3.19.6.1 EIND и устройства с более чем 128 Кбайт флэш-памяти ¶

Указатели в реализации имеют ширину 16 бит. Адрес функции или метки представлен как адрес слова, чтобы косвенные переходы и вызовы могли обращаться к любому адресу кода в диапазоне 64 К слов.

Для облегчения косвенных переходов на устройствах с более чем 128 Кбайт памяти программы существует специальный регистр EIND, который служит старшей частью целевого адреса при использовании инструкций EICALL или EIJMP.

Косвенные переходы и вызовы на этих устройствах обрабатываются компилятором следующим образом и имеют некоторые ограничения:

• Компилятор никогда не устанавливает EIND.
• Компилятор использует EIND неявно в инструкциях EICALL/EIJMP или может читать EIND напрямую, чтобы эмулировать косвенный вызов/переход с помощью инструкции RET.
• Компилятор предполагает, что EIND никогда не меняется во время кода запуска или во время работы приложения. В частности, EIND не сохраняется/восстанавливается в преамбуле/эпилоге функции или обработчика прерывания.
• Для косвенных вызовов функций и вычислений goto линкер генерирует заглушки. Заглушки иногда также называются трамплинами. Таким образом, косвенный вызов/переход переходит к такой заглушке. Заглушка содержит прямой переход к нужному адресу.
• Необходимо включить расслабление линкера, чтобы линкер генерировал заглушки корректно во всех ситуациях. См. параметр компилятора -mrelax и параметр линкера --relax. Есть крайние случаи, когда линкер должен генерировать заглушки, но завершается без расслабления и без полезного сообщения об ошибке.
• Стандартный скрипт линкера предназначен для кода с EIND = 0. Если код должен работать для настройки с EIND != 0, необходимо использовать пользовательский скрипт линкера, чтобы поместить секции, имена которых начинаются с .trampolines в сегмент, к которому указывает EIND.
• Код запуска из libgcc никогда не устанавливает EIND. Обратите внимание, что код запуска представляет собой сочетание кода из libgcc и AVR-LibC. Для влияния AVR-LibC на EIND, см. руководство пользователя AVR-LibC.
• Для пользовательского кода запуска допустимо установить EIND в самом начале, например, с помощью кода инициализации, расположенного в секции .init3. Такой код выполняется до общего кода запуска, который инициализирует ОЗУ и вызывает конструкторы, но после части кода запуска от AVR-LibC, которая устанавливает EIND в сегмент, где находится таблица векторов.

  #include <avr/io.h>
  
  static void
  __attribute__((section(".init3"),naked,used,no_instrument_function))
  init3_set_eind (void)
  {
    __asm volatile ("ldi r24,pm_hh8(__trampolines_start)\n\t"
                    "out %i0,r24" :: "n" (&EIND) : "r24","memory");
  }

  Символ __trampolines_start определён в скрипте линкера.

• Заглушки генерируются автоматически линком, если выполнены следующие два условия:
  • Адрес метки принимается с модификатором gs (сокращенно генерировать заглушки) следующим образом:

    LDI r24, lo8(gs(func))
    LDI r25, hi8(gs(func))

  • Конечное расположение этой метки находится в сегменте кода вне сегмента, где расположены заглушки.
• Компилятор генерирует такие модификаторы gs для меток кода в следующих ситуациях:
  • Получение адреса функции или метки кода.
  • Вычисление goto.
  • Если используется функция с предварительным сохранением, см. параметр командной строки -mcall-prologues.
  • Таблицы переходов switch/case. Если вы не хотите такие таблицы переходов, вы можете указать параметр командной строки -fno-jump-tables.
  • Конструкторы/деструкторы C и C++, вызываемые во время запуска/выключения.
  • Если инструменты столкнутся с модификатором gs(), описанным выше.
• Переход к несимволическим адресам, например,

  int main (void)
  {
      /* Call function at word address 0x2 */
      return ((int(*)(void)) 0x2)();
  }

  не поддерживается. Вместо этого должна быть настроена заглушка, то есть функция должна вызываться через символ (func_4 в примере):

  int main (void)
  {
      extern int func_4 (void);
  
      /* Call function at byte address 0x4 */
      return func_4();
  }

  и приложение должно быть связано с -Wl,--defsym,func_4=0x4. В качестве альтернативы, func_4 можно определить в скрипте линкера.

3.19.6.2 Обработка специальных регистров функции RAMPD, RAMPX, RAMPY и RAMPZ ¶

Некоторые устройства AVR поддерживают память, размер которой превышает 64 КБ, к которой можно получить доступ с помощью 16-разрядных указателей. Для доступа к расположениям памяти за пределами этого диапазона 64 КБ используется содержимое регистра RAMP: Регистр адреса X, Y, Z конкатенируется с регистром специальной функции RAMPX, RAMPY, RAMPZ соответственно, чтобы получить широкий адрес. Аналогично, RAMPD используется вместе с прямой адресацией.

• Код запуска инициализирует регистры специальных функций RAMP нулём.
• Если используется пространство именованных адресов, отличное от общего или __flash, то RAMPZ устанавливается в соответствии с потребностями перед операцией.
• Если устройство поддерживает ОЗУ размером более 64 КБ, и компилятору необходимо изменить RAMPZ для выполнения операции, то RAMPZ сбрасывается в ноль после выполнения операции.
• Если устройство поставляется со специальным регистром RAMP, пролог/эпилог обработчика прерываний сохраняет/восстанавливает этот регистр специальных функций и инициализирует его нулём, в случае если код обработчика прерываний может (неявным образом) его использовать.
• ОЗУ размером более 64 КБ не поддерживается GCC для AVR-мишеней. Если вы используете встроенный ассемблер для чтения из расположений за пределами 16-битного диапазона адресов и изменяете один из регистров RAMP, вы должны сбросить его в ноль после доступа.

3.19.6.3 Встроенные макросы AVR ¶

GCC определяет несколько встроенных макросов, чтобы код пользователя мог проверить наличие или отсутствие функций. Практически все следующие встроенные макросы выводятся из возможностей устройства и, следовательно, вызываются опцией командной строки -mmcu=.

Для ещё более специфичных встроенных макросов AVR см. Пространства именованных адресов AVR и Встроенные функции AVR.

__AVR_ARCH__

Встроенный макрос, который преобразуется в десятичное число, идентифицирующее архитектуру и зависящее от опции -mmcu=mcu. Возможные значения:

2, 25, 3, 31, 35, 4, 5, 51, 6

для mcu=avr2, avr25, avr3, avr31, avr35, avr4, avr5, avr51, avr6,

соответственно и

100, 102, 103, 104, 105, 106, 107

для mcu=avrtiny, avrxmega2, avrxmega3, avrxmega4, avrxmega5, avrxmega6, avrxmega7, соответственно. Если mcu задаёт устройство, этот встроенный макрос устанавливается соответствующим образом. Например, с -mmcu=atmega8 макрос определяется как 4.

__AVR_Device__

Установка -mmcu=device определяет этот встроенный макрос, который отражает имя устройства. Например, -mmcu=atmega8 определяет встроенный макрос __AVR_ATmega8__, -mmcu=attiny261a определяет __AVR_ATtiny261A__, и т.д.

Имена встроенных макросов следуют схеме __AVR_Device__, где Device — имя устройства из руководства пользователя AVR. Разница между Device в встроенном макросе и device в -mmcu=device заключается в том, что последнее всегда в нижнем регистре.

Если device не является устройством, а только основной архитектурой, например, ‘avr51’, этот макрос не определён.

__AVR_DEVICE_NAME__

Установка -mmcu=device определяет этот встроенный макрос как имя устройства. Например, с -mmcu=atmega8 макрос определён как atmega8.

Если device не является устройством, а только основной архитектурой, например, ‘avr51’, этот макрос не определён.

__AVR_XMEGA__

Устройство / архитектура принадлежит семейству устройств XMEGA.

__AVR_HAVE_ELPM__

Устройство имеет инструкцию ELPM.

__AVR_HAVE_ELPMX__

Устройство имеет инструкции ELPM Rn,Z и ELPM Rn,Z+.

__AVR_HAVE_MOVW__

Устройство имеет инструкцию MOVW для выполнения 16-битных перемещений регистр-регистр.

__AVR_HAVE_LPMX__

Устройство имеет инструкции LPM Rn,Z и LPM Rn,Z+.

__AVR_HAVE_MUL__

Устройство имеет аппаратный умножитель.

__AVR_HAVE_JMP_CALL__

Устройство имеет инструкции JMP и CALL. Это имеет место для устройств с более чем 8 КБ программной памяти.

__AVR_HAVE_EIJMP_EICALL__

__AVR_3_BYTE_PC__

Устройство имеет инструкции EIJMP и EICALL. Это имеет место для устройств с более чем 128 КБ программной памяти. Это также означает, что счётчик команд (PC) имеет ширину 3 байта.

__AVR_2_BYTE_PC__

Счётчик команд (PC) имеет ширину 2 байта. Это имеет место для устройств с до 128 КБ программной памяти.

__AVR_HAVE_8BIT_SP__

__AVR_HAVE_16BIT_SP__

Регистр указателя стека (SP) обрабатывается компилятором как 8-битный, соответственно 16-битный регистр. Определение этих макросов зависит от -mtiny-stack.

__AVR_HAVE_SPH__

__AVR_SP8__

Устройство имеет регистр SPH (старшая часть указателя стека) или имеет 8-битный указатель стека соответственно. Определение этих макросов зависит от -mmcu= и в случаях -mmcu=avr2 и -mmcu=avr25 также от -msp8.

__AVR_HAVE_RAMPD__

__AVR_HAVE_RAMPX__

__AVR_HAVE_RAMPY__

__AVR_HAVE_RAMPZ__

Устройство имеет регистры RAMPD, RAMPX, RAMPY, RAMPZ соответственно.

__NO_INTERRUPTS__

Этот макрос отражает опцию командной строки -mno-interrupts.

__AVR_ERRATA_SKIP__

__AVR_ERRATA_SKIP_JMP_CALL__

Некоторые устройства AVR (AT90S8515, ATmega103) не должны пропускать 32-битные инструкции из-за аппаратной ошибки. Инструкции пропуска — SBRS, SBRC, SBIS, SBIC и CPSE. Второй макрос определён только в том случае, если __AVR_HAVE_JMP_CALL__ также установлен.

__AVR_ISA_RMW__

Устройство имеет инструкции чтения-модификации-записи (XCH, LAC, LAS и LAT).

__AVR_SFR_OFFSET__=offset

Инструкции, которые могут напрямую адресовать регистры специальных функций ввода/вывода, такие как IN, OUT, SBI, и т. д., могут использовать другой адрес, как если бы они адресовались инструкцией доступа к ОЗУ, такой как LD или STS. Эта величина смещения зависит от архитектуры устройства и должна вычитаться из адреса ОЗУ для получения соответствующего адреса ввода/вывода.

__AVR_SHORT_CALLS__

Опция командной строки -mshort-calls установлена.

__AVR_PM_BASE_ADDRESS__=addr

Некоторые устройства поддерживают чтение из флэш-памяти с помощью инструкций LD*. Флэш-память видна в пространстве адресов данных со смещением __AVR_PM_BASE_ADDRESS__. Если этот макрос не определён, эта функция недоступна. При определении, адресное пространство является линейным, и нет необходимости помещать .rodata в ОЗУ. Это обрабатывается по умолчанию файлом описания компоновщика, и в настоящее время доступно для avrtiny и avrxmega3. Ещё более удобно, нет необходимости использовать адресные пространства, такие как __flash, или функции, такие как атрибут progmem и pgm_read_*.

__WITH_AVRLIBC__

Компилятор настроен для использования вместе с AVR-Libc. См. опцию конфигурации --with-avrlibc.

__HAVE_DOUBLE_MULTILIB__

Определяется, если -mdouble= действует как опция multilib.

__HAVE_DOUBLE32__

__HAVE_DOUBLE64__

Определяется, если компилятор поддерживает 32-битные двойные, соответственно 64-битные двойные. Фактическое расположение задаётся опцией -mdouble=.

__DEFAULT_DOUBLE__

Размер в битах double, если -mdouble= не установлен. Для проверки расположения double в программе используйте встроенный макрос __SIZEOF_DOUBLE__.

__HAVE_LONG_DOUBLE32__

__HAVE_LONG_DOUBLE64__

__HAVE_LONG_DOUBLE_MULTILIB__

__DEFAULT_LONG_DOUBLE__

То же самое, но для long double вместо double.

__WITH_DOUBLE_COMPARISON__

Отражает опцию конфигурации --with-double-comparison={tristate|bool|libf7} configure option и определена как 2 или 3.

__WITH_LIBF7_LIBGCC__

__WITH_LIBF7_MATH__

__WITH_LIBF7_MATH_SYMBOLS__

Отражает опцию конфигурации --with-libf7={libgcc|math|math-symbols} configure option.