“玩”的故事----精简 ChipON 系列运算库,改进中断函数,充许...

只看该作者 · 2016-7-11 06:08

序：
ChipON 系列 MCU，有着很有特色的内核，指令集初看像PIC，命名上看似有 51的 R0~R7寄存器，实际上确是个精简的类AVR。
总体上看，指令执行速度执行效率，要比那个号称世界第一的STC，要快几倍，芯片性价比高，哥看着喜欢，故有了下面“玩”的故事。

从用 ChipON---IDE编译器开始，到逐渐熟悉上手，总体感觉，资料不全问题多多，很多时候要摸着石头过河。

从 ChipON 公司买了一个调试器，要了点样片搭个板子，正式编程开始玩，先用C编程，ROM消耗很快，一会儿 full 了，也挺消耗 RAM 的（局部变量不回收），总之，玩的不爽。

用 ASM 编程，可以编的很精练，玩什么呢？就从 C编译器入手吧，精简最不爽的，特耗 ROM 的运算库，充许在中断中，任意使用加减乘除数**算（包括浮点运算），指针操作，带参数函数的调用。

只看该作者 · 2016-7-11 06:22

本帖最后由 laoxu 于 2016-7-11 06:27 编辑

下面的程序，针对 V1核优化，V2核由于多了几条指令，带硬件乘除器以及ROM需要分页处理，需另行优化。

调用 ChipON 官方定点运算库，Release 模式 O2优化级编译。

调用 ChipON 官方定点运算库，Release 模式 O3优化级编译。

哥精简的定点运算库，针对 V1核优化，Release 模式 O2优化级编译。

只看该作者 · 2016-7-11 06:31

调用 ChipON 官方浮点运算库，Release 模式 O2优化级编译。

调用 ChipON 官方浮点运算库，Release 模式 O3优化级编译。

哥精简的浮点运算库，针对 V1核优化，Release 模式 O2优化级编译。

只看该作者 · 2016-7-11 06:38

调用 ChipON 官方浮点数比较子程序库，Release 模式 O2优化级编译。

调用 ChipON 官方浮点数比较子程序库，Release 模式 O3优化级编译。

哥精简的浮点数比较子程序库，针对 V1核优化，Release 模式 O2优化级编译。

下面增加了两个官方目前不支持的浮点数比较子程序，再次编译。

只看该作者 · 2016-7-11 08:15

程序构架说明：
ChipON 系列 MCU，有着很有特色的类拟 51的 R0~R7寄存器，有着类拟 AVR 的多累加器功能。
可惜，ChipON---IDE编译器将里面的 R2~R5寄存器，用于中断保护，白白浪费了这大好的资源。
为尽量保持与原 ChipON---IDE编译器兼容，本程序只使用余下的 4个寄存器 R0,R1,R6,R7 。
原 ChipON---IDE编译器，库函数中所用到的局部变量，全部使用 RAM 直接寻址，并且不回收，从而产生了在中断中，绝对不充许用户调用库函数的严重后果。影响了用户体验。
本程序构架中，库函数中所用到的局部变量，全部采用模拟软栈保存，并且使用 RAM 间接寻址，函数返回时及时回收，在中断中，通过对模拟软栈的切换，充许用户调用库函数，及调用带参函数，与普通 C 语言使用无异。
尽管在库函数中，所用到的局部变量，全部使用 RAM 间接寻址，由于 ChipON 系列 MCU，间接寻址功能不强，大大增加了程序长度，但通过汇编级优化，实际长度只有原官方 RAM 直接寻址库程序的 1/5 ，相比之下，还算短小精练，是可以接受的。

只看该作者 · 2016-7-11 08:29

库函数局部变量 RAM 占用:
在 ChipON---IDE编译器函数传递参数变量的 STK00~STK12 同一页中，增加 8字节的模拟软栈(占用软栈最多的浮点乘除法，只占用 6字节)，多出来的 2字节，考虑到在以后增加的浮点超越函数中使用，如 e,log,sin 等等。
如在中断中使用库函数，每级中断需增加 8字节的专用模拟软栈，ChipON MCU 有高低 2级中断, 因此，最多需增加 24字节的模拟软栈，外加 1字节的模拟软栈切换指针。
sharebank .udata
; .banksel  STK00
INT_BANK    .res  24 ; LEN*(INT_MODE+1)
Pointer_BANK  .res  1

只看该作者 · 2016-7-11 09:52

对汇编不熟悉，一直用C开发。功夫可以C编译器上用的心吗。

只看该作者 · 2016-7-11 14:35

laoxu 发表于 2016-7-11 08:29
库函数局部变量 RAM 占用:
在 ChipON---IDE编译器函数传递参数变量的 STK00~STK12 同一页中，增加 8字节 ...

3万 · 2016-7-11 14:56

顶！

只看该作者 · 2016-7-12 08:13

扫了一下 ChipON---IDE 剩下的 LIB 。
1) 在指针类操作，有着过多的指针读内存程序，比如读 3字节 ROM 和 RAM , 不知何用？故优化较少，仅作了部分调整优化，保留原所有库程序。
2) 浮点数转定点数及定点数转浮点数类操作，进行了大幅度的优化。
3) 利用 V2核的硬件乘除器，进行的乘除法操作库，我粗扫了一下，可进行了大幅度的优化，不过 V1核用不上, 暂时未动。

只看该作者 · 2016-7-13 08:10

浮点数转换成整数

fs2slong, fs2ulong, fs2sint, fs2uint, fs2schar, fs2uchar(有符号，无符号), 没必要分开，合并成一个程序。对浮点数先去掉符号，再转换成 ulong 型，如是负数则求补码，最后根据 long，int，char 类型，输出返回结果。

整数转换成浮点数
分有符号和无符号类型:

对有符号数，如是负数则求补码，再转换成浮点数，回填符号位，输出返回结果。slong2fs, sint2fs, schar2fs 合并成一个程序。

对无符号数，直接转换成浮点数，输出返回结果。ulong2fs, uint2fs, uchar2fs 合并成一个程序。

只看该作者 · 2016-7-13 08:24

本帖最后由 laoxu 于 2016-7-13 13:00 编辑

扩充库编译使用说明：

本库全部用汇编书写，并进行了优化处理，执行效率高，支持在中断中，任意使用加减乘除数学运算（包括浮点运算），指针操作，带参数函数的调用。

本库是为 ChipON MCU 定向编写的，属 V1核专用，无版权声明，可根据需要任意修改。

希望官方能给予正式测试，加入下一版本的 ChipON---IDE编译器，方便用户使用及 ChipON MCU 的推广。

程序编译后，将 ChipON---IDE编译器 \ChipONCC\bin目录下的库文件 libkf8.lib先做备份，然后和库维护文件 kf8lib 以及批处理文件 lib_new ，一同拷贝到需建库的 O文件同一目录中，执行 lib_new，会自动生成一个新的一个 libkf8.lib 文件，再将她拷贝到 \ChipONCC\bin目录下即可。

只看该作者 · 2016-7-13 08:58

扩充库在 ChipON C语言中的使用：

C语言文本标准格式如下：

加入了头文件COMMON.h 和模拟栈初始化代码，如需中断中使用加减乘除数学运算（包括浮点运算），指针操作，带参数函数的调用，还需加入下面 2条模拟压栈，退栈指令。

只看该作者 · 2016-7-13 09:18

头文件COMMON.h 说明：

#define  INT_MODE  0 // KF8FXXX/KF8S系列单级中断置0, 其他系列两级中断置1

#if  INT_MODE
char __at(0x80) VAR_SP;       // 模拟栈切换指针
char __at(0x81) SIM_STACK[24]; // 模拟栈,8*(中断级数+1)
char __at(0x99) I0_STACK[8];    // 4(R6,STK00~STK02)或8(R6,STK00~STK06)
char __at(0xa1) I1_STACK[8];    // 4(R6,STK00~STK02)或8(R6,STK00~STK06)
#else
char __at(0x80) VAR_SP;       // 模拟栈切换指针
char __at(0x81) SIM_STACK[16]; // 模拟栈,8*(中断级数+1)
char __at(0x91) I0_STACK[9];    // 5(R6,R7,STK00~STK02)或9(R6,R7,STK00~STK06)
#endif

扩充库用到的上述全局变量，最好以at指定地址方式命名，以保证编译器生成的代码，和 STK00~STK12 在同一页中，这样程序运行速度最快。
用户可自行查看生成的 LST文件，必须强调，本扩充库的编写，已强制指定 VAR_SP， SIM_STACK 和 STK00~STK12 在同一页中，  如果 VAR_SP， SIM_STACK 不和 STK00~STK12 的同一页中，将不能保证正确的运行结果，切记！！！
用户可适当修改 at 指定值，以达到上述目的，当然，希望官方下一版本的 ChipON---IDE编译器，如自动分配上述变量。

只看该作者 · 2016-7-14 08:32

本帖最后由 laoxu 于 2016-7-20 08:05 编辑

上传测试库，里面有两个工程，一个是 LIB 工程，包含所有的建库函数 ASM源代码，可根据需要，任意修改。我是在其目录下，用汇编调用仿真调试，检查其正确性。

另一个是 TEST工程，用C编写，供综合测试LIB用，不过我没能调试（主要原因是DEBUG时，所有的变量的不显示，没法调试！！！），请官方帮忙看一下，到底是什么原因？

注：TEST工程编译前，必须先将 ChipON---IDE编译器 \ChipONCC\bin目录下的库文件 libkf8.lib做备份，将本 LIB 工程中，生成的 libkf8.lib 文件，拷贝到 \ChipONCC\bin目录下使用。

否则，由于原库的优化级别太低，编译的程序， ROM,RAM都超出芯片有效范围，引起无法编译通过。