組み込みでもＣ＋＋と言う事で、最近では、ＲＸマイコンでＣ＋＋０Ｘを使ってソフト開発をしていますが・・
ルネサスなどのサンプルでは、Ｉ／Ｏデバイスの操作は、Ｃ言語で使えるビットフィールドを多用しています。
サンプルに付属のハードウェアーデバイスを定義してあるヘッダー「iodefine_renesas.h」がその典型例です、しかしながら、規約では、１６ビットや３２ビットの定義は処理系依存であったと思います。
又、エンディアンが変わった場合も少なくと gcc では問題あります。
それなのに、このやり方が使われているのは大きな問題だと感じています。
ルネサスが試用版としてダウンロード出来るコンパイラでは問題無いようですが、gcc では問題となります。
※やった事は無いのですが、ルネサスのＣコンパイラで boost が正しくコンパイルできるか不明ですし、Ｃ＋＋１１を使いたいし、ＩＤＥは嫌いだしで、積極的に使いたいとは思えません。
※時間が出来たら、ＲＸ用のＬＬＶＭをポートしたいです。
特に gcc では、最適化が施された場合に、３２ビットでしかアクセス出来ないＩ／Ｏ空間に、バイトでアクセスするようなコードが出てくる場合もあります。
※これはＲＸ用 gcc の問題なのかもしれません。
又、Ｃ＋＋の強みを生かしたコーディングをしたいのもあります、今回ＲＸマイコン用のコードを作る過程で、Ｃ＋＋でＩ／Ｏデバイスを操作するライブラリーを実験、考えてみました。
自分のＣ＋＋スキル以内の事しか出来ませんが、とりあえず、我慢できる程度の物が出来たので紹介します。
まず、どんな感じで書きたいか考えます。
ＲＸマイコンに備わっているＩ／Ｏポートを例に考えてみます。
device::PORT2::DDR.B3 = 1; // PORT23 output (/xCS)
device::PORT2::DDR.B2 = 1; // PORT22 output (/xDCS/BSYNC)
device::PORT4::DDR.B7 = 0; // PORT47 input (DREQ)
device::PORT4::ICR.B7 = 1;
device::PORT2::DR.B3 = 1; // xCS=H
device::PORT2::DR.B2 = 1; // xDCS=H
とりあえず、こんな感じでしょうか？
※名前空間は「device」としています。
template <uint32_t base>
struct portx_t {
typedef io8<base + 0x00> ddr_io;
struct ddr_t : public ddr_io {
using ddr_io::operator =;
using ddr_io::operator ();
using ddr_io::operator |=;
using ddr_io::operator &=;
bits_t<ddr_io, 0, 1> B0;
bits_t<ddr_io, 1, 1> B1;
bits_t<ddr_io, 2, 1> B2;
bits_t<ddr_io, 3, 1> B3;
bits_t<ddr_io, 4, 1> B4;
bits_t<ddr_io, 5, 1> B5;
bits_t<ddr_io, 6, 1> B6;
bits_t<ddr_io, 7, 1> B7;
};
static ddr_t DDR;
};
typedef portx_t<0x0008c000> PORT0;
typedef portx_t<0x0008c001> PORT1;
オペレーターの定義として、「＝」、「（）」、「＆＝」、「｜＝」を定義してあります。
「＝」オペレーターの戻り値をvoidとして値を返さないようにしてあります。
PORT0::DDR = 0xf0;
と代入は出来ますが・・・
uint8_t data = PORT0::DDR;
とは出来ません、代わりに、
uint8_t data = PORT0::DDR();
とする事で値を取得できます。
これには、幾つかの側面があって、Ｉ／Ｏに対する「読み出し」と「書き込み」は同じアドレスであっても全く別の操作だからです。
又、最適化によって起こる問題を回避できると考えています。
※又、「=」オペレーターを無効にする事により、リードオンリーのデバイスを扱えます。（書き込もうとするとコンパイルエラーになります）
さて、バイト操作が出来たので、ビット操作を考えてみます。
※ bits_t の定義がそれに辺り、アクセス開始ビットと、アクセスするビット幅を定義してあります。
template <class T, uint8_t pos, uint8_t len>
struct bits_t {
static typename T::value_type get() {
return (T::read() >> pos) & ((1 << len) - 1);
}
static void set(typename T::value_type v) {
typename T::value_type m = ((1 << static_cast(len)) - 1) << pos;
T::write((T::read() & ~m) | (v << pos));
}
void operator = (typename T::value_type v) { set(v); }
typename T::value_type operator () () { return get(); }
};
テンプレートに渡すＴ型のクラスは、８ビット、１６ビット、３２ビットのアクセス幅により決定します。
typedef io8<base + 0x00> ddr_io;
bits_t<ddr_io, 0, 1> B0;
※上の例では、io8 クラスを使っています。
io8 はこんな感じです。
template <uint32_t adr>
struct io8 {
typedef uint8_t value_type;
static void write(uint8_t data) { wr8_(adr, data); }
static uint8_t read() { return rd8_(adr); }void operator = (value_type data) const { write(data); }
value_type operator () () const { return read(); }
void operator |= (value_type data) const { write(read() | data); }
void operator &= (value_type data) const { write(read() & data); }
};
実際にハードウェアー上のアドレスにアクセスするのは、以下です。
static inline void wr8_(uint32_t adr, uint8_t data) {
*reinterpret_cast<volatile uint8_t*>(adr) = data;
}
static inline uint8_t rd8_(uint32_t adr) {
return *reinterpret_cast<volatile uint8_t*>(adr);
}
まだ冗長な部分がありますが、とりあえずやりたい事は出来ています。
※完全なソースコードは、ＡＫＩ－ＲＸ６２ でＭＰ３再生（ＶＳ１０６３ａ）を参照して下さい。
※参考文献：
C++テンプレートテクニック
追記、修正： 2013,7,21
operator は継承出来ないので、冗長となっていた部分、using 文で、シンプルに書ける事が判った為修正。
※using ってこんな感じで使えるのか・・
※RX のソースアーカイブは、別の作業（RSPIの割り込み化）をしているので、それが終わってから更新します。
追記、修正： 2013,7,25
コンパイルした場合にどのようなアセンブリコードが出てくるか検証しました。
int main(int argc, char** argv)
{
// ICLK=96MHz, BCLK=48MHz, PCLK=48MHz SDCLK出力,BCLK出力
device::SYSTEM::SCKCR = 0x00010100;
device::SYSTEM::MSTPCRA.MSTPA15 = 0; // B15 (CMT)のストップ状態解除
device::SYSTEM::MSTPCRB.MSTPB31 = 0; // B31 (SCI0)のストップ状態解除
device::PORT3::DDR.B0 = 1; // PORT3:B0 output
device::PORT2::ICR.B1 = 1; // PORT2:B1 input (RXD0)
}
-O2 で最適化した場合のアセンブリコードです。
fff80a64 <_main>:
fff80a64: fb ee 20 00 08 mov.l #0x80020, r14
fff80a69: f8 ee 00 01 01 mov.l #0x10100, [r14]
fff80a6e: fb 4e 10 00 08 mov.l #0x80010, r4
fff80a73: ec 4e mov.l [r4], r14
fff80a75: fb 3e 14 00 08 mov.l #0x80014, r3
fff80a7a: 77 2e ff 7f ff and #0xffff7fff, r14
fff80a7f: e3 4e mov.l r14, [r4]
fff80a81: ec 3e mov.l [r3], r14
fff80a83: fb 4e 03 c0 08 mov.l #0x8c003, r4
fff80a88: 74 2e ff ff ff 7f and #0x7fffffff, r14
fff80a8e: e3 3e mov.l r14, [r3]
fff80a90: cc 43 mov.b [r4], r3
fff80a92: fb ee 62 c0 08 mov.l #0x8c062, r14
fff80a97: 65 13 or #1, r3
fff80a99: c3 43 mov.b r3, [r4]
fff80a9b: cc e4 mov.b [r14], r4
fff80a9d: 66 01 mov.l #0, r1
fff80a9f: 65 24 or #2, r4
fff80aa1: c3 e4 mov.b r4, [r14]
fff80aa3: 02 rts
及第点でしょうか・・
