Изучаем RISC-V с нуля, часть 1: Ассемблер и соглашения

Вообще то, на С нормального программиста Ваша строка

GPIOB_CTL0 = (GPIOB_CTL0 &~(0b1111<<(RLED*4))) | 0b0011 << (RLED*4);

будет выглядеть совсем по другому, что то вроде

PortB.Pin5=PinMode_Out+PinMode_OpenDrain;

хотя еще лучше

SetPinMode(PortB, Pin5, PinMode_Out_OpenDrain);

Предположу, что из готовых платок с этим камушком которые можно относительно дешево и доступно купить на ali это Sipeed Longan Nano. А вот где можно было-бы приобрести сами чипы?

Будет ли обзор RISC ассемблера? Большая часть инструкций непонятна, человеку который никогда с этим ядром не работал. Есть ли возможность как в ARM сохранять на стек или снимать с него сразу пачку регистров? Есть ли возможность выбора направления роста стека?

А готовых библиотек для работы с периферией и поддержкой gcc нет? Про примеры использования и т.п. не спрашиваю, это даже производители армов не всегда предоставляют. Ассемблер чаще нужен для старта контроллера и выскоптимизированных вставок. Для новых архитектур более интересен готовый комплект библиотек и примеров, на котором можно пощупать работу с периферией.

Автору спасибо, однако он не раскрыл интереснейший ньюанс об который могут споткнуться начинающие программисты-ассемблеристы. Дело в том, что RISC-V, как и большинство других настоящих RISC машин, не имеет инструкций для загрузки 32-битного слова в регистр. Автор использует команду:

la  a5, 0x40021018

для загрузки 32-х битного адреса порта управления GPIO. На самом деле это не инструкция процессору, а макрокоманда ассемблеру которая при компиляции расширится в нечто вроде:

lui a5,0x40021
addi a5,a5,24

Вроде бы все логично и прозрачно, скажете вы, а вот и не совсем. Все непосредственные операнды в RISC-V попадающие на вход АЛУ проходят через блоки расширения знака, причем блоки эти разные и зависят от формата инструкции. В данном случае 12-ти битная непосредственная константа 24 будет расширена до 32-х бит, при этом старший бит будет скопирован и использован в качестве заполнителя для отсутствующих бит, и дальнейшее сложение в АЛУ будет проведено с учетом знака. У обеих приведенных здесь констант старшие биты равны нулю, а значит после расширения и сложения мы получим искомую положительную константу. Но что произойдет если у обеих констант старший бит будет равен единице? Фактически мы получим сложение двух отрицательных чисел и результ будет не совсем очевидным для программистов начинающих изучать RISC-V.

Допустим, мы хотим загрузить константу 0xDCBA9876 в регистр a5, мы даем ассемблеру команду li a5, 0xdcba9876 которая генерируется в следующую неочевиную последовательность инструкций:

lui     a5,0xdcbaa
addi    a5,a5,-1930

В более общем виде, макрорасширение команды li выглядит вот так:

# sign extend low 12 bits
M=(N << 20) >> 20

# Upper 20 bits
K=((N-M) >> 12) <<12

# Load upper 20 bits
LUI x2,K

# Add lower bits
ADDI x2,x2,M

По этому будьте внимательны при дизассемблировании своего же когда. Я наткнулся на эти грабли и протоптался на них дня три, пока понял в чем прикол.

Разумеется, если у вас изначально есть понимание и вы держите этот алгоритм в голове — то проблем нет. Мне как человеку программировавшему на асме только под х86 с десяток лет назад было не просто вкурить происходящее. :) Я запнулся на том, что обе константы отрицательные.

Издеваться мы будем над микросхемой GD32VF103CBT6, являющейся аналогом широко известной STM32F103, с небольшим, но важным отличием: вместо ядра ARM там используется ядро RISC-V.

В этом месте ожидал увидеть краткие преимущества ядра RISC-V по сравнению с ARM, чтобы понять имеет ли смысл интересоваться RISC-V.

Для этого традиционно используется мигание светодиодом (привет отладочным платам, на которых его нет!).

Неужто такие платы существуют?

Не забывайте, что в современных системах доступ к COM и USB портам считается опасным действием и разрешен только руту.

О том, что используемый софт предназначен для Linux следовало упомянуть раньше, в разделе «Настройка программного окружения».

del