[1] Apresentação https://docs.google.com/presentation/d/1jJWNR7vEO01Cd0Ebyplv3q27BTxyp119to4XyWh1-BA/edit#slide=id.p
Desenvolvimento de software usando linguagem Assembly para arquitetura cortex A7 e aplicação de conceitos de arquitetura de computadores.
Após a conclusão deste desafio, o estudante deverá ter adquirido as seguintes habilidades:
- Programação em Assembly para um processador baseado na arquitetura ARM;
- Compreensão do conjunto de instruções da arquitetura ARM e sua aplicação de acordo com as necessidades do sistema;
- Capacidade de construir uma biblioteca a partir de um código Assembly;
- Avaliação do desempenho de um código Assembly através da análise do comportamento de sua execução no sistema.
Este projeto tem como principal propósito criar um temporizador capaz de exibir valores numéricos inteiros em um display LCD específico da Orange pi Pc Plus. Para tanto, o controle tanto do processador quanto do display será realizado por meio da linguagem de baixo nível Assembly. Com o intuito de permitir a correta aplicação e execução do código e biblioteca aqui desenvolvidos, abaixo serão apresentados os comandos necessários para tal finalidade.
- O tempo inicial deverá ser configurado diretamente no código.
- 2 botões de controle devem ser usados: 1 para iniciar/parar a contagem e outro para reiniciar a partir do tempo definido.
Com o propósito de criar uma biblioteca que possa ser utilizada posteriormente em conjunto com um programa em linguagem C, é necessário que a função responsável pelo envio de mensagem para o display seja separada em um arquivo de biblioteca (.o). Esta biblioteca deve possibilitar, no mínimo, as seguintes operações:
- Limpar display;
- Escrever caractere;
- Posicionar cursor (linha e coluna).
- Orange Pi Pc Plus
- Cliente SSH
- Acessar a Orange Pi Pc Plus via ssh
- Realizar git-clone deste repositório com o comando: (Se não tiver acesso a internet na placa, baixe o projeto e copie os arquivos da pasta timer)
git clone git@github.com:silas-silas/Timer_Assembly_OrangePI_ARMv7
- Acesse a pasta contendo o temporizador:
cd timer
- Realize a montagem da main.s com:
make
- Se tudo der certo, insira o comando:
sudo ./main
- GDB : Para debugar a execução assembly na Orange Pi Pc Plus.
- CPulator : Usado no inicio para compilar codigos simples em assembly. https://cpulator.01xz.net/?sys=arm
O GDB (GNU Debugger) é uma ferramenta de software livre utilizada para depurar códigos em diversas linguagens, incluindo C, C++, Fortran e Assembly, entre outras. Ele permite a execução do programa em modo de depuração, onde é possível parar a execução em pontos específicos do código, examinar o valor das variáveis, avaliar expressões, observar o comportamento do programa linha a linha e identificar possíveis erros. O GDB é amplamente utilizado por programadores e desenvolvedores de software para facilitar o processo de depuração e melhorar a qualidade do código.
make
Executar o make já deixa o programama pronto para ser executado com GDB, pois já tem os comandos especificos para executar o GDB.
sudo gdb ./main
Após esse comando o GDB irá inicializar, para fazer uso do mesmo há um conjunto de comandos básicos importantes nesse processo, tais como:
lExibe as 10 primeiras linhas do códigobDefine um ponto de parada no momento de debugar o código, é obrigatório especificar onde será o ponto de parada, exemplo :b _start.rInicia a execução do programa e sua depuraçãosExecuta o código linha a linha e os pontos de parada definidosi rExibe os valores e estados atuais dos registradores
Durante o processo de desenvolvimento, por ter poucos conteúdos sobre a placa em especifico (Orange Pi Pc Plus), foi utilizado para ajudar no processo, o livro "Raspberry Pi Assembly Language Programming", o que abstrai para a placa que tinha para o trabalho.
O primeiro problema encontrado foi para fazer o mapeamento da GPIO do fisico para virtual, problema esse que consegui resolver com a syscall sys_mmap2 que é a chamada de sistema com o valor 192, fazendo assim o SO (sistema operacional) mapear a memoria fisica para uma virtual que ele conheça, com acesso ao mapeamento pude controlar os pinos, também fui capaz de fazer um led acender, e posteriormente fazer o mesmo piscar, acendendo e apagando usando o nanosleep para dar um tempo.
Tendo um numero qualquer, por exemplo "177" como conseguir os digitos individuais dele? os digitos seriam "1", "7" e "7". Em sessões tutoriais decidimos usar o método de resto da divisão, para fazer esse processo, e conseguimos separar os digitos em unidade, dezena, centena, e assim por diante. Usei um algoritimo para fazer esse processo e foi usada a instrução sdiv do assembly para ARMv7 para facilitar o processo de desenvolvimento.
O LCD foi a mais complicada, pois tinha muitos detalhes para inicia-lo corretamente, principalmente no quesito de tempo, por fim consegui inicializar o display depois de um bom tempo tentando e com ajuda dos professores que me ajudaram com insight importantes. O que fiz no display depois de inicializar, foi exibir dados e limpa-lo caso fosse necessário, assim cobrindo praticamente todas as funções necessárias para o cumprimento do problema de PBL.
As partes individuais funcionando, e chegou a hora de juntar tudo, e nessa parte o problema veio, pois não tinha tempo para lapidar o código e encontrar possíveis problemas, acabou que não consegui juntar tudo, logo para a apresentação, só mostrei na tela os digitos que conseguia escrever e limpar a tela através de um botão, só para demonstrar que tenho certa proficiência com o controle do display através do assembly.
[1] SMITH, Stephen. Raspberry Pi Assembly Language Programming. Apress, 2019.
[2] GNU DEBUGGER (GDB). GDB: The GNU Project Debugger. 2023. Available on https://www.sourceware.org/gdb/