Компактная ОС для ARM процессоров

“Кажется, что совершенство достигается не тогда, когда нечего более добавить, а тогда, когда нечего больше убрать."

(Антуан де Сент-Экзюпери)

image


По теме изучения программирования встроенных систем, ОС реального времени, Ассемблера и С позвольте представить очень простую операционную систему StartOS.

Предназначение:

— если вам необходимо создать устройство, начинающее работать через 1-2 секунды после включения питания и способное реагировать на сигналы из внешнего мира в течение микросекунд;
— для быстрого создания систем управления объектами с выводом данных в Интернет;
— отработка идей, алгоритмов, изготовлении прототипов устройств;
— приобретение опыта программирования встроенных систем на языках C и Assembler;
— получение полного доступа к «железу» компьютерного устройства, например, для разработки самомодифицирующихся программ.

Некоторые свойства системы:

Время готовности после включения питания: < 1 сек
Объем двоичного кода программы: < 40 kB

Система занимает небольшой объем в верхних адресах ОЗУ, предоставляя пользователю стандартную загрузку программ в нижние адреса ОЗУ. Автостарт программы пользователя присутствует, если система обнаруживает на карте памяти файл START.BIN, то он запускается автоматически.

Основные функции системы:

Инициализация SoC (System on Chip, системы на чипе) и других внешних устройств. Загрузка программ пользователя в память и предоставление им интерфейса к системным функциям:

— работа с LCD в текстовом и графическом режимах (вывод текста, пикселей, линий, BMP картинок, сохранение / восстановление области экрана…);
— ввод координат X,Y пера с сенсорного экрана;
— работа с часами реального времени (RTC);
— чтение данных из аналого-цифровых преобразователей (ADC);
— чтение данных из цифровых портов;
— чтение / запись символов и строк в COM порт;
— вывод на широтно-импульсные модуляторы (ШИМ, PWM) и пьезодинамик;
— ввод-вывод пакетов сети Ethernet с использованием встроенного контроллера;
— чтение и запись файлов;
— сервер-клиент для Интернета;
— работа с видеокамерой.

Система реализована на платах разработчиков фирмы Samsung или FriendlyARM с процессорами Samsung. На эти процессоры и платы имеется полная документация.

Итак, немного понагляднее. Лучше один раз увидеть, поэтому ссылка на видео:



Система немного посложнее, для ARM Cortex-A8:



И, конечно, код «Hello, World!» (с бегущей строкой к тому же):

char	txt [ ]={"Hello"};	

void Main(void)
{	int	i;
	for	( i = 134; i > 8; --i )
	{
			//	X	 Y		 String
		Print_String (	i,	150, "Hello, World!");
		Print_String (	i,	170, txt);
	
		Delay	(20);		// Delay 20 mS	
	}
	Exit	();				// Exit to OS
}

Это же на Ассемблере:


; Нужен только один файл, Hello.s.  Двоичный код занимает ровно 100 Байт (!)

; номера системных вызовов взяты из файла StartOS.c
_Exit       EQU	  7		; SysTrap _Exit 
_Delay    EQU	 10		; SysTrap _Delay
_Print_String EQU	122	; SysTrap _Print_String

 	PRESERVE8	  ; выравнивание до 8 Байтов

	AREA    INIT, CODE, READONLY	 ; инициал. секция, содержит код
	ENTRY						 ; точка входа программы

;______ нужно для работы ОС __________
	LDR	r0, =0x33ffff08		; просьба не редактировать
	LDR	r1, [r0,#0xE8]		;
	STR	r1, [r0]			;
; если Вам нужны прерывания, включите след. 4 строки
;	MRS	r0,cpsr
;	BIC	r0,r0,#0xDF
;	ORR	r1,r0,#0x13
;	MSR	cpsr_cxsf,r1
 
;___ Программа пользователя начинается здесь
;	напечатаем строки текста... 
; только-то и нужно поместить параметры в регистры и вызвать системные вызовы

;----	первый способ
	LDR      r2, text1	; загружаем адрес текста 1 в регистр r2
	MOV      r1,#30	; помещаем Y строки на экране в r1
	MOV      r0,#25	; помщаем X на экране в r0
	SWI		_Print_String ; вызываем систему (Print_String(25,30,text1))

;----	Другой способ  ----
	ADR      r2, text2	; помещаем адрес строки text 2 в r2
	MOV      r1,#70	; Y в r1
	MOV      r0,#25	; X вr0
	SWI	_Print_String ; прерывание (Print_String(25,70,"Hello, ARM Assembler!"))
 		
	LDR      r0, millis	; загружаем  адрес ячейки с числом 5000 в r0
					; в случае малых задержек (скажем, 500ms) можно так: MOV r0,#500
	SWI	_Delay	; вызов (Delay 5s)
	
	SWI	_Exit		;   вызов выхода из программы в ОС, параметры не нужны

text1	DCD	txt		; содержит адрес "Hello"

text2	DCB	 "Hello, ARM Assembler!",0	; байты с нулем на конце
	DCB	 0,0		; простое выравнивание до 32-бит адреса (*4 байта)

millis	DCD 5000 ; равно  5000 мС или 5 секунд
	DCB	 0,0	  ; выравнивание

txt	DCB	 "Hello",0	; содержит буквы H, e, l, l, o и 0

	END		; и это - всё!


Предыстория создания системы такова. Автор отдает себе отчет, что написание «домашних» операционных систем — дело очень ответственное, рискованное (и не сулит создателям ничего, кроме критики). Но, как говорится, жизнь заставила. Так как же это получилось?

Дело было так: была найдена плата для разработчиков FriendlyARM Mini2440, очень дешевая и с большим выбором периферии. После применения контроллеров Atmel AVR в аппликаторе самоклеящихся этикеток, хотелось продолжить развитие последнего.

На тот момент (2010 год) плата Mini2440 стоила $80, примерно 2400 рублей, что было сравнимо со стоимостью датчиков в аппликаторе. Mini2440 была продемонстрирована руководителю одной фирмы, который одобрил ее применение и заверил, что «в случае успеха в ее программировании, мы будем делать заказы». Успех в программировании подразумевал использование устройства в реальном времени, когда сигналы от датчиков обрабатываются за микросекунды, и не заставил себя долго ждать. Через 2 месяца программа, зашитая в NAND память успешно управляла шаговым двигателем и загружалась за 1 секунду после включения питания. Но тут, как это бывает, уже руководитель впал в ступор и просто замолчал. Пока он молчал, время шло, и автор решил использовать момент для некоторого развития.

Чтобы каждый раз не вставлять в проект код инициализации, было решено сделать это раз и навсегда, а прикладные программы загружать в память с SD карты непосредственно в память и оттуда запускать.

Существует подход, например, в ARM7 контроллерах STM32, когда программа пользователя компилируется вместе с фирменной библиотекой для работы с внешними устройствами. При этом, фирма не разглашает свой проприетарный исходный код, программа пользователя вызывает фирменные подпрограммы по адресам в памяти.

В то же время, автор знал «внутренности» операционных систем, таких как RT-11 фирмы DEC, у нас применялись на «Электронике-60», ДВК-2...4 и других. Еще были хорошо изучены BIOS IBM PC AT, MS DOS, Palm OS. Во всех этих системах применялся классический подход — применение программных прерываний. То есть, ОС расположена в верхних адресах памяти, а программа пользователя — с начала памяти и вызывала подпрограммы операционной системы, передавая номер программного прерывания в команде, собственно приводящей к прерыванию.

Таким образом, в разработанной системе применен механизм программных прерываний через команду SWI (SVC). Код системы находится в вехних адресах, а программы пользователя загружаются непосредственно в начало памяти и запускаются. Не будем сравнивать с существующими системами, достаточно сказать что система получилась с минимальным объемом, максимально возможным быстродействием и «жестким» реальным временем. Мы всегда очень точно можем знать, в какой момент времени какая команда выполняется и что происходит.

Название системы было задумано как система начального уровня, стартовая. После поиска в Google выбор пал на StartOS и это имя было зарегистрировано (печально, что некоторое время спустя некий клон Linux на некоторой части планеты был тоже переименован в StartOS).

По просьбам пользователей, в систему был добавлен TCP IP Stack и сделаны Сервер и Клиент. И еще добавлена программа для работы с видеокамерой. Кстати, после подачи питания на плату, секунды через две на экране уже появляется картинка с камеры.

Примеры программ представлены для работы почти со всеми внешними устройствами, смонтированными на плате. Создавать программы можно в средах ADS1.2 (Metrowerks CodeWarrior), IAR, Keil и других.

Документацию, примеры и прочее можно посмотреть здесь и здесь.

Так как плата разработчика FriendlyARM Mini2440 уже устарела (хотя и годится для многих проектов), автор портировал систему на более современную плату Mini210s. Кстати сказать, многие пользователи применяли StartOS на платах фирмы Samsung и успешно.

С уважением к сообществу,
Анатолий Бесплеменнов, инженер

P.S.: Прошу относиться к системам реального времени серьезно, например, если система, управляющая поездом «зависнет», сработает сторожевой таймер, она перезапустится и будет опять работать через 1 секунду. Не даром марсоход Curiosity бороздит просторы Марса под управлением RT системы uCOS фирмы Micrium.

Комментарии 40

    +1
    Забавно монитор ориентирован в первом видио.
      +3
      Ну это не забавы ради, а листингов длинных для. А так же для манов и даташитов. У меня второй монитор на машине точно так же установлен. Очень удобно скажу я Вам.
        +1
        Кстати да, когда мне приходилось писать на ассемблере, то его код по ширине был не велик, а вот высоты экрана реально не хватало (приходилось изменять текстовый режим). Какое отношение сторон у вашего монитора на видео? Вообще, этот момент по созданию удобной рабочей интересен, если будет время, напишите чуть подробней.
          +1
          Ээээ… не я автор топика, но если интересно, то у меня 2 монитора: основной — 23" 16х10, вспомогательный (вертикально установленный) 19" 16х9.
            +1
            Субъективно на видео мне показалось, что соотношение сторон больше, чем 2х1
            +1
            16:9
            а вот строк помещается около 130 при высоте шрифта 8 пунктов (в зависимости от среды программирования)
        +1
        Скажите, заведется ли StartOS на Atmel'овских чипах (ARM Cortex-M7)?
          +1
          Возможно, но надо будет ее портировать. Скорее всего, в Atmel другая организация памяти, регистров внешних устройств и пр. Даже в Samsung у разных процессоров всё по-разному. В общем, если есть документация и исходный код на процессор, например, в Keil, для инициализации SoC, еще известно, как организована память на плате, ее параметры, то можно. Но пока всё есть для ARM9 и ARM Cortex-A8. Это непростая работа…
            +1
            Понятно, все равно, большое спасибо за труд :)
              +1
              Это Вам спасибо за внимание.
          +1
          очень интересно, плюсую, пошел смотреть исходники
          (написал чтобы потом иметь возможность комментировать)
            +1
            Исходники есть на все примеры, работу с прерываниями, с видеокамерой, но не на саму систему (пока, во всяком случае). Для плат Mini2440 есть DVD с WinCE 6, Linux, Qt, uCOS и test2440. Вот последние два позволяют понять, как сделать программу, не заваисящую от ОС, (Non-OS, bare metal). Позже, исходники для таких программ перестали выкладывать, для Mini210s с процессором S5PV210 (ARM Cortex-A8, aka Exynos-3), пришлось все делать самому на основе документации от Samsung исходных кодов драйцверов Linux и еще — кода инициализации от Texas Instruments для Cortex-A8.
            В StartOS ноу-хау является драйвер для программных прерываний и всего-то. Почему-то классические программные прерывания не применяются на практике (не видел). А сама технология подробно расписана на сайте холдинга ARM, но, как водится, их примеры не работоспособны. Что бы стать разработчиком, как я понял, надо ехать к ним на платные курсы.
            FriendlyARM вообще сделала проприетарные экраны с обменом по одному проводу, пришлось их протокол просто тупо хакнуть.
              +1
              :-(((

              жаль…
              интересна сама система!
                +1
                Почему-то классические программные прерывания не применяются на практике (не видел).

                На software interrupts почти во всех ОС для ARM сисколы сделаны. Так что, ноу-хау ваше сомнительно. )
                  –1
                  Сами программные прерывания — никакое не ноу-хау, подробно описаны.
                  Под ноу-хау подразумевалось то, что удалось заставить их работать.
              +1
              Это было ноу-хау, Карл, ноу-хау.
              Когда механизм вызова через EMT применялся в реализации Basic для DEC микрокомпов, это было оправданно, поскольку позволяло сэкономить до 12% (на мой взгляд, цифра несколько завышена), что при объеме ПЗУ в 4КБ было вполне существенным. Но в наше время, на А8, применять подобное и называть это ноу-хау…
              У меня просто нет слов.

              И Бога ради, не надо выкладывать исходников на саму систему, это могут увидеть дети, мне более чем хватило исходников на примеры. Магические константы в каждой строке (в каждой строке, Карл), стандартные типы не применяются ввиду их фатального недостатка и создаются свои, полнейшее пренебрежение элементарными правилами структурирования кода, goto как замена while (это, наверное, тоже ноу-хау?), и это в примерах применения, мне страшно представить, как будет реализованна работа с регистрами периферии в самой системе.

              Резюмируя, категорически не рекомендую использовать данный продукт с его ноу-хау для
              изучения программирования встроенных систем, ОС реального времени, Ассемблера и С
              — ничему хорошему не научитесь.
                +5
                Мой знакомый говорит: «умных много, а работать — некому».

                Сделайте, пожалуйста, что-то подобное, снабдите правильными примерами, без goto, хорошо структурированными, а мы — поучимся и даже критиковать не будем, только поапплодируем.

                Еще так говорят: «отрицая — предлагай!». Подскажите, что применить для вызова системных подпрограмм из программы пользователя, когда разница в адресах больше 26 МБайт (больше в коде команды перехода не помещается, там ведь еще и код команды кроме адреса).

                Современный подход мне не нравится, программы надо предустанавливать, вместо того, чтобы загружать в память и выполнять. Windows, Linux, Android занимают с добрую половину памяти, работают медленно, не в реальном времени, а программу пользователя отодвигают на второй план.

                Пользователи бывают очень разные, кому-то понятнее goto (while тоже в примерах есть). Тут уж, как говорится, «дурак не заметит, а умный поймет».

                Стандартный оператор printf занимает очень много памяти, еще и сбоит в работе, поэтому в платах Samsung для Linux его переписали, заменив своим.

                Кстати, насчет «корявости» кода, просмотрев множество текстов для Linux и фирменных Samsung, вот тут уж — слов нету просто. StartOS содержит порядка 6000 строк кода, компилируется в загрузочный файл менее 32 КБайт (вполне себе эффективно), и главное — работает.
                Еще посмотрите исходные коды на TCP IP Stack, там то байты, то 16-тиричные константы, то 32-битные слова, вот его покритикуйте…

                Насчет «нерекомендования», боюсь, Вы опоздали, люди всё это уже используют (да еще и хвалят). И порекомендуйте своё, что-нибудь хорошее.

                Напоследок, я — инженер-электрик по специальности «электропривод и автоматизация промышленных установок», в 1983 году столкнулся с применением микропроцессоров. Кстати, чего плохого в DEC? Реентерабельность, реккурентные вызовы подпрограмм, сопрограммы, трюки на ассбемблере, где они все сейчас, среди перлов и питонов?

                Но это не помешало мне стать лауреатом Первого всесоюзного конкурса самодеятельных программистов СССР со своим «Программным синтезатором речи». Это я насчет давления авторитетом.

                Хочу — сделаю себе ОС, хочу — свои библиотеки и свой компилятор текста в двоичный код, назову операторы тоже как хочу, кто мне запретит.

                Самомодифицирующиеся программы — вот моя цель, и для этого нужен полный контроль над железом, а не работа в песочнице, к чему нас подталкивают.

                Извините за длинный ответ Чемберлену, вопрос тоже не был коротким.

                А вообще, это здорово, что такая критика и обсуждение, всем — успехов!
                  –1
                  а может быть сделаете статью про написание ОС для арм процессоров?

                  интересует привилегированный и обычный режимы процессора, минимальные функции и т.д.
                    0
                    Наверное, сделаю. Так, чтобы не умничать, а людям польза бы была, не натыкаться на известные грабли. Вообще, затея делать ОС — на грани помешательства.

                    Вкратце, для S3C2440A (Mini2440) были сложности, программа стартовала в режиме пользователя (User), система вызывалась в режиме SVC (привилегированном), прерывания из программы пользователя не работали, пришлось менять режим в программе обработки. Потом другая проблема, системные вызовы в одном варианте работали, в другом -не работали в пользовательской программе обработки аппаратных прерываний.

                    Пришлось применить стандартный подход, такой, что подпрограмма обработки прерывания должна быть короткой, она устанавливает флаги, о том, что произошло и выходит. Потом программа пользователя в спокойной обстановке анализирует флаги, приоритет событий и предпринимает нужные действия.

                    Для S5PV210 (Mini210s) всё проще, система в режиме User, программа позьзователя в режиме User, вызовы системы в режиме SVC. Мощная система векторных прерываний позволяет устанавливать адреса тремя способами.
                    Другая проблема, что адреса Reset, IRQ (FIQ) возможно менять легко, а вот поменять адрес SWI было непросто весьма и весьма.

                    Но, практика — критерий истины, работают прерывания и от таймеров, и от портов, и от другого.
                    Вот пример — вывод звука через таймер и ШИМ. Программа обработки сама все делает, независимо от основной, (вроде, как в учебнике).


                    +1
                    Ну по пунктам

                    Сделайте, пожалуйста, что-то подобное, снабдите правильными примерами, без goto, хорошо структурированными, а мы — поучимся и даже критиковать не будем, только поапплодируем.
                    uc/OS, FreeRTOS, esOS и т.д — хорошо структурированные, без goto — качайте, смотрите, учитесь (комментированы слабовато, но уж тут что есть, у Вас не лучше).

                    Подскажите, что применить для вызова системных подпрограмм из программы пользователя, когда разница в адресах больше 26 МБайт (больше в коде команды перехода не помещается, там ведь еще и код команды кроме адреса).
                    эта проблема решается линкерами (что, на мой взгляд, не есть хорошо) путем создания промежуточной команды длинного перехода, также существует, причем условная, команда длиного перехода по регистру. В любом случае это будет в разы быстрее, чем диспетчер вызовов.

                    Современный подход мне не нравится, программы надо предустанавливать, вместо того, чтобы загружать в память и выполнять
                    Мы вообще о встроенных системах говорим?

                    Пользователи бывают очень разные, кому-то понятнее goto (while тоже в примерах есть)
                    Не знаю, как Вас, но меня люди, не способные понять while, просто не интересуют, им не место в современном программировании. Я хорошо разбираюсь в ассемблере и прекрасно знаю, что в машинных командах нет (ну или почти нет) команд непосредственной организации цикла и внутри прячется переход, но любой язык программирования — это повышение уровня абстракции и не следует идти в обратном направлении.

                    Стандартный оператор printf занимает очень много памяти, еще и сбоит в работе, поэтому в платах Samsung для Linux его переписали, заменив своим
                    Я про него ничего не говорил, но, вообще то, в современных компиляторах есть возможность существенно уменьшить объем, занимаемый реализацией даного оператора, сбоев в работе лично я не наблюдал (наверное, везло, а может быть, Вы просто не умеете его готовить?), и если стандартный оператор вылизан годами интенсивной эксплуатации, то про реализацию Самсунга ничего сказать нельзя.

                    Кстати, насчет «корявости» кода, просмотрев множество текстов для Linux и фирменных Samsung, вот тут уж — слов нету просто. StartOS содержит порядка 6000 строк кода, компилируется в загрузочный файл менее 32 КБайт (вполне себе эффективно), и главное — работает
                    Как говорится, «указав другому на грязные плавники, Вы не станете плавать быстрее». Да, многие коды лично мне было бы стыдно выкладывать на всеобщее обозрение, но у авторов могут быть свое мнение по данному поводу. Размер загрузочного файла не имеет ни малейшего отношения к правильности оформления кода и соблюдения принципов структурирного программирования. Есть еще одно прекрасное выражение «Мы пишем программы не для компиляторов, а для других людей» и если мы можем, не уменьшая эффективности, сделать код более понятным и читаемым, то мы это сделать обязаны. Ну а последний аргумент — «главное, работает» просто приводит в изумление.

                    Насчет «нерекомендования», боюсь, Вы опоздали, люди всё это уже используют (да еще и хвалят). И порекомендуйте своё, что-нибудь хорошее.
                    И это просто пугает, то есть люди начинают думать, что так можно писать программы, а потом будут ссылаться — ну у них же не хуже, чем в Ваших примерах, а их похвалили. То есть мы стремимся ускорить деградацию качества программного продукта. Простите, но я не верю, что человек, не способный правильно (то есть понятно) расставить скобки в операторе if, может иметь какие-то глубокие мысли относительно содержательной части данных операторов. Для себя, для какой-то быстрой поделки — пожалуйста, но выкладывать такое на всеобщее обозрение — сильно. Многие хорошие программисты вообще рекомендуют, что всегда нужно писать так, чтобы не стыдно было показать код другим, это дисциплинирует.

                    Кстати, чего плохого в DEC? Реентерабельность, реккурентные вызовы подпрограмм, сопрограммы, трюки на ассбемблере, где они все сейчас, среди перлов и питонов?
                    Где я что-то плохое сказал про DEC? Это была превосходная (для своего времени) разработка, я на ней учился и многие вещи считаю эталоном. Просто хотелось бы заметить, что системные вызовы не были реентрабельными, это прямо указывалось в документации, сопрограммы легко реализовывались путем учета особенностей команды вызова, но не особо рекомендовались, а трюки на ассемблере — надо понимать, что они росли из необходимости вводить код руками через клавиатурный монитор или панель с клавишами, и применять их в наше время нет никаких оснований.

                    Хочу — сделаю себе ОС, хочу — свои библиотеки и свой компилятор текста в двоичный код, назову операторы тоже как хочу, кто мне запретит.
                    Да Бога ради, просто для того, чтобы назвать опереаторы по своему, нужно быть твердо уверенным в том, что неудобства, связанные с необходимостью переучиваться на новые названия, не превысят выигрыша от подобного переименования, то есть надо быть настолько уверенным в гениальности своих предложений, что простого звания лауреата
                    Первого всесоюзного конкурса самодеятельных программистов СССР
                    будет явно недостаточно.

                    Получилось совсем не коротко, но резюмирую — есть два способа реакции на критику — первый, подумать, а может быть есть в ней рациональное зерно, и попытаться привести свои коды в приемлемый вид, и второй — встать в позу «я художник, я так вижу» и вообще «не доросли вы еще до моей музыки». Мне, почему то, показалось, что Вы не выбрали первый способ.
                      0
                      Во-первых, здравствуйте!

                      (А у Вас отсутствуют операторы приветствия и прощания, не обижайтесь).

                      Если серьезно, то за критику — спасибо, говорят, что в науке отрицательный результат — тоже результат, а уж отрицательные отзывы всегда полезнее положительных.

                      Я хотел помочь заинтересованным людям, если кому пригодится, а мне-то ничего на надо. Дарёному коню в зубы ведь не смотрят.

                      Насчет оператора goto — примерно так я и думал, что будет такое отношение, но хотелось показать, что его тоже можно применить, наряду с while. И еще — в операционной системе Unix (или Linux?) все-таки констатировали применение хотя бы одного оператора goto (причем, с таким сожалением, как будто преступление совершили). Получается, Unix — плохой, написан ужасно…

                      Искал подтверждение, нашел статью про goto тут, на Хабре: habrahabr.ru/post/114211

                      Много пользователей из Индии, Колумбии, Пакистана и т.д. Для них goto понятнее, а потом они переходят на while.

                      Вот пример (один из них), вроде тут и структуривать особо нечего:
                      // RT-210s (StartOS) K1...K4 Interrupt Example Sketch
                      
                      #define	U32	unsigned int
                      #define	U16	unsigned short
                      #define	U8	unsigned char
                      ////////////////////////////
                      
                      // VIC
                      #define VIC0RAWINTR	 (*(U32 *)0xF2000008)
                      #define VIC0IRQSTATUS (*(U32 *)0xF2000000)
                      #define VIC0FIQSTATUS	 (*(U32 *)0xF2000004)
                      #define VIC0INTENABLE	 (*(U32 *)0xF2000010)
                      #define VIC0INTSELECT	 (*(U32 *)0xF200000C)
                      
                      #define VIC0VECTADDR16 (*(U32 *)0xF2000140)
                      #define VIC0VECTADDR17 (*(U32 *)0xF2000144)
                      #define VIC0VECTADDR18 (*(U32 *)0xF2000148)
                      #define VIC0VECTADDR19 (*(U32 *)0xF200014C)
                      #define VIC0ADDRESS	    (*(U32 *)0xF2000F00)
                      #define EXT_INT_1_CON	 (*(U32 *)0xE0200E04) // EXT_INT[8]...EXT_INT[15]	
                      #define EXT_INT_1_MASK (*(U32 *)0xE0200F04)
                      #define EXT_INT_1_PEND (*(U32 *)0xE0200F44)
                      #define EXT_INT_2_CON	 (*(U32 *)0xE0200E08) //EXT_INT[16]...EXT_INT[23]
                      #define EXT_INT_2_MASK (*(U32 *)0xE0200F08)
                      #define EXT_INT_2_PEND (*(U32 *)0xE0200F48)
                      #define GPH2CON (*(U32 *)0xE0200C40)
                      #define GPH2DAT (*(U32 *)0xE0200C44)
                      
                      void Isr_Init ( void );
                      void K_EINT16 (void);
                      
                      int i;
                      int addr, num;
                      
                      Main	(void)
                      {
                        Isr_Init ( );
                        while (1)
                        {
                          if ( num )
                          {
                      	Printf ( 10, 20,"Key ISR, Addr = %8x", addr );
                      	Printf ( 10, 30,"Key Status = %8x", num );
                      	Buzz ( num*1000, 20 );
                      	num = 0;
                      	addr = 0;
                          } 
                          i++;
                          Printf (10,10,"Counter Value  = %8d", i );
                          Delay ( 50 );
                        }	
                      }
                      //////////////////////////////////////////
                      void	Isr_Init ( void )
                      {
                       VIC0VECTADDR16 = (U32)K_EINT16;
                      
                       GPH2CON |= ( 0xF << 0 ); // Pin function 1111: EXT_INT[16]
                       GPH2CON |= ( 0xF << 4 ); // Pin function 1111: EXT_INT[17]
                       GPH2CON |= ( 0xF << 8 ); // Pin function 1111: EXT_INT[18]
                       GPH2CON |= ( 0xF << 12 ); // Pin function 1111: EXT_INT[19]
                      	
                       EXT_INT_2_CON  &=~( 0xF << 0 );
                       EXT_INT_2_CON  |= ( 2 << 0 );  // Edge 010 = Falling, 011 = Rising
                       EXT_INT_2_MASK &= ~( 1 << 0);	// EXT_INT_2_MASK for EXT_INT[16]
                      
                       EXT_INT_2_CON  &=~( 0xF << 4 );
                       EXT_INT_2_CON  |= ( 2 << 4 );//Edge 010 = Falling, 011 = Rising
                       EXT_INT_2_MASK &= ~( 1 << 1);//EXT_INT_2_MASK for EXT_INT[17]
                      	
                       EXT_INT_2_CON  &=~( 0xF << 8 );
                       EXT_INT_2_CON  |= ( 2 << 8 );//Edge 010 = Falling, 011 = Rising
                       EXT_INT_2_MASK &= ~( 1 << 2);//EXT_INT_2_MASK for EXT_INT[18]
                      	
                       EXT_INT_2_CON  &=~( 0xF << 12 );
                       EXT_INT_2_CON  |= ( 2 << 12 );//Edge 010 = Falling, 011 = Rising
                       EXT_INT_2_MASK &= ~( 1 << 3);//EXT_INT_2_MASK for EXT_INT[19]
                      
                       VIC0INTSELECT &= ~(1<<16);//Set Mode bit: IRQ and not FIQ
                       VIC0INTENABLE |= (1<<16);//Enable EINT[16]
                      
                       VIC0ADDRESS = 0;//Clear VIC0ADDRESS
                      
                      }
                      
                      
                      void K_EINT16 (void)
                      {
                       num = EXT_INT_2_PEND;
                       addr = VIC0ADDRESS;
                       EXT_INT_2_PEND |= num;//Reset reason of interrupt
                      }
                      
                      

                      Если кто-то захочет, просто редактирует на свой вкус и всё.

                      Теперь мне понятно, зачем некоторые хотели купить исходные коды — они собирались уничтожить этот ужас! Вместе с примененными структурами, указателями, адресами в стеках FAT32, TCP IP и т.д.

                      Про расставление скобок в операторе if написано в книге «Совершенный код», в Android Studio в настройках редактора можно указать, как их ставить.

                      О плюсах и минусах современного программирования можно прочесть здесь:

                      code.google.com/archive/p/startos/wikis/Education_of_engineers.wiki

                      и здесь:

                      www.joelonsoftware.com/articles/ThePerilsofJavaSchools.html

                      Жаль, что они на английском, но суть там такова, что мы теряем программистов и инженеров, а программирование стало бизнесом (в тревожном смысле).

                      А вообще, путь пользователя такой — сталкивается со сложностями в инициализации ARM, начинает гуглить, находит стартос, пишет первые программы, добавляет код инициализации, получает Non-OS программу.

                      Вот один из примеров применения:

                      www.cttestset.com/PageA.htm

                      — человек был совсем начинающим в ARM, начал со StartOS, потом сделал специализированное устройство и продает свой аппарат, ему — 74 (!) года, в 1963 году получил диплом о высшем образовании и до сих пор творит.

                      Еще раз спасибо за науку, с уважением и успехов Вам во всём.
                      Анатолий

                        0
                        Конечно же, здравствуйте, извините, если чем-то обидел.

                        Ни в коей мере на претендовал на статус гуру, поэтому за науку благодарить не следует.
                        И тем не менее, если можно сделать хорошо и правильно, ЗАЧЕМ делать коряво?

                        Например, в приведенном Вами листинге, почему не поставить тексты функций (нициализации и обработчик) выше main? Например, я, как и многие, читаю программу сверху вниз и мне удобнее увидеть функцию обработки прерывания ДО того, как ее адрес будет присвоен вектору, ну просто удобнее и все. Я не вижу оснований запихать ее ниже точки использования, то есть ухудшить читаемость в угоду чему?

                        И почему не оформить 4 однотипных фрагмента со настройкой источников прерывания в виде макроса и использовать его? От этого понятность программы возрастет (и даже размер несколько уменьшится исходного текста), а эффективность нисколько не пострадает — опять таки, во имя каких выгод Вы этого не сделали?

                        Мне просто непонятно нежелание делать красиво из неясных соображений, ни в коей мере не посягая на сами решения. Как говорят, красиво сделанная машина и ездит лучше, а для программ это еще более правильно.

                        Ну и замечание по существу — а разве переменные num и addr не следовало пометить как volatile? А переменную i превратить из глобальной в локальную для функции main? И присвоить им начальные нулевые значения, не полагаясь на инициализацию по умолчанию? Опять таки на конечный код это никак не повлияет, а ясности в исходный текст добавит. Вот из таких мелочей и вырастают проблемы.

                        И, конечно, успехов и Вам во всем.
                        Игорь.
                          0
                          Здравствуйте, Игорь.

                          Не буду долго Вас отвлекать от дел.

                          Теперь я понял суть и целиком согласен с доводами.
                          Да, есть там, что подправить.

                          Переменные нужно делать локальными, но там она одна и только для индикации, что программа работает, но при этом наступают прерывания (в других примерах локальные переменные показаны, некоторые инициализированы, но иногда и инициализация не помогает, надо записывать значение в теле программы, на практике сталкивался).

                          По поводу, что main() должна быть внизу — частенько вообще всё бывает в отдельных файлах.
                          Если однотипностей всего 4 штуки, то, возможно, проще их друг за другом привести. Например, иногда, можно проще написать: val[1]=2; val[2]=3; val[3]=4; val[4]=5;, если их 4 штуки, чем делать цикл

                          volatile — это правильно, а к «addr» еще и const, и unsigned добавить, особенно это существенно в случае микроконтроллеров, чтобы компилятор знал, кого — в ROM, а кому — RAM подавай. (В данном случае, они всё равно все в RAM попадут).

                          Можно еще написать: static void K_EINT16 (void)…

                          У нас был преподаватель по начерталке, профессор Рылов. Как-то он поставил на доске мелом точку, потом стер её. Сказал: «точку ставить не будем, затемняет чертёж!».

                          Все эти примеры нисколько не претендуют на образцовость, это — «скелетоны», чтобы все поняли, как применить вызов или обратиться к устройству. А вот сложная конструкция может отпугнуть новичка, тем более не программиста, а инженера.

                          Но я, конечно же, учту эти замечания, спасибо.

                          С уважением,
                          Анатолий

                  0
                  Операционные системы на Ассемблере удивительно быстро работают. Я где-то год назад узнал о Kolibri OS, загрузил через kvm и… не понял, что произошло — 1 секунда, и я вижу рабочий стол.

                  Недавно, нашел еще проект системы- gr8
                  https://code.google.com/archive/p/gr8os/
                  Который, кстати, разрабатывал мой родственник.

                  Хотелось бы верить, что однажды такие системы можно будет устанавливать на пользовательские компьютеры.
                  Спасибо за статью.
                    0
                    Спасибо, но она не на ассемблере, только небольшие части.
                    Но там такой код на С, что переписать на ассемблер не сложно, одни записи/чтения регистров, пересылки, и немного вычислений.
                    Код из текста на С получается очень компактный, это хорошо видно, если какой-то файл программы дизассемблировать.
                      +1
                      Я не анализировал. Тут просто история такая: я решил поискать то, чем занимался мой двоюродный племянник — Great, он тут есть на Хабре, я только знал, что он бывает на wasm-e, практикует ассемблер и что-то пишет.
                      И вот спустя несколько лет узнал, чем он занимался, оказывается, один из его проектов — это ОС.

                      Я полистал описание, это учебная однопоточная система, но я сам такими вещами никогда не занимался, поэтому мне сложно понять.
                      Я был бы очень рад, если бы система кому-то пригодилась для учебных или иных целей, может, как прототип для написания более полной ОС.
                      И хотелось бы, конечно, чтобы труд Ильи не канул в лету, так как его самого уже нет с нами.

                    0
                    Автор русский? «Программы», прям гордость взяла.
                      +3
                      Русский, а сарказм не понятен…
                        0
                        Я имею ввиду автор ОС. Вы?
                          –1
                          Это маленькая ОС. (Хотя, MS-DOS тоже была однозадачной). Да, вот так получилось, ненароком. Я о слове программы в кавычках подумал, что сарказм.
                          У меня есть старые журналы «Микропроцессорные средства и системы», там, к примеру, были статьи о том, что «на кафедре мединститута была создана ОС...». И это был не единичный случай. И ОС была с потоками, семафорами и т.д.
                      +1
                      Создавать программы можно в средах ADS1.2 (Metrowerks CodeWarrior), IAR, Keil и других

                      Что из бесплатных/опенсорсных?
                        +1
                        GCC под Linux или с эмуляторами под Windows. Только я с этим не работал, но есть документация ведь. Там надо в опциях указать ARM920T в качестве процессора, адрес загрузки и старта программы задать 0x20000000, это для платы Mini2440.

                        Подробнее можно узнать на форуме FriendlyARM
                        www.friendlyarm.net
                        С ADS1.2 тоже интересно, она идет в комлекте с платой на диске, люди интересовались, как ее получить легально, но так и не нашли ответа. Но она очень удобная.
                        Если программы небольшие, то, кажется, до 32 кБайт IAR (или Keil тоже) позволяют бесплатно использовать.
                        +4
                        Мне кажется, что это не совсем OS, а скорее библиотека (удобных) сервисных функций и/или драйверов, заточенных на конкретное железо. Мне кажется, что ядро (RT)OS — это прежде всего: a) поддержка механизма многопоточности, б) поддержка синхронизационных примитивов и механизмов межпоточного обмена данными, в) управление памятью, г) поддержка периферии (втч через драйверы). Для RTOS, в отличие от OS, критически важна поддержка алгоритмов переключения контекста по аппаратным событиям в детермитированное время, втч «быстрые» обработчики прерываний.

                        Мне также кажется, что тот факт, что в данном решении такая частная задача, как вызов сервисных функций, решена через механизм программных прерываний, не делает систему ни лучше, ни хуже — это все равно, что спорить о том, какой способ передачи параметров лучше при вызове подпрограмм в модифицируемой памяти — класть их в стек или «под себя».

                        Для сравнения можно взять ChibiOS и посмотреть, например, на ее краткую документацию (даже не на код) — идеологию, организацию модулей, API итд
                          –1
                          Она делает свое дело, экономит время, запускает программы и предоставляет им API.

                          Конечно, ее можно наворотить при желании и наличи времени.

                          А если я делаю конкретный аппарат и многопоточность мне не нужна?

                          Кроме того, всегда можно (даже на уровне программы пользователя) включить свое многозадачное ядро, например, как в uC/OS и переключать задачи, как захочется.

                          Можно даже uC/OS запустить с карты памяти как программу пользователя, проверял.

                          А ОС бывают и однозадачные. Не так ведь давно был анонс, что «iOS теперь работает в настоящем многозадачном режиме, може даже выводить несколько окон на экран и все они будут работать».
                          Хотя железо ARM процессоров уже давно позволяет использовать до 32 (кажется) программ по 1 Мегабайту каждая одновременно, причем, они могут быть скомпилированы для работы, скажем, в адресе 0x20000000 каждая, а загружены в разные адреса, менеджер памяти сделает так, что программы и не будут подозревать, где они находятся.

                          Пока я не видел таких систем. Настоящих.

                            0
                            Анатолий, я же не говорю, что Ваш продукт — плохой. Я говорю, что он больше похож на оболочку, чем на ОС.

                            Насчет «многозадачность мне не нужна» — если Вам нужны прерывания — вам в 99% случаев нужна и многозадачность. Вопрос в парадигме реализации обработки системой асинхронных событий (а физический мир всегда асинхронен по отношению к работающей МК системе) — то есть если нет встроенных средств поддержки многозадачности ИЛИ нужна оперативная реакция на прерывания с лимитированным временем ответа и джиттером — тогда да, ограничиваемся просто обработчиком.
                            Если же ядро такие средства имеет, и величина латентности/джиттера допустима — строим на основе потоков и обмена сообщениями.

                            Последний способ гораздо менее привязан к конкретной аппаратуре, и соответственно, более понятен, гибок, переносим. Заметьте, что подавляющее большинство периферийных устройств современных SoC имеют встроенные аппаратныее средства, как раз позволяющие работать с ними с заметной латентностью.

                            Насчет iOS — имеется в виду «пользовательская» однозадачность — то есть в один момент времени только одно приложение может иметь интерактив с пользователем (показывать ему свой экран и принимать от него события). Внутри системы процессов может быть множество — иначе невозможно было бы ни пакетами по сети обменяться, ни музыку в фоне послущать.

                            Насчет управления памятью для RTOS — под этим редко подразумевается виртуализация и/или защита памяти — в отличие от больших ОС, все процессы RTOS априори а) дружественны друг другу, т.к. системы реального времени обычно замкнутые — в них нельзя загрузить и запустить произвольный процесс, и б) отдельные процессы представляют собой части одного и того же программного модуля, соответственно вопросы загрузки и настройки адресов в большинстве случаев тоже отпадают. Кроме того, управляющие системы реального времени желательно строить с неизменяемым сегментом кода для увеличения детерминированности поведения при обработке непрогнозируемых отказов аппаратуры (например, срабатывании вотчдога или пропадания питания в произвольный момент)
                          +2
                          Не даром марсоход Curiosity бороздит просторы Марса под управлением RT системы uCOS фирмы Micrium.

                          Пруф есть? А то WindRiver оказывается фигню пишет, что на каком-то vxWorks Curiosity работает )
                            0
                            С сайта micrium.com взял, но кто управляет колесами, не вполне ясно, так что, возможно, что Ваше замечание правильное. Но Micrium uC/OS-II на Марсе есть, это факт. По крайней мере, управляет аналитическими лабораториями SAM.

                            www.micrium.com/curiosity
                              0
                              Из Вашей ссылки следует, что Wind River's VxWorks тоже лабораторией управляет, а не колеса крутит (дались мне эти колеса).

                              Wind River's VxWorks Powers Mars Science Laboratory Rover, Curiosity — See more at: www.windriver.com/news/press/pr.html?ID=10901#sthash.WqzfkXoq.dpuf
                              0
                              можно здоровую критику?

                              . . .
                              ;----	первый способ
                              	LDR      r2, text1	; загружаем адрес текста 1 в регистр r2
                              . . .
                              
                              text1	DCD	txt		; содержит адрес "Hello"
                              . . .
                              
                              txt	DCB	 "Hello",0	; содержит буквы H, e, l, l, o и 0
                              


                              помоему конструкция излишне сложная… можна написать проще:
                              . . .
                              ;----	первый способ
                              	LDR      r2, =txt	; загружаем адрес txt в регистр r2
                              . . .
                              
                              txt	DCB	 "Hello",0	; содержит буквы H, e, l, l, o и 0
                              

                              то есть промежуточная константа text1 просто не нужна!
                                +1
                                Можно любую критику, всегда полезно.
                                Согласен с Вашей правкой.
                                Я этот пример сам не писал, это был текст Hello World на языке C.
                                В ADS1.2 подвел курсор к файлу Hello.c, нажал правую кнопку мыши, выбрал «дизассемблировать». Вот и получил тот самый текст на Ассебмлере. Далее, его можно править вручную, заодно проверить можно, насколько эффективно работает компилятор с языка C.

                                Для RT-210 всё еще проще. Там программа пользователя загружается вниз памяти (0x20000000) и вызывается как подпрограмма. Не надо указывать никаких лишних адресов, как в StartOS.

                                Текст программы:
                                void Main(void)
                                {
                                   Print_String (20, 150, "Hello, World!");
                                }
                                


                                В проект надо только включить второй файл, StartOS.c с определениями функций. Если на него не смотреть, то он вообще не отвлекает внимание от главного кода проекта.

                              Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                              Самое читаемое