Книга по работе с WinAVR и AVR Studio / AVR_09-2010

Книга по работе

Роман Абраш

с WinAVR и AVR Studio

г. Новочеркасск

E-mail: arv@radioliga.com

«Мелочи», вроде способа описания функций-обработчиков пре-

Продолжение. Начало в №1-8/2010

рываний можно даже и не упоминать:

МИГРАЦИЯ ПРОГРАММ

// Обработка прерывания по переполнению таймера 0 в CVAVR

В этой главе рассматриваются основные проблемы, связанные

interrupt [TIM0_OVF] void timer0_ovf_isr(void){

с миграцией проектов программ для микроконтроллеров, даются

TCNT0=0x10;

общие рекомендации по их преодолению.

}

Под миграцией понимаются два процесса:

// Обработка прерывания по переполнению таймера 0 в WinAVR

1. Имеется программа для одного компилятора, требуется адап-

тировать ее для другого.

ISR (TIMER0_OVF_vect){

2. Имеется программа для одного микроконтроллера, требует-

TCNT0=0x10;

ся адаптировать ее для другого.

}

Первая ситуация имеет место в случае перехода программиста

Вывод, к сожалению, неутешительный: чтобы выполнить миг-

с одной системы программирования на другую – например, с плат-

рацию проекта с одного компилятора на другой, необходимо вы-

ного компилятора CVAVR на бесплатный WinAVR. Несмотря на по-

полнить следующие шаги, проверяя результат пробной компиляци-

стоянно муссируемую тему о кроссплатформенности языка Си, о

ей проекта:

стандартах этого языка и т.п. еще никому не удавалось просто взять

1. Проверить, имеются ли в наличии использованные в исход-

программу, написанную для одной версии компилятора, и переком-

ном тексте подключаемый файлы, доступны ли указанные для них

пилировать ее другим компилятором – всегда находятся какие-то

каталоги. При необходимости заменить или изменить их на те, ко-

препоны, требующие вмешательства.

торые являются соответствующими аналогами для нового компи-

Связано это отчасти с тем, что каждый производитель программ-

лятора. Например, для WinAVR характерно использование #include

ных средств самостоятельно решает, какому стандарту Си соот-

<avr/io.h>, в то время как для многих других компиляторов исполь-

ветствовать, а в вопросах, не затрагиваемых стандартами, вообще

зуется #include <io.h>.

царит полная анархия.

2. Найти и изменить имена всех функций исходного проекта,

Однако, влияние языка высокого уровня все-таки велико: уси-

для которых существуют соответствующие аналоги в новом компи-

лия для миграции между различными компиляторами относитель-

ляторе. Например, функция задержки на несколько микросекунд

но мало′. Обычно бывает достаточно изменить имена некоторых

для CVAVR delay_us() имеет аналог в WinAVR с идентификатором

функций и/или макросов, а так же имена каталогов и подключае-

_delay_us().

мых файлов. Например, для упомянутого CVAVR константа в памя-

3. Найти и модифицировать в соответствии с особенностями

ти программ определяется при помощи ключевого слова flash:

нового компилятора все описания констант, переменных, макросов

и функций, специфичных для старого компилятора. Например, ра-

flash unsigned int var;

нее рассмотренные особенности, связанные с прерываниями,

в то время как в WinAVR для этой цели служит макрос

EEPROM и т.п.

PROGMEM:

4. Проверить (возможно, с использованием отладчика) коррек-

тность алгоритма программы, полученной после всех предыдущих

PROGMEM unsigned int var;

этапов. В случае неверной работы обратить внимание на перемен-

Несколько больше проблем возникает с теми местами програм-

ные типа char, режимы оптимизатора и т.п.

мы, которые реализуют работу с такими «переменными». В WinAVR

Увы, для выполнения всех этих рекомендаций во многих случа-

для чтения константы, описанной в памяти программ, используется

ях недостаточно знания особенностей только одного компилятора…

специальный макрос, в то время как многие другие компиляторы

Миграция программы между разными типами микроконтрол-

выполняют необходимые операции автоматически. Сравните:

леров может потребоваться как по желанию разработчика, так и

без, например, в случае снятия с производства устаревшей модели

// участок программы CVAVR

микроконтроллера.

flash unsigned int var = 12;

Когда фирма Atmel снимает модель контроллера с производ-

for (int i = 0; i < var; i++)

ства, то всегда предлагает ей адекватную (лучшую) модель. В этом

// аналогичный участок для WinAVR

случае публикуется специальный файл-рекомендация по миграции,

в котором изложены все основные отличия между старой и новой

PROGMEM unsigned int var = 12;

моделями, и даются советы по адаптации программ. Если же раз-

for (int i = 0; i < pgm_read_word(&var); i++)

работчик принимает решение о замене микроконтроллера другим,

Разница, как видите, заметная, хотя принципиально переделка

это может быть связано с различными причинами, и проблем с миг-

несложная. Аналогичная ситуация возникает и при работе с данны-

рацией возникает больше.

ми, сохраняемые в EEPROM: WinAVR для этих целей так же ис-

Если исходный и новый микроконтроллеры имеют аналогичные

пользует макросы-функции, а коммерческие компиляторы позво-

наборы периферийных устройств, или новый имеет более разви-

ляют просто использовать значение «переменной», описанной в со-

тую периферию – миграция практически не вызывает проблем.

ответствующей памяти.

Максимум, что может потребоваться – это изменить идентифика-

Ситуация осложняется и другими «нюансами», связанными,

торы, соответствующие регистрам управления периферией или

например, с тем, как по умолчанию компилятор трактует тип char –

битам этих регистров. Например, в некоторых моделях микроконт-

как число со знаком или без. Этот, малозначительный на первый

роллеров регистр управления АЦП имеет идентификатор ADCSRA,

взгляд, факт может принести немало хлопот при отладке програм-

но в некоторых он видоизменен на ADCSR0A. Такие несоответствия

мы. Ответьте, какое значение получит переменная var после вы-

устраняются элементарно – на каждое неверное описание компи-

полнения этого цикла:

лятор отреагирует сообщением об ошибке.

Больше проблем может принести ситуация, когда новый мик-

int var = 0;

роконтроллер имеет существенные отличия в периферии. В этом

for (char i=250; i > 0; i++) var++;

случае часто помогает лишь полная переделка всей программы.

Увы, дать правильный ответ, не вспоминая об «истинном» типе

Например, если исходная программа была написана для микрокон-

char, невозможно: если компилятор считает его числом без знака,

троллера с тремя аппаратными таймерами, а требуется перенести

то var = 6, а если со знаком, то var будет равно 0.

ее на контроллер всего с двумя – это может быть очень серьезной

5 5

Радиолюбитель – 09/2010

проблемой! Не меньшей проблемой может быть разница в объеме

Особенности языка Си

памяти программ и/или ОЗУ.

GCC полностью реализует требования стандартов, с которыми

Дать осмысленные рекомендации для всех возможных вариан-

заявлена совместимость. Кроме этого в реализации С поддержи-

тов не представляется возможным, но, как правило, без проблем

ваются некоторые возможности, определенные стандартом только

переносятся программы между контроллерами одного семейства

для С++. То есть программист может использовать некоторые воз-

со сходными параметрами: с atmega8 на atmega88 или atmega48, с

можности, не свойственные классическому С, достигая своих це-

attiny13 на attiny25; почти всегда возможен перенос с «младшего»

лей с меньшими затратами. Однако при этом следует помнить, что

микроконтроллера на «старший»: с attiny25 на atmega48, с atmega8

получаемые таким образом исходные тексты могут оказаться не-

на atmega16 и т.д. Перенос программ со «старшего» семейства кон-

совместимы с другими компиляторами, реализующими только стан-

троллеров на «младшее» почти всегда невозможен или сильно зат-

дартные возможности.

руднен: маловероятно, что программа для atmega16 будет адапти-

рована для attiny2313. Невозможен принципиально перенос про-

Объявление и инициализация переменных

грамм, использующих уникальные особенности архитектуры отдель-

Допускается использовать символ доллара «$» в именах пере-

ных микроконтроллеров, например программа, написанная для

менных и функций. Однако это может сделать программу не совме-

attiny15 (достаточно «слабого» микроконтроллера) и использующая

стимой с другими компиляторами.

его аппаратный синтезатор частоты для формирования ШИМ, ни-

При описании переменных можно использовать присваивание

когда не сможет быть перенесена на гораздо более мощный микро-

им начальных значений не только в виде констант, но и вычисляе-

контроллер atmega16, в котором отсутствует такой синтезатор.

мых на основе значений других переменных. То есть допускается

такое определение:

СПРАВОЧНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

foo (float f, float g)

Информация для этого раздела собрана из различных источ-

ников, в том числе получена при переводе различной документа-

{

ции и сообщений на форумах, структурирована и снабжена автор-

float beat_freqs[2] = { f-g, f+g };

скими комментариями и пояснениями. Большая часть информации

/* ... */

о компиляторе WinAVR GCC и стандартных библиотечных функци-

}

ях, являющихся его неотъемлемой частью, получена из оригиналь-

Интересной возможностью является объявление массивов с вы-

ной документации, входящей в его комплект.

числяемым в процессе выполнения программы размером:

По материалам различных Интернет-форумов собраны наибо-

FILE *

лее часто задаваемые вопросы и приведены ответы на них.

concat_fopen (char *s1, char *s2, char *mode)

AVR-GCC

{

Аббревиатура GCC расшифровывается как GNU Compiler

char str[strlen (s1) + strlen (s2) + 1];

Collection, что можно перевести как Коллекция Компиляторов по

strcpy (str, s1);

лицензии GNU, т.е. свободно распространяемое бесплатное про-

strcat (str, s2);

граммное обеспечение. Иначе говоря, GCC – это семейство бес-

return fopen (str, mode);

платных компиляторов.

}

GCC поддерживает множество платформ, в том числе микро-

Предусмотрена возможность выборочной инициализации эле-

контроллерных, практически все языки программирования (от ас-

ментов массива. Например, описывается массив из 10 элементов,

семблера до Java), есть версии, работающие во всех известных

в котором только 5-й и 10-й элементы должны быть проинициали-

операционных системах.

зированы определенными значениями, а остальные могут иметь

В этой книге под GCC подразумевается только компилятор С

значение по умолчанию (т.е. 0). Чтобы не писать лишнего, допуска-

для платформы AVR, запускаемый в операционной системе семей-

ется использовать такую форму инициализации:

ства Win32 – версия, получившая название avr-gcc. Особенности

int arr[10] = {[4]=15, [9]=25};

GCC для других платформ, операционных систем и языков могут

упоминаться, но подробно не рассматриваются.

Это будет эквивалентно следующей традиционной записи:

Общие сведения о GCC для AVR

int arr[10] = {0,0,0,0,15,0,0,0,0,25};

GCC – это компилятор консольного типа, т.е. основная работа с

Отдельно стоит отметить, что порядок выборочной инициали-

ним осуществляется через ввод большого количества параметров

зации может быть произвольным, т.е. сначала можно проинициали-

командной строки. Далее будет рассмотрена часть параметров, спе-

зировать 7-й элемент массива, а затем первый:

цифичных для платформы AVR.

int arr[10] = {[6]=15, [0]=25};

GCC – универсальный компилятор, поддерживающий не толь-

ко язык Си, но и ассемблер и расширения С++. Характерно, что

Предусмотрен упрощенный вариант инициализации диапазо-

компилятор самостоятельно определяет тип языка исходного тек-

на элементов массива одинаковыми значениями:

ста (по расширению файла) и осуществляет «невидимый» запуск

int arr[10] = {[0 ... 4]=15}; // первые 5 элементов имеют значение 15

соответствующего модуля, являющегося дополнением к нему. Та-

кими дополнениями может быть С или С++ препроцессор, компиля-

При инициализации структур так же можно осуществить выбо-

тор ассемблера и т.п.

рочную инициализацию их полей:

Компилятор генерирует в результате своей работы либо ассем-

struct point { int x, y; };

блерный файл, либо завершенный объектный файл. Каждый от-

дельный модуль компилируется в отдельный объектный файл. Для

point pt = {.y = 10 }; // поле .x остается инициализированным по

объединения объектных файлов в загружаемый образ или конеч-

умолчанию

ный объектный файл проекта служит компоновщик. Этот подход

Точечную нотацию для обращения к полям инициализируемой

характерен для любых компиляторов, GCC не исключение.

структуры можно использовать и в том случае, если инициализиру-

Традиционно для упрощения и автоматизации процесса компи-

ется массив структур, причем делать это можно выборочно:

ляции и компоновки проекта, а так же для ряда вспомогательных

struct point { int x, y; };

задач, используется утилита make, для которой на специальном

скриптовом языке описывается «программа» действий по сборке

point ptarray[10] = {[3].y = 12, [4].x = 2};

проекта. В комплект WinAVR она включена, однако здесь не рас-

Допускается определять структуры, не содержащие полей:

сматривается, т.к. большинство выполняемых ею функций реали-

struct empty {

зуется в интерактивном виде при помощи графической среды раз-

работки AVR Studio.

};

5 6

Радиолюбитель – 09/2010

Разрешено определение объединения (union) без ключевого

progmem

слова typedef:

Атрибут для переменной, указывающий на то, что переменная

на самом деле есть константа, размещенная в памяти программ.

union foo { int i; double d; };

Пример:

int x;

double y;

char str[] __attribute__ ((progmem)) = “Строка в памяти программ”

union foo u;

/* ... */

deprecated

u = (union foo) x; // равносильно u.i = x

Атрибут для переменной типа или функции для указания о том,

u = (union foo) y; // равносильно u.d = y

что соответствующий объект не должен использоваться в текущем

файле. Это может быть необходимо, если, например, переменная

Расширения операторов

введена лишь для совместимости с другими версиями программы,

Синтаксис некоторых операторов расширен по сравнению со

или же в будущем должна быть удалена. Компилятор выводит пре-

стандартом Си. Например, в операторе switch можно использовать

дупреждение с указанием на строку программы в которой происхо-

для case диапазон значений:

дит обращение к переменной с этим атрибутом. Например, компи-

лятор выведет предупреждение на вторую строку следующего кода:

switch(x){

case 0 :

// обработка одного значения break;

extern int old_var __attribute__ ((deprecated));

case 1 ... 5: // обработка диапазона значений

int new_fn () { return old_var; }

}

Программист должен выделять троеточие пробелами, иначе это

section

может быть интерпретировано неверно, если значения диапазона

Формат атрибута следующий:

представляют собой числа.

section(“имя секции”), где имя секции – имя любой опреде-

Допускается сокращенная запись оператора ?:

ленной секции памяти.

Атрибут указывает, что переменная должна размещаться в

x ? : y

указанной секции. Обычно переменные размещаются в секциях

Результатом этого выражения будет x, если x не равно 0, и y

.data или .bss. Программист может разместить переменную в

в противном случае, т.е. сокращенная запись эквивалентна сле-

любой иной секции, главное, чтобы эта секция была определена

дующей:

заранее. Пример:

x ? x : y

struct duart a __attribute__ ((section («DUART_A»))) = { 0 };

Пользоваться расширениями следует с осторожностью. Т.к. по-

struct duart b __attribute__ ((section («DUART_B»))) = { 0 };

лучаемый текст программы может быть несовместим с другими

char stack[10000] __attribute__ ((section («STACK»))) = { 0 };

компиляторами.

int init_data __attribute__ ((section («INITDATA»))) = 0;

Данный атрибут применим к переменным и функциям.

Атрибуты

Атрибут – это особый символ, связанный с определенным объек-

alias

том (переменной, функцией или типом) и определяющий особенно-

Формат атрибута следующий:

сти работы компилятора с этим объектом. Атрибут указывается при

alias(“имя функции”), где имя функции – любое ранее опре-

помощи специального ключевого слова __attribute__, за которым

деленное имя функции.

следует собственно список атрибутов, заключенный в двойные круг-

Атрибут позволяет назначить новое имя (псевдоним) для функ-

лые скобки:

ции. Следующий пример показывает, как при обращении к функ-

__attribute__ ((список_атрибутов))

ции demo() будет происходить вызов функции __foo():

Список атрибутов может состоять из одного или нескольких

void __foo () { /* Do something. */; }

идентификаторов атрибутов, часто в качестве таких идентифика-

торов используются макросы. В некоторых случаях используется

void demo () __attribute__ ((weak, alias («__foo»)));

макрос-подобная форма идентификатора, т.е. идентификатор с круг-

лыми скобками, внутри которых указан какой-либо параметр. Не-

weak

сколько идентификаторов разделяются запятыми. Допустим и пус-

Атрибут, ограничивающий видимость функции или ее псевдо-

той список идентификаторов, такое назначение атрибута попросту

нима текущим модулем.

игнорируется.

Для различных объектов определены различные наборы допу-

always_inline

стимых атрибутов, хотя некоторые атрибуты могут назначаться и

Атрибут, указывающий, что функция всегда должна быть встра-

разным объектам, например, атрибуты для типов и переменных в

иваемой (inline). Обычно, пока не включена оптимизация, помечен-

своем большинстве не разделяются.

ные ключевым словом inline функции не будут таковыми. Более

того, они будут включены в код лишь в том случае, если оптимиза-

packed

тор сочтет это необходимым в конкретном контексте программы.

Атрибут для переменной (или типа), определяющий, что пере-

Указание же атрибута always_inline гарантирует, что функция все-

менной должно быть выбрано минимально возможное простран-

гда будет встроена в код.

ство памяти. Пример:

nacked

int arr[10] __attribute__ ((packed));

Атрибут, указывающий компилятору, что для функции не тре-

буется генерировать код пролога и эпилога, программист обязан

unused

самостоятельно выполнить необходимые действия.

Атрибут для переменной, указывающий, что переменная мо-

жет быть неиспользована в тексте программы. Для определенных с

noreturn

таким атрибутом переменных GCC не выводит предупреждений.

Атрибут, указывающий, что функция никогда не возвращает

Пример:

управление.

Определено несколько функций, не возвращающих управле-

int some __attribute__ ((unused));

ние, например abort() или exit(). Эти функции «знакомы» компиля-

тору. Но программист может определить и свои функции аналогич-

ного поведения при помощи атрибута noreturn. В этом случае ком-

5 7

Радиолюбитель – 09/2010

пилятор генерирует максимально оптимальный код, в котором не

Выходной формат

производится формирование эпилога, т.е. восстановления стека,

Группа опций компилятора, определяющих его поведение.

освобождения локально выделенной функцией памяти и собствен-

но, инструкция RET, завершающей код любой функции.

-с

Примечание: функции, не возвращающие управление, не дол-

Компилировать файлы исходных текстов, но не выполнять их

жны возвращать какое-либо значение, т.е. должны иметь тип void.

компоновку в объектный модуль. При этом генерируются объект-

ные файлы для каждого файла с исходным текстом, результирую-

Типы поддерживаемых GCC файлов

щие файлы имеют расширение .o. Файлы, тип содержимого кото-

Как было сказано ранее, GCC автоматически распознает тип

рых не определен по их расширению, игнорируются.

содержимого файла по его расширению и выполняет соответству-

ющие этому типу действия. Всего поддерживается более 40 типов

-S

файлов. В таблице 2 перечислены большинство из них с кратким

Прекратить компиляцию на этапе получения ассемблерного

описанием, жирным шрифтом выделены актуальные для программ

текста. При этом для каждого файла с исходным текстом генериру-

на Си для AVR.

ется ассемблерный файл с расширением .s, генерация объектного

файла не осуществляется. Файлы, тип содержимого которых не

Таблица 2

определен по их расширению, игнорируются.

Расширение файла

Описание

-E

Исходный текст на С, подлежащий обработке

.c

Прекратить компиляцию после завершения работы препроцес-

препроцессором

сора. Генерация выходных файлов не происходит – результат на-

Исходный текст на С, не подлежащий обработке

.i

правляется в поток стандартного вывода. Файлы, тип содержимого

препроцессором

которых не определен по их расширению, игнорируются.

.ii

Исходный текст на С++, не подлежащий

обработке препроцессором

Диалект С

.m

Исходный текст на Objective-C, подлежащий

Группа опций, определяющих степень совместимости компиля-

обработке препроцессором

тора с различными версиями стандарта Си.

.mi

Исходный текст на Objective-C, не подлежащий

обработке препроцессором

-ansi

.M, .mm

Исходный текст на Objective-C++, подлежащий

Опция включает поддержку стандарта ANSI-C, для программ

обработке препроцессором

на Си это означает поддержку стандарта ISO C90. Опция отклю-

.mii

Исходный текст на Objective-C++, не подлежащий

чает некоторые расширения GCC, например, поддержку ключе-

обработке препроцессором

вых слов asm или typeof, однако __asm__ и __typeof__ и другие

.h

Заголовочный файл для С, С++, Objective-C или

аналогичные ключевые слова-синонимы продолжают функциони-

ровать.

Objective-C++

.cc, .cp, .cxx, .cpp, .CPP, c++, .C

Исходный текст на С++, подлежащий обработке

-std

препроцессором

Опция позволяет выбрать поддерживаемый стандарт языка.

.H, .hh, .hp, .hxx, hpp, .HPP,

Заголовочный файл для С++

Полный формат опции следующий:

.h++, .tcc

-std=<ключ>, где ключ – это один из указанных в таблице 3,

Исходный текст на фортране, не подлежащий

.F, .for, .FPP

выделенная жирным опция принимается по умолчанию, если опция

обработке препроцессором

–std не указана.

.f90, .f95

Исходный текст на фортране-90/95, не подлежащий

обработке препроцессором

Таблица 3

.F90, .F95

Исходный текст на фортране-90/95, подлежащий

Kлюч

Значение

обработке препроцессором

с89, iso9899:1990

ISO C90 (то же самое, что и опция –ansi

.ads, .adb

Исходный текст модуля на языке Ада

iso9899:199409

ISO C90 в редакции с поправкой №1

.s

Исходный текст на ассемблере

c99, c9x, iso9899:1999,

Исходный текст на ассемблере, подлежащий

ISO C99 (пока поддерживается не в полном объеме)

.S, .sx

iso9899:199x

обработке препроцессором

gnu89

ISO C90 с расширениями (включая некоторые расширения

С99)

Опции командной строки

ISO C99 плюс расширения GNU. Эта опция станет

Количество параметров командной строки для GCC вообще

gnu99, gnu9x

умалчиваемой, когда С99 будет полностью поддерживаться

огромно и составляет значительно больше сотни! К счастью, мно-

GCC

гие из этих параметров не актуальны для платформы AVR. Часть

опций подставляется автоматически при использовании AVR Studio

(например, подключение библиотек, установка входного и выход-

Предупреждения компилятора

ного имени файла, указание путей поиска файлов и т.п.), поэтому

Группа опций компилятора, позволяющих управлять выводом

здесь будут рассмотрены лишь те опции, которые программист дол-

предупреждений компилятора. Предупреждение обычно выводит-

жен при необходимости задавать самостоятельно. Опции, специ-

ся в том случае, если в тексте имеется программная конструкция,

фичные для расширения С++, не рассматриваются подробно, лишь

не являющаяся ошибочной по синтаксису языка, но могущая при-

упоминаются при необходимости.

вести к ошибке во время исполнения программы при определен-

Важно, что параметры командной строки для GCC регистро-

ном стечении обстоятельств.

зависимы, т.е. верхний и нижний регистр символов различается.

Многие особенности генерации предупреждений управляются

Большое количество опций, начинающихся с –f или –W, имеют

при помощи опций-переключателей (например, начинающихся с –

2 формы: положительную и отрицательную, т.е. первая включает

W). Для этих опций во многих случаях придется использовать «не-

какой-то режим, а вторая – отключает его. Например, для «поло-

гативную» форму, чтобы отключить определенный вид предупреж-

жительной» опции –ffoo ее «антипод» записывается с приставкой

дений.

«no-», т.е. –fno-foo. Далее упоминается лишь одна из этих форм:

GCC поддерживает более 100 опций управления предупрежде-

та, которая не принята компилятором по умолчанию.

ниями компилятора. Формат книги не позволяет рассмотреть их все,

Далее рассматриваются все опции, удовлетворяющие вышепе-

поэтому рассмотрена только часть, по мнению автора, наиболее

речисленным условиям и оговоркам, по функциональным группам.

ходовых.

5 8

Радиолюбитель – 09/2010

-fsyntax-only

-Wmain

Опция вынуждает компилятор контролировать только синтак-

Опция вызывает вывод предупреждения, если определение

сис, ничего более.

функции main() вызывает подозрения. Считается, что функция main()

должна возвращать значение типа int и не иметь аргументов.

-pedantic

Примечание: для платформы AVR данное требование к функ-

Опция включает проверку на соответствие всем расширениям

ции main() бессмысленно.

выбранного стандарта. Не следует ожидать, что будет проведена

проверка на соответствие всем требованиям стандарта – это не-

-Wmissing-braces

верно. Проверка происходит лишь на соответствие тем возможно-

Опция вызывает вывод предупреждения, если инициализация

стям, которые выбранный стандарт требует проверять.

многомерного массива осуществляется без должного количества

фигурных скобок, например, в подобном случае:

-w

int a[2][2] = { 0, 1, 2, 3 };

// есть предупреждение

Опция запрещает вывод всех сообщений об ошибках.

Не рекомендуется использовать ее без необходимости.

int b[2][2] = { { 0, 1 }, { 2, 3 } };

// нет предупреждения

-Wno-import

-Wparentheses

Опция блокирует вывод предупреждений о директиве #import

Опция вызывает вывод предупреждения, если есть подозре-

ние на отсутствие скобок или на неверное вложение операторов.

-Wchar-subscripts

Например, следующие операторы могут вызывать такое предуп-

Опция включает вывод предупреждения, если элемент масси-

реждение:

ва имеет тип char. Это делается для того, чтобы предупредить рас-

x<=y<=z

пространенную ошибку программистов, связанную с тем, что они

забывают о том, что во многих случаях тип char – это число со

if (a)

if (b)

знаком.

foo ();

-Wcomment

else

bar ();

Опция включает вывод предупреждения всякий раз, когда внут-

ри многострочного комментария, начинающегося с «/*» встречает-

Первый пример эквивалентен (x<=y ? 1 : 0) <= z, однако есть

ся снова символ начала такого комментария (т.е. снова «/*»); или

подозрение, что программист надеялся получить иной результат.

когда в однострочном комментарии «//» встречается символ слия-

Во втором случае может оказаться, что программист надеялся, что

ния строк «\»

else относится к верхнему оператору if(a), а не к if(b), как действи-

тельно считает компилятор.

-Wformat

Опция, включающая проверку соответствия строки-формата

-Wsequence-point

типам передаваемых переменных для вывода в функциях семей-

Опция вызывает вывод предупреждения, если встречается кон-

ства printf() и scanf().

струкция, допустимая синтаксически, но есть подозрение о том, что

Опция имеет много дополнительных вариантов, которые могут

последовательность вычислений нарушена. Как известно, синтак-

использоваться для выключения некоторых предупреждений, если

сис Си допускает весьма витиеватые конструкции, чрезмерное ув-

глобально включена опция –Wformat.

лечение которыми может создать неоднозначности, например:

-Wno-format-extra-args – выключает предупреждение, если в

a = a++;

списке выводимых переменных больше значений, чем указано в

строке формата. Стандарт Си подразумевает, что лишние значе-

a[n] = b[n++];

ния будут отброшены.

a[i++] = i;

-Wno-format-zero-length – выключает предупреждение, если стро-

Примечание: всегда есть возможность реализовать тот же алго-

ка формата имеет нулевую длину. Стандарт Си допускает пустую

ритм без неоднозначных или запутанных конструкций. Наличие

строку формата.

предупреждения – верный признак плохого стиля программирова-

ния. Ошибочно считать, что уровень программиста определяется

-Winit-self

его способностью писать код, с трудом разбираемый даже компи-

Опция включает вывод предупреждения, если переменная в

лятором.

момент описания инициализируется собственным значением, т.е.

так:

-Wall

Опция, активирующая все ранее рассмотренные опции генера-

int some = some;

ции предупреждений (исключая те опции, которые отменяют опре-

Опция действует только в том случае, если включена опция –

деленные предупреждения).

Wuninitialized, которая в свою очередь включается только при вклю-

По умолчанию всегда используется при компиляции из AVR

ченной оптимизации.

Studio, поэтому программист может добавлять лишь негативные

опции для отключения части предупреждений.

-Wimplicit-int

Оптимизация

Опция вызывает вывод предупреждения, если для переменной

не определен тип, т.е. происходит присвоение типа int по умолчанию.

Опции управления оптимизацией позволяют выбрать те или

иные возможности компилятора по уменьшению размера генери-

-Wimplicit-function-declaration

руемого кода и(или) уменьшению времени его исполнения. Как пра-

Опция вызывает вывод предупреждения, если функция исполь-

вило, требуется получить максимально быстрый код минимального

зуется до того, как определена.

размера. Гибкость GCC в плане оптимизации очень высока: он под-

Имеется сходная опция -Werror-implicit-function-declaration, кото-

держивает более сотни различных опций. Как правило, необходи-

рая вместо предупреждения в этом случае выводит сообщение об

мости в столь тонкой и тщательной настройки оптимизатора нет,

ошибке. Негативный вариант опции -Werror-implicit-function-

тем более что есть ряд опций, оптимально объединяющих другие

declaration не поддерживается.

опции для достижения определенных целей.

В эту группу включены так же опции, позволяющие осуществить

-Wimplicit

дополнительную оптимизацию кода, но уже не за счет оптимизато-

Опция, объединяющая действие двух опций сразу: -Werror-

ра, а за счет осознанного желания программиста отказаться от ка-

implicit-function-declaration и -Wimplicit-int.

ких-либо возможностей для этого.

5 9

Радиолюбитель – 09/2010

-O или –O1

#define debug 1

Первый уровень оптимизации. Компилятор пытается предпри-

нять действия, которые уменьшают объем кода и время его испол-

#define clock 1000

нения, но не требуют при этом длительного компилирования.

Примечание: имя макроса отделяется от опции минимум од-

ним пробелом.

-O2

Второй уровень оптимизации. Компилятор использует почти все

-U

средства оптимизации, кроме «развертывания» циклов и встраи-

Опция, отменяющая определение любого макроса: встроенного в

вания inline-функций. По сравнению с –O1 процесс компиляции длит-

GCC или определенного директивой –D. Формат опции следующий:

ся существенно дольше, но генерируемый код обладает большей

-U <имя> - макрос <имя> перестает существовать для препро-

производительностью.

цессора.

Примечание: имя макроса отделяется от опции минимум од-

-O3

ним пробелом.

Третий уровень оптимизации. Компилятор применяет все

средства оптимизации для получения максимально быстрого

Ассемблер

кода, в том числе использует развертывание циклов и встраива-

Группа опций, которые позволяют указать параметры ассемб-

ние в код inline-функций. Размер генерируемого кода при этом

лера, который вызывается GCC автоматически.

увеличивается.

-Wa

-Os

Опция имеет следующий формат:

Оптимизация по размеру кода. Используются все средства оп-

-Wa,<параметр>

тимизации кроме тех, что приводят к увеличению размера кода. В

Назначение опции – передать ассемблеру указанный после за-

большинстве случаев использование этой опции генерирует опти-

пятой параметр. Если этот параметр содержит запятые, происхо-

мальный код, т.е. компромиссно быстрый и компактный одновре-

дит разбиение его на несколько параметров. То есть при помощи

менно. Нередко этот код оказывается и самым быстрым.

этой опции можно передать сразу несколько параметров, разделив

их запятыми.

-O0

Оптимизация отключена. Компилятор не предпринимает ника-

-Xassembler

ких мер по уменьшению объема кода и по увеличению его произво-

Опция имеет следующий формат:

дительности.

-Xassembler <параметр>

Назначение опции аналогично –Wa: передать параметр компи-

-mno-interrupts

лятору ассемблера. В отличие от –Wa эта опция не может передать

Опция для генерации кода, не совместимого с системой обра-

несколько параметров, для каждой части составного параметра

ботки прерываний. Исключает из генерируемого кода запрещение

следует использовать отдельные опции –Xassembler.

прерываний при изменении указателя стека, уменьшая тем самым

Примечание: параметр отделяется от опции минимум одним

объем кода. В итоге в некоторых случаях возможно получение не-

пробелом.

работоспособного кода в программах с прерываниями.

Эта опция не анализируется GCC, что позволяет передавать

ассемблеру нестандартные команды.

-mcall-prologues

Компоновщик

Опция, указывающая компилятору оформлять код пролога и

эпилога функций в виде отдельных подпрограмм. Итоговый объем

Группа опций для управления процессом компоновки.

кода может при этом уменьшиться, но может возрасти время ис-

полнения программы.

-Wl

Опция, позволяющая передать компоновщику список парамет-

-mno-tablejump

ров точно так же, как –Wa.

Опция, запрещающая компилятору генерировать таблицы пе-

реходов. В некоторых случаях это позволяет уменьшить объем ре-

-Wl,-gc-sections

зультирующего кода.

Вариант использования опции –Wl для передачи компоновщи-

ку параметра -gc-sections. Этот параметр означает, что компонов-

-mint8

щик должен удалить все секции памяти, к которым нет обращения

Опция уменьшения в 2 раза размера всех целых чисел. Таким

из других секций. Это позволяет в некоторых случаях уменьшить

образом, тип int и char будут однобайтными, long – 16-битным, а

объем результирующего кода.

long long – 32-битным. Эта опция противоречит стандартам Си,

однако позволяет получить меньший по объему код с лучшим быс-

Платформа

тродействием.

Группа опций, позволяющих настроить компилятор на поддер-

жку определенной платформы. В настоящей книге рассматрива-

Препроцессор Си

ются только микроконтроллеры AVR в качестве платформы.

Группа опций, управляющих работой препроцессора.

-mcu

-D

Опция указания системы команд микроконтроллера. По умол-

Опция, позволяющая определить «внешний», т.е. не опреде-

чанию автоматически добавляется средой AVRStudio. Формат оп-

ленный внутри текста программы, макрос. Имеется две разновид-

ции следующий:

ности формата этой опции:

-mcu=<тип>, где тип – это обозначение системы команд. Опре-

-D <имя> - определяет <имя> как макрос со значением 1

делено 5 вариантов систем команд:

-D <имя>=<значение> - определяет <имя> как макрос опреде-

avr1 – система команд микроконтроллеров «минимальной» кон-

ленным значением.

фигурации, не имеющих ОЗУ и потому поддерживаемых только

Например:

ассемблером. К их числу относятся, например, AT90S1200, attiny12

-D debug

и другие.

-D clock=1000

avr2 – система команд «классических» AVR с объемом памяти

Эти строки эквивалентны тому, как если бы в первых строках

программ до 8К. Этот набор используется по умолчанию, т.е. если

компилируемого текста программы находились бы следующие ди-

опция –mcu отсутствует. В эту группу микроконтроллеров входят,

рективы:

например, at90s2313, at90s2323, attiny22 и др.

6 0

Радиолюбитель – 09/2010