Mikroprozessorsysteme (Praktikum 1)

Organisatorisches

Praktika:
- 6 Termine
- Keine Testate für die einzelnen Termine mehr
- Eigenverantwortung der Funktionsfähigkeit der Programme
- Vorbereitung und Anwesenheit sind Pflicht für jeden Termin
- Dokumentation in Form eines Pflichtenhefts müssen geführt werden
- Die Dokumentation und das fertige Programm werden abgenommen.
- Während der Abnahme hat man 10 Minuten Zeit den Prüfer zu überzeugen
Änderungen:
- 8. Juni auf den 11. Juni verschieben ( 3. Block )

Hardware

Etablieren von Kommunikation zwischen:
- Schnittstellen
- Tasten
- etc.
Beherrscht kein C++, aber C ( bessere Performance )

Snavigator starten

In den Zielpfad wechseln
F4 drücken und ins integrierte Terminal wechseln
„snavigator“ eingeben und mit Enter bestätigen
New Project auswählen

Debugger

Wechseln von arm-elf auf arm-eb63-elf
Im snavigator als Debugger „arm-eb63-elf-insight“ eintragen

Makefile

Wurde nun mittels Variablen aufgebaut und erlaubt mehr Dynamik beim Wechseln der Compiler

Optimierungsstufen

Im Praktikum sollte so viel wie möglich damit gespielt werden, um die Veränderungen zu beobachten.
Mittels volatile kann man das „Wegoptimieren“ von Variablen verhindern

Verbinden mit dem Mikrocontroller

Programmier-Schnittstelle befindet sich auf dem Adapter
File → Target Settings → Remote/TCP → 141.100.52.14:2001
Run → Connect to Target

Ziele

An ganz einfachen Programmen soll ermittelt werden, welchen Code ein Compiler erzeugt, wo welche Variablen abgefragt werden und wie ein call by value/ reference in ARM Assembler umgesetzt wird.

Aufgabe 1

In einer Tabelle sind die elementaren Datentypen auszufüllen.

Datentyp	Bit	kleinster Wert	größter Wert	Bemerkungen
Char	8	0x80 / -128	0x7F / 127
short int	16	0x8000 / -32768	0x7FFF / 32767
Int	(16)32(64)	0x80000000 /-2.147.483.648	0x7FFFFFFF /2.147.483.647	Abhängig von Compiler und System
unsigned int	16	0	0xFFFFFFFF /2.147.483.648
long int	32(64)	0x80000000 /-2.147.483.648	0x7FFFFFFF /2.147.483.647	Abhängig von Compiler und System
Float	32	ca. 3,4E-38	ca. 3,4E38
double	64	ca. 1,7E-308	ca. 1,7E308
long double	80	ca. 1,2E-4932	ca. 1,2E4932

Aufgabe 2

Anzugeben sind die folgenden Zahlen sowohl als int als auch als float.

>Dezimal	>int	>float
>1	>0x00000001	>0x3F800000
>-1	>0xFFFFFFFF	>0xBF800000
>65535	>0x0000FFFF	>0x477FFF00
>1,024*10³	>0x00000400	>0x44FFFFFF
>2.963.527.434.23	>0x44FFFFFFFF	>0x4E8A0000

Aufgabe 3

In einem C Programm werden zwei lokale Variablen angelegt, denen die Werte 0x1 und 0x2 zugewiesen werden. Das Programm soll übersetzt und der erzeugte Code dokumentiert werden.

49 int iLoc1 = 0x1; 
0x8304 <main+248>: mov r3, #1 ; 0x1 // Variable 1 den Wert 0x1 zuweisen
0x8308 <main+252>: str r3, [r11, #-24] // und auf den Stack schieben 
50 int iLoc2 = 0x2; 
0x830c <main+256>: mov r3, #2 ; 0x2 // Variable 2 den Wert 0x2 zuweisen 
0x8310 <main+260>: str r3, [r11, #-20] // und auf den Stack schieben 51

Aufgabe 4

Anstelle von lokalen Variablen sollen nun globale Variablen benutzt werden und die Veränderung dokumentiert werden.

54 iGlob1 = 0x1; 
0x8314 <main+264>: ldr r2, [pc, #72] ; 0x8364 <main+344> 
0x8318 <main+268>: mov r3, #1 ; 0x1 
0x831c <main+272>: str r3, [r2] 
55 iGlob2 = 0x2; 
0x8320 <main+276>: ldr r2, [pc, #64] ; 0x8368 <main+348> 
0x8324 <main+280>: mov r3, #2 ; 0x2 
0x8328 <main+284>: str r3, [r2] 
56

Notiz: Wie man sieht werden die global definierten Variablen zunächst aus der data section geholt, modifiziert und schließlich wieder zurück geschrieben. Die Adressen der globalen Variablen findet man über den Befehl arm-eb63-elf-mn heraus.

Aufgabe 5

Nun sollen zwei globale und zwei lokale Variablen angelegt und die Zuweisung „global=lokal“ gemacht werden.

58 iGlob1 = iLoc1; 
0x832c <main+288>: ldr r2, [pc, #72] ; 0x837c <main+368> 
0x8330 <main+292>: ldr r3, [r11, #-24] 
0x8334 <main+296>: str r3, [r2] 
59 iGlob2 = iLoc2; 
0x8338 <main+300>: ldr r2, [pc, #64] ; 
0x8380 <main+372> 
0x833c <main+304>: ldr r3, [r11, #-20] 
0x8340 <main+308>: str r3, [r2]

Notiz: Die globale Variable wird aus der data section geladen, die lokale Variable aus dem Stack. Anschließend erfolgt die Zuweisung. Durch eine höhere Optimierungsstufe wird die globale Variable direkt mit dem Wert der lokalen Variable initialisiert.

Aufgabe 6

Es wird eine Funktion addition erstellt, die als Parameter zwei lokale und einer globale Variable übergeben kriegt.

63 addition(iLoc1,iLoc2,iGlob1); 
0x833c <main+304>: ldr r2, [r11, #-108] 
0x8340 <main+308>: ldr r1, [r11, #-112] 
0x8344 <main+312>: ldr r3, [pc, #92] ; 
0x83a8 <main+412> 
0x8348 <main+316>: ldr r3, [r3] 
0x834c <main+320>: mov r0, r2 
0x8350 <main+324>: mov r2, r3 
0x8354 <main+328>: bl 
0x83b0 <addition>

Notiz: Es finden keine wesentlichen Änderungen im Vergleich zu Aufgabe 5 statt. Die höchste Optimierungsstufe lässt die Funktion vollständig verschwinden.