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在MAX-IDE中自動初始化數據段
摘要：該應用筆記討論了MAX-IDE提供的程序和數據段的靈活工具，用于MAXQ?微控制器的應用編程。程序和數據段機制能夠在數據存儲器自動聲明變量位置，并以起始值對這些變量進行初始化。應用程序可以將這些變量值緩存在閃存內，并在需要時恢復這些數據。該方法允許基于匯編語言的應用程序充分利用MAX-IDE提供的數據段自動裝載功能，無論微控制器與JTAG調試器是否連接都能保持工作。MAXQ2000微控制器評估板能夠演示這一方案，本文給出了相應的例程。
概述
MAXQ匯編程序的變量可以存儲在工作寄存器(例如累加器A[0]至A[15])或數據存儲器(SRAM)。在數據存儲器中存儲變量能夠為應用程序變量提供較大的工作區域，但需要額外的訪問時間。MaxQAsm編譯器和MAX-IDE環境提供單獨聲明程序段和數據段的機制，對各段產生各自的hex輸出文件。運行時，MAX-IDE自動將程序段文件裝載到程序存儲器(通常為閃存)，將數據段文件裝載到數據存儲器(通常為RAM)。然而，由于數據存儲器為易失存儲器，一旦微控制器掉電，將丟失數據段內容。
本文利用MAXQ2000 EV (評估)板首先演示應用程序開始運行時如何將預裝載數據存儲器值保存到閃存內，隨后演示微控制器重新上電時如何從閃存刷新數據段。無論應用程序處于開發階段(連接到JTAG適配器和MAX-IDE)還是在現場運行，這兩個步驟都允許使用相同的數據段機制聲明和初始化變量。
該應用筆記的例程為MAXQ2000微控制器以及MAXQ2000評估板編寫，但相應程序和原理適用于任何基于MAXQ20、能夠重新編程閃存的微控制器。
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- 開發工具指南
變量和存儲位置
嵌入式應用通常需要一定的工作區域存儲狀態信息、配置數據、中間數據、循環計數器以及計算結果。存儲在該工作區域的數據通常作為變量，具有以下特征。- 它們是臨時數據。如果應用程序由于電源失效或復位產生中斷，不需要保存這些數據。
- 它們可頻繁訪問和更新。它們必須存儲在能夠快速讀寫的位置；這些位置的寫入次數必須沒有限制。
- 它們具有定義的初始值。程序開始運行時，用戶程序必須將它們設置為特定值。
unsigned int c = 0x1234;然而，用MAXQ匯編語言編寫應用程序時，必須明確指定變量分配空間并設置變量初始值。這些細節能夠嚴格控制MAXQ微控制器的資源，但增加了系統復雜性。
對于基于匯編的小型應用程序或不需要大量工作區域的應用程序，內部寄存器可用來存儲所有應用程序變量。這種方法具有兩個重要優勢：
- 程序結構緊湊、運行速度快。根據寄存器位置，在一個指令周期內可實現寄存器變量的讀取、寫入或復制其它寄存器變量。對基于MAXQ20的微控制器，在最差工作條件下，通常最多占用不超過兩個指令周期。
- 直接操作變量。可直接操作一些內部寄存器。例如，可以(使用AP寄存器)選擇16個工作累加器A[0]至A[15]的任何一個作為有效累加器Acc。這就意味著如果需要對這些寄存器存儲的一個變量進行操作時，可直接對寄存器進行操作，無需將數據復制出來進行操作后再將數據復制回去。同樣，執行djnz指令時，存儲在LC[0]和LC[1]寄存器的變量可直接作為循環計數器。
move DP[0], #0010h ; Location of variable in data memory move Acc, @DP[0] ; Read variable add #1 ; Increment variable value by 1 move @DP[0], Acc ; Store variable back in data memory當對一個變量進行一系列的較長計算操作時，可以將變量值首先復制到工作寄存器，如上述例程所示。所有中間操作可利用該工作寄存器執行，完成計算后將變量值復制回來。
MAX-IDE的段聲明
決定在基于SRAM的數據存儲器存儲應用程序變量時，如何確定變量的存儲地址?通常，除了調試器使用的最高32個字節的存儲空間外，應用程序可以使用其它所有數據存儲器。這意味著聲明一個變量即可定義其在數據存儲器中的位置。程序可通過該地址對變量進行讀寫，用#define宏命令將變量地址和符號名稱關聯起來。
#define VarA #0020h #define VarB #0021h #define VarC #0022h move DP[0], VarA ; Point to VarA variable move Acc, @DP[0] ; Read value of variable move DP[0], VarB ; Point to VarB variable move @DP[0], Acc ; Copy VarA to VarB move DP[0], VarC ; Point to VarC variable move @DP[0], #1234h ; Set VarC = 1234h這種方案可以很好地工作，但是有幾個問題需要注意。
- 必須事先定義每個變量的地址，這項工作比較耗時，特別是確定隨后將所有變量移至不同的數據存儲區域時。
- 必須注意一個以上的變量不要占用同一地址，如果發生這種錯誤將很難追蹤這些故障。
- 變量的初始(開始)值必須通過應用程序裝載，如上述程序的最后一行。如果有多個變量按照這種方式初始化將會占用大量的程序空間。
segment code move DP[0], #VarA ; Point to VarA move Acc, @DP[0] ; Get current value of VarA add #1 ; Increment it move @DP[0], Acc ; Store value back in VarA segment data VarA: dw 0394h ; Initial value for VarA利用上述方案，在數據段聲明的變量地址由編譯器解析文件時自動指定，用同樣方法為程序空間分配地址標簽。標簽用于對變量地址指定符號名稱，dw和db聲明可以在初始化變量時用于設置字寬或字節寬度初始值。這種情況下，假定匯編文件中事先沒有segment data指令，編譯器將從0000h地址起始數據段。這意味著VarA將存儲在字地址0000h。對于程序空間，org聲明將強制變量從指定的起始地址開始存儲。
數據段初始化
在先前的程序清單中，變量VarA定義(用dw聲明)的初始值為0394h。但是，該值在程序中并不裝載到VarA。那么，如何初始化這一數值? 答案是在編譯和運行工程時，MAX-IDE將自動執行數據段初始化。MaxQAsm編譯器通過產生一個二級hex輸出文件響應segment data指令。通常，為工程產生的hex文件包含程序數據。例如，如果編譯工程"example.prj"，將產生一個名稱為"example.hex"的hex文件，并包含通過編譯工程文件產生的程序數據。如果定義了數據段，則將產生一個名稱為"example_d.hex"的附加hex文件，該文件包含該段編譯數據。
執行工程時，MAX-IDE檢查是否在工程編譯中產生了數據段文件(以_d.hex結尾)。如果存在數據段文件，MAX-IDE通過標準的JTAG裝載器將該段數據裝載到器件的數據SRAM。該過程在標準的hex文件裝載到程序存儲器之后執行。
這種方案能夠很好地工作在開發階段，當器件連接到JTAG適配器，在應用程序運行之前，MAX-IDE重新裝載程序數據和段數據。但是，一旦器件掉電并重新上電，而且允許獨立運行(沒有連接調試器)，在每次運行前MAX-IDE將無法正確裝載數據段。變量也無法設置在所要求的數值，導致應用程序不能正確執行。這種故障很難分析，因為一旦器件重新連接到調試器，MAX-IDE將在每次運行前重新開始裝載數據段，問題也就消失了。
保存和恢復數據段
一個遺留問題是：如何使應用程序在連接調試器(每次運行前MAX-IDE重新裝載程序和數據)和獨立運行(上電后RAM內容不確定)時都能保持工作。顯然，解決方法需要兩個步驟：應用程序將變量值(一旦經過初始化)保存到閃存，每次復位或上電后重新裝載這些數值。對于第一步，應用程序必須將數值保存到閃存。每次主機擦除或裝載程序后第一次運行應用程序時執行該操作。
- 應用程序檢測“標志”位置以驗證變量之前是否復制到閃存內。該標志可以存儲在特殊功能、非易失存儲器，或與變量共用存儲器，只要變量具有非零初始值(與空RAM地址區分開)。
- 應用程序將每個變量值從數據RAM復制到閃存，絕大多數帶有可重復寫操作閃存的MAXQ微控制器(如MAXQ2000)利用UROM_flashWrite函數實現。
- 應用程序在閃存中寫一個標志，表明已經存儲變量。
- 應用程序檢測閃存的標志位置，以驗證已經存儲變量。
- 應用程序利用UROM_copyBuffer子程序將變量從閃存復制到數據RAM的正確位置。
$include(maxQ2000.inc) ;; Code memory (flash) : 0000h-7FFFh (word addr) ;; Data memory (RAM) : 0000h-03FFh (word addr) org 0000h ljump start ; Skip over password area org 0020h start: move DPC, #1Ch ; Set all pointers to word mode move DP[0], #0F000h ; Check first variable value (flag) lcall UROM_moveDP0 ; 'move GR, @DP[0]' executed by Utility ROM move Acc, GR cmp #1234h jump NE, copyToFlash ;; This is the "free-running" code, executed on subsequent power-ups, that copies ;; values from the flash back into their proper data segment locations. move DP[0], #0F000h ; Source: Flash location 7000h move BP, #0 ; Dest: Start of RAM move Offs, #0 move LC[0], #100h ; Copy 256 words lcall UROM_copyBuffer jump main ;; This is the first-pass code. A bit of a trick here; because MAX-IDE enters ;; and exits the loader separately when loading the code and data segment files, ;; the application is allowed to execute briefly before the data segment file ;; has been loaded. The first four lines under copyFlash ensure that the ;; application waits for MAX-IDE to load the data segment file before continuing. copyToFlash: move DP[0], #0h ; Wait for flag variable to be loaded by MAX-IDE. move Acc, @DP[0] ; Note that this will reset the application; the cmp #1234h ; data segment is not loaded while the application jump NE, copyToFlash ; is still running. move DP[0], #0 ; Start of RAM variable area move A[4], #7000h ; Location in flash to write to move LC[0], #100h ; Store 256 words in flash 7000h-70FFh copyToFlash_loop: move DP[0], DP[0] ; Refresh the data pointer to read values correctly, ; because calling UROM_flashWrite changes memory ; contexts and affects the cached @DP[0] value move A[0], A[4] ; Location to write move A[1], @DP[0]++ ; Value to write (taken from RAM) lcall UROM_flashWrite move Acc, A[4] add #1 move A[4], Acc djnz LC[0], copyToFlash_loop main: move PD0, #0FFh ; Set all port 0 pins to output move PO0, #000h ; Drive all port 0 pins low (LEDs off) move DPC, #1Ch ; Set pointers to word mode move DP[0], #varA move Acc, @DP[0] cmp #1234h ; Verify that the variable is set correctly jump NE, fail pass: move PO0, #55h sjump $ fail: sjump $ segment data org 0000h varA: dw 1234h org 00FFh varB: dw 5678h end
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