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AVR 單片機(jī)與GCC 編程----之二

作者：時(shí)間：2016-12-02 來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)

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2.5 EEPROM 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器操作

#include EEPROM.h>

頭文件聲明了avr-libc 提供的操作EEPROM 存儲(chǔ)器的API 函數(shù)。

這些函數(shù)有：

EEPROM_is_ready() //EEPROM 忙檢測(cè)（返回EEWE 位）

EEPROM_busy_wait() //查詢(xún)等待EEPROM 準(zhǔn)備就緒

uint8_t EEPROM_read_byte (const uint8_t *addr) //從指定地址讀一字節(jié)

uint16_t EEPROM_read_word (const uint16_t *addr) //從指定地址一字

void EEPROM_read_block (void *buf, const void *addr, size_t n) //讀塊

void EEPROM_write_byte (uint8_t *addr, uint8_t val) //寫(xiě)一字節(jié)至指定地址

void EEPROM_write_word (uint16_t *addr, uint16_t val) //寫(xiě)一字到指定地址

void EEPROM_write_block (const void *buf, void *addr, size_t n)//寫(xiě)塊

在程序中對(duì)EEPROM 操作有兩種方式

方式一：直接指定EERPOM 地址

示例：

/*此程序?qū)?xaa 寫(xiě)入到EEPROM 存儲(chǔ)器 0 地址處，

再?gòu)? 地址處讀一字節(jié)賦給RAM 變量val */

#include

#include EEPROM.h>

int main(void)

{

unsigned char val;

EEPROM_busy_wait(); //等待EEPROM 讀寫(xiě)就緒

EEPROM_write_byte(0,0xaa); //將0xaa 寫(xiě)入到EEPORM 0 地址處

EEPROM_busy_wait();

val=EEPROM_read_byte(0); //從EEPROM 0 地址處讀取一字節(jié)賦給RAM 變量val

while(1);

}

方式二：先定義EEPROM 區(qū)變量法

示例：

#include

#include EEPROM.h>

unsigned char val1 __attribute__((section(".EEPROM")));//EEPROM 變量定義方式

int main(void)

{

unsigned char val2;

EEPROM_busy_wait();

EEPROM_write_byte (&val1, 0xAA); /* 寫(xiě) val1 */

EEPROM_busy_wait();

val2 = EEPROM_read_byte(&val1); /* 讀 val1 */

while(1);

}

在這種方式下變量在EEPROM 存儲(chǔ)器內(nèi)的具體地址由編譯器自動(dòng)分配。相對(duì)方式一，數(shù)據(jù)在EEPROM 中的具體位置是不透明的。

為EEPROM 變量賦的初始值，編譯時(shí)被分配到.EEPROM 段中,可用avr-objcopy 工具從.elf文件中提取并產(chǎn)生ihex 或binary 等格式的文件。

2.6 avr-gcc 段(section)與再定位(relocation)

粗略的講,一個(gè)段代表一無(wú)縫隙的數(shù)據(jù)塊（地址范圍）,一個(gè)段里存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)都為同一性質(zhì),如“只讀”數(shù)據(jù)。as (匯編器)在編譯局部程序時(shí)總假設(shè)從0 地址開(kāi)始,并生成目標(biāo)文件。最后ld（鏈接器）在連接多個(gè)目標(biāo)文件時(shí)為每一個(gè)段分配運(yùn)行時(shí)（run-time）統(tǒng)一地址。這雖然是個(gè)簡(jiǎn)單的解釋?zhuān)瑓s足以說(shuō)明我門(mén)為為什么用段.

ld 將這些數(shù)據(jù)塊正確移動(dòng)到它們運(yùn)行時(shí)的地址。此過(guò)程非常嚴(yán)格,數(shù)據(jù)的內(nèi)部順序與長(zhǎng)度均不能發(fā)生變化.這樣的數(shù)據(jù)單元叫做段，為段分配運(yùn)行時(shí)地址叫再定位，此任務(wù)根據(jù)目標(biāo)文件內(nèi)的參考地址將段數(shù)據(jù)調(diào)整到運(yùn)行時(shí)地址。

Avr-gcc 中匯編器生成的目標(biāo)文件（object-file）至少包含四個(gè)段，分別為: .text 段、.data段、 .bss 段和.EEPROM 段，它們包括了程序存儲(chǔ)器（FLASH）代碼，內(nèi)部RAM 數(shù)據(jù)，和EEPROM 存儲(chǔ)器內(nèi)的數(shù)據(jù)。這些段的大小決定了程序存儲(chǔ)器（FLASH）、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM）、EEPROM 存儲(chǔ)器的使用量，關(guān)系如下：

程序存儲(chǔ)器（FLASH）使用量 = .text + .data

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM）使用量 = .data + .bss [+ .noinit] + stack [+ heap]

EEPROM 存儲(chǔ)器使用量 = .EEPROM

一．.text 段

.text 段包含程序?qū)嶋H執(zhí)行代碼。另外，此段還包含.initN 和.finiN 兩種段，下面詳細(xì)討論。

段.initN 和段.finiN 是個(gè)程序塊，它不會(huì)象函數(shù)那樣返回，所以匯編或C 程序不能調(diào)用。

.initN、.finN 和絕對(duì)段（absolute section 提供中斷向量）構(gòu)成avr-libc 應(yīng)用程序運(yùn)行框架，用戶(hù)編寫(xiě)的應(yīng)用程序在此框架中運(yùn)行。

.initN 段

此類(lèi)段包含從復(fù)位到main()函數(shù)開(kāi)始執(zhí)行之間的啟動(dòng)(startup)代碼。

此類(lèi)段共定義10 個(gè)分別是.init0 到.init9。執(zhí)行順序是從.init0 到.init9。

.init0：

此段綁定到函數(shù)__init()。用戶(hù)可重載__init()，復(fù)位后立即跳到該函數(shù)。

.init1：

未用，用戶(hù)可定義

.init2：

初始化堆棧的代碼分配到此段

.init3：

未用，用戶(hù)可定義

.init4：

初始化.data 段（從FLASH 復(fù)制全局或靜態(tài)變量初始值到.data），清零.bss 段。

像UNIX 一樣.data 段直接從可執(zhí)行文件中裝入。Avr-gcc 將.data 段的初始值存儲(chǔ)到flash

rom 里.text 段后，.init4 代碼則負(fù)責(zé)將這些數(shù)據(jù)復(fù)制SRAM 內(nèi).data 段。

.init5：

未用，用戶(hù)可定義

.init6：

C 代碼未用，C++程序的構(gòu)造代碼

.init7：

未用，用戶(hù)可定義

.init8：

未用，用戶(hù)可定義

.init9：

跳到main()

avr-libc 包含一個(gè)啟動(dòng)模塊（startup module），用于應(yīng)用程序執(zhí)行前的環(huán)境設(shè)置，鏈接時(shí)它被分配到init2 和init4 中,負(fù)責(zé)提供缺省中斷程序和向量、初始化堆棧、初始化.data 段和清零.bss 段等任務(wù)，最后startup 跳轉(zhuǎn)到main 函數(shù)執(zhí)行用戶(hù)程序。

.finiN 段

此類(lèi)段包含main()函數(shù)退出后執(zhí)行的代碼。

此類(lèi)段可有0 到9 個(gè), 執(zhí)行次序是從fini9 到 fini1。

.fini9

此段綁定到函數(shù)exit()。用戶(hù)可重載exit()，main 函數(shù)一旦退出exit 就會(huì)被執(zhí)行。

.fini8：

未用，用戶(hù)可定義

.fini7：

未用，用戶(hù)可定義

.fini6：

C 代碼未用， C++程序的析構(gòu)代碼

.fini5：

未用，用戶(hù)可定義

.fini4：

未用，用戶(hù)可定義

.fini3：

未用，用戶(hù)可定義

.fini2：

未用，用戶(hù)可定義

.fini1：

未用，用戶(hù)可定義

.fini0：

進(jìn)入一個(gè)無(wú)限循環(huán)。

用戶(hù)代碼插入到.initN 或.finiN

示例如下：

void my_init_portb (void) __attribute__ ((naked))

__attribute__ ((section (".init1")));

void my_init_portb (void)

{

outb (PORTB, 0xff);

outb (DDRB, 0xff);

}

由于屬性section(“.init1”)的指定，編譯后函數(shù)my_init_portb 生成的代碼自動(dòng)插入到.init1段中，在main 函數(shù)前就得到執(zhí)行。naked 屬性確保編譯后該函數(shù)不生成返回指令，使下一個(gè)初始化段得以順序的執(zhí)行。

二．.data 段

.data 段包含程序中被初始化的RAM 區(qū)全局或靜態(tài)變量。而對(duì)于FLASH 存儲(chǔ)器此段包含在程序中定義變量的初始化數(shù)據(jù)。類(lèi)似如下的代碼將生成.data 段數(shù)據(jù)。

char err_str[]=”Your program has died a horrible death!”;

struct point pt={1,1};

可以將.data 在SRAM 內(nèi)的開(kāi)始地址指定給連接器，這是通過(guò)給avr-gcc 命令行添加

-Wl,-Tdata,addr 選項(xiàng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，其中addr 必須是0X800000 加SRAM 實(shí)際地址。例如要將.data 段從0x1100 開(kāi)始，則addr 要給出0X801100。

三．.bss 段

沒(méi)有被初始化的RAM 區(qū)全局或靜態(tài)變量被分配到此段，在應(yīng)用程序被執(zhí)行前的startup過(guò)程中這些變量被清零。

另外，.bss 段有一個(gè)子段 .noinit , 若變量被指定到.noinit 段中則在startup 過(guò)程中不會(huì)被清零。將變量指定到.noinit 段的方法如下：

int foo __attribute__ ((section (“.noinit”)));

由于指定到了.noinit 段中，所以不能賦初值，如同以下代碼在編譯時(shí)產(chǎn)生錯(cuò)誤：

int fol __attribute__((section(“.noinit”)))=0x00ff;

四．.EEPROM 段

此段存儲(chǔ)EEPROM 變量。

Static unsigned char eep_buffer[3] __attribute__((section(“.EEPROM”)))={1,2,3};

在鏈接選項(xiàng)中可指定段的開(kāi)始地址，如下的選項(xiàng)將.noinit 段指定位到RAM 存儲(chǔ)器

0X2000 地址處。

avr-gcc ... -Wl,--section-start=.noinit=0x802000

要注意的是，在編譯時(shí)Avr-gcc 將FLASH、RAM 和EEPROM 內(nèi)的段在一個(gè)統(tǒng)一的地址空間內(nèi)處理，flash 存儲(chǔ)器被定位到0 地址開(kāi)始處，RAM 存儲(chǔ)器被定位到0x800000 開(kāi)始處，EEPROM 存儲(chǔ)器被定位到0X810000 處。所以在指定段開(kāi)始地址時(shí)若是RAM 內(nèi)的段或EEPROM 內(nèi)的段時(shí)要在實(shí)際存儲(chǔ)器地址前分別加上0x800000 和0X810000。

除上述四個(gè)段外，自定義段因需要而可被定義。由于編譯器不知道這類(lèi)段的開(kāi)始地址，又稱(chēng)它們?yōu)槲炊x段。必需在鏈接選項(xiàng)中指定自定義段的開(kāi)始地址。如下例：

void MySection(void) __attribute__((section(".mysection")));

void MySection(void)

{

printf("hello avr!");

}

鏈接選項(xiàng)：

avr-gcc ... -Wl,--section-start=.mysection=0x001c00

這樣函數(shù)MySection 被定位到了FLASH 存儲(chǔ)器0X1C00 處。

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