchicznej;

-pe³ne zintegrowanie wszystkich

narzêdzi z edytorem tekstowym;

-dziêki wbudowanej funkcji

Make mo¿liwa jest komplek-

sowa kompilacja i asemblacja

zbiorów;

-ma wbudowan¹ funkcjê Help

w postaci hypertekstu;

-jest wyposa¿ony w wiele u¿yt-

kowych funkcji wyszukiwania;

Elektronika Praktyczna 3/97

K U R S

-bezporednie wskazanie róde³

b³êdów powsta³ych w czasie

kompilacji;

-mo¿liwoæ oddzielnego ustawia-

nia opcji programowych dla

ca³ego projektu, wybranych jego

czêci lub pojedynczych zbio-

rów ród³owych;

-jest wyposa¿ony w edytor tek-

stowy z barwn¹ i stylow¹ syg-

nalizacj¹ wyra¿eñ stanowi¹cymi

sk³adniê jêzyka C.

Wygl¹d okna shella wraz

z opisami przedstawia rys.1 .

identyfikatorów do max. 255

znaków;

-mo¿liwoæ definiowania max.

32 000 symboli;

-szybka kompilacja programów

ród³owych, dziêki tworzeniu

bufora dla kompilatora w pa-

miêci RAM;

-mo¿liwoæ ³¹czenia kodu u¿yt-

kownika z procedurami asemb-

lerowymi;

-rygorystyczna kontrola deklara-

cji typów w czasie kompilacji

oraz parametrów poszczegól-

nych modu³ów u¿ytych w trak-

cie linkowania;

-mo¿liwoæ wyboru sposobu op-

tymalizacji kodu (pod wzglê-

dem szybkoci lub rozmiaru);

-mo¿liwoci generowania kodu

wyjciowego w wielu formatach,

w tym relokacyjny format bi-

narny, format asemblera ASM,

³¹czony: ASM+C, XREF i wiele

innych;

-przejrzyste komunikaty o b³ê-

dach i ostrze¿eniach;

-pe³na kompatybilnoæ z debug-

gerem C-SPY na wysokim po-

ziomie (tzn. mo¿liwoæ symula-

cji na poziomie ród³owym ko-

du, poziomie C lub ³¹czonym);

-generacja w pe³ni relokowal-

nych kodów wynikowych bez

¿adnych ograniczeñ na pozio-

mie jêzyka ród³owego;

-mo¿liwoæ wyboru modelu pa-

miêci przy generacji kodu: tiny,

small, compact, medium large

i banked;

-elastycznoæ w umieszczaniu

sta³ych i zmiennych programu,

w³¹czaj¹c w to typy SFR i BIT

(ma to znaczenie przy tworze-

niu np. aplikacji wykorzystuj¹-

cych wewnêtrzn¹ i zewnêtrzna

pamiêæ programu jednoczenie);

-obs³uga przerwañ bez potrzeby

stosowania jawnych instrukcji

asemblera.

XLINK - linker

Zawarty w pakiecie linker ³¹-

czy modu³y relokacyjne tworzo-

ne za pomoc¹ kompilatora

C i asemblera firmy IAR, dosto-

sowuj¹c kod wynikowy do kon-

kretnego typu mikrokontrolera.

Program ten pozwala na wybór

szerokiej gamy powszechnie sto-

sowanych formatów, ³¹cznie

z formatem akceptowanym przez

debugger C-Spy.

Mo¿liwoæ wyboru niezbêd-

nych do pracy programu modu-

³ów, czas linkowania jest skró-

cony do minimum. Finalny zbiór

wynikowy mo¿na bezporednio

zaprogramowaæ w pamiêci EEP-

ROM w kontrolerze, za³adowaæ

do emulatora sprzêtowego kon-

kretnego procesora, lub wyko-

rzystaæ podczas analizy progra-

mu w programie debuggera. Pro-

gram Xlink umo¿liwia:

-³¹czenie nieograniczonej liczby

zbiorów wejciowych;

-wywo³ywanie programu za po-

moc¹ bezporednio podanej ko-

mendy, poprzez czytanie zada-

nego zbioru komend lub po-

przez po³¹czenie tych dwóch

metod;

-definiowanie symboli o d³ugo-

ci do 255 znaków, z rozró¿nia-

niem ma³ych i du¿ych liter;

-definiowanie symboli global-

nych na poziomie linkera;

-mo¿liwoæ deklarowania adre-

sów segmentów: kodu i danych;

-obs³ugê ponad 30 formatów ko-

du wynikowego.

C-COMPILER

Jest to kompilator ANSI C,

który obs³uguje standardow¹

sk³adniê jêzyka C oraz dodatko-

wo wiele rozszerzeñ opracowa-

nych specjalnie dla procesora

8051. Kompilator zawiera tak¿e

asembler dla rodziny MCS-51.

Taka integracja zapewnia równo-

uprawniony podzia³ zasobów po-

miêdzy linker i program obs³ugi

bibliotek procedur standardo-

wych.

Cechy charakterystyczne kom-

pilatora:

-zgodnoæ sk³adni jêzyka z zale-

ceniami standardu ANSI;

-jest on wyposa¿ony w standar-

dowe biblioteki funkcji jêzyka

-jest on wyposa¿ony w pe³en

zestaw funkcji arytmetyki

zmiennoprzecinkowej (zgodny

z IEEE);

-ma rozbudowane rozszerzenia

i funkcje dedykowane systemom

opartym na 8051, w³¹czaj¹c

w to efektywn¹ obs³ugê portów

I/O;

-mo¿liwoæ u¿ywania d³ugich

Rys. 1.

XLIB - manager

bibliotek

Program ten umo¿liwia spraw-

ne zarz¹dzanie relokowalnymi

modu³ami w postaci bibliotek

funkcji i procedur standardo-

wych, tworzonych przez kompi-

latora C lub asemblera.

Cechy charakterystyczne pro-

gramu:

- mo¿liwoæ edycji modu³ów,

dodawania nowych, zamiany,

usuwania lub zmiany ich na-

zwy;

-mo¿liwoæ edycji i zmiany nazw

segmentów oraz symboli;

Elektronika Praktyczna 3/97

K U R S

Rys. 2.

2. Emulator Version - w tej wer-

sji mo¿liwa jest wspó³praca

z emulatorem uk³adowym kon-

kretnego procesora. Po³¹czenie

z komputerem odbywa siê,

w zale¿noci od zastosowa-

nego uk³adu emulacyjnego,

poprzez port szeregowy lub

równoleg³y.

3. ROM-Monitor Version - ta wer-

sja umo¿liwia pracê w trybie

rzeczywistym procesora przy

wykorzystaniu standardowych

systemów uruchomieniowych

pracuj¹cych z zewnêtrzn¹ pa-

miêci¹ programu. Ze wzglêdu

na pewne ograniczenia oraz

mniej skomplikowany interfejs

jest to rozwi¹zanie tañsze od

wersji 2.

Prezentowany pakiet progra-

mów firmy IAR jest doskona³ym

narzêdziem dla wszystkich pro-

gramistów systemów opartych na

popularnych kontrolerach 8051.

Przejcie z typowego asemblero-

wego sposobu projektowania do

programowania wy¿szego pozio-

mu nie zajmuje wiele czasu.

Dziêki dobrze opracowanej do-

kumentacji technicznej oraz wie-

lu przyk³adom wprowadzaj¹cym

u¿ytkownika w system, mo¿na

przyswoiæ sobie obs³ugê pakietu

w kilka dni.

Ogromn¹ zalet¹ jest opcja bu-

dowania bibliotek relokowalnych

modu³ów tak na poziomie asem-

blera, jak i jêzyka C. W efekcie

programista stopniowo obudo-

wuje siê baz¹ gotowych proce-

dur i funkcji, dziêki którym czas

uruchomienia dowolnego syste-

mu zostaje ograniczony do mi-

nimum. W tym miejscu niema³e

znaczenie ma pomoc silnego na-

rzêdzia, jakim jest wspomniany

debugger C-Spy.

S³awomir Surowiñski, AVT

-interaktywna lub wsadowa ob-

s³uga programu.

nych obszarach pamiêci, mo¿e

tak¿e zmieniaæ ich wartoci tak,

jak ma to miejsce w innych

debuggerach.

W skrócie wszystkie mo¿li-

woci programu C-SPY charakte-

ryzuj¹:

-w pe³ni przyjazna, intuicyjna

praca w rodowisku Windows;

-ledzenie programu z poziomu

jêzyka C i asemblera;

-szybki symulator programowy;

-rozbudowany jêzyk makropole-

ceñ;

-kompleksowa obs³uga przerwañ

debuggera;

-mo¿liwoæ przerwania (zatrzy-

mania) programu w ka¿dej

chwili;

-opcjonalnie: mo¿liwoæ pracy

w czasie rzeczywistym (w wer-

sji z emulatorem).

Przy analizie na poziomie C de-

bugger oferuje dodatkowo:

-analizator wyra¿eñ jêzyka C;

-korzystanie z pamiêci ladu

(trace);

-pe³ne rozpoznawanie i interpre-

tacja zmiennych;

Je¿eli korzystamy ze ledzenia

na poziomie asemblera, to mo-

¿emy skorzystaæ z:

-pe³nego podgl¹du zmiennych,

rejestrów specjalnych i pamiêci

danych;

-wbudowanego disasemblera.

Program C-Spy jest dostêpny

w 3 wersjach:

1. Simulator Version - pozwala

ona na kompleksow¹ progra-

mow¹ symulacjê programu

u¿ytkownika. Jest to najtañsze

rozwi¹zanie, aczkolwiek w wie-

lu przypadkach w zupe³noci

wystarczaj¹ce.

C-SPY - debugger

Program ten wymaga oddziel-

nej instalacji. W przypadku pra-

cy w systemie Windows staje siê

on integraln¹ czêci¹ shella Wor-

kbench. Mo¿e byæ on tak¿e wy-

wo³any oddzielnie z poziomu

Mened¿era programów. Wygl¹d

okna dzia³aj¹cego programu

przedstawi rys.2 .

C-SPY zosta³ zaprojektowany

specjalnie do u¿ytku wraz z kom-

pilatorem C, asemblerem, progra-

mem XLINK, XLIB firmy IAR.

Dziêki niemu mo¿liwe jest ko-

rzystanie z technik ledzenia nis-

kiego (asembler) i wysokiego po-

ziomu (jêzyk C). W ka¿dej chwili

u¿ytkownik ma mo¿liwoæ prze-

³¹czania ledzenia na jeden z wy-

branych poziomów.

ledzenie programu na pozio-

mie jêzyka C jest metod¹ szybk¹,

czêsto stosowan¹ w praktyce

przy analizie mniej krytycznych

czêci kodu, kiedy to nie zale¿y

nam na sposobie w jaki kompi-

lator przekoduje nasz program

do postaci asemblera 8051. Pod-

czas pracy w tym trybie, pro-

gram na bie¿¹co umo¿liwia pod-

gl¹d wartoci wszystkich zmien-

nych oraz struktury danych wy-

korzystanych w danej aplikacji.

Gdy niezbêdna jest dok³adna

analiza krytycznych fragmentów

programu warto skorzystaæ ze

ledzenia na poziomie asemble-

ra. W tym trybie u¿ytkownik ma

mo¿liwoæ podgl¹du wszystkich

rejestrów procesora, zmiennych,

struktur danych w predefiniowa-

Oprogramowanie udostêpni³a

redakcji firma RK-System.

Elektronika Praktyczna 3/97

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: