Software ubiquitärer Systeme 2. Übung

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Max Baumgartner
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1 Software ubiquitärer Systeme 2. Übung Christoph Borchert AG Eingebettete Systemsoftware Informatik 12, TU Dortmund

2 Überblick C++ Crashkurs (Teil 2) MSP430 Architektur Button-Ansteuerung

3 C++-Konzepte (Crashkurs Teil 2) Übersetzungs- und Bindevorgang Präprozessor Vererbung und Mehrfachvererbung Virtuelle Funktionen

4 C++ - Übersetzungsprozess

5 Sourcecode - Präprozessor Zwei Dateiendungen:.cc C++ Source Code.h Header Files mit Definitionen von Datentypen, Konstanten, Präprozessor-Makros etc. Die Endungen sind Konvention, aber nicht zwingend oft z.b. auch.cpp,.hpp o.ä. Header-Files werden mit Hilfe des Präprozessors textuell in.cc-files integriert #include Anweisung: #include <iostream> für System-Headerfiles #include "device.h" für eigene Headerfiles

6 Sourcecode - Präprozessor Weitere Präprozessorfunktionen: Makrodefinition, z.b. für Konstanten: ohne Semikolon am Ende! #define pi #define LCD_BASE 0x0a00 Bedingte Übersetzung: #ifdef DEBUG #endif #ifndef LCD_BASE #define LCD_BASE 0x0a000 #endif Der Präprozessor expandiert Makros im Source Code, fügt Header-Files ein und erzeugt eine neue Textdatei, die der Compiler vorgesetzt bekommt

7 Sourcecode - Präprozessor Wichtige Anwendung für #define und #ifndef: Verhindern von mehrfacher Inklusion von HeaderDateien Header-Dateien dürfen wiederum Header-Dateien inkludieren -> Ringschluss... #ifndef LCD_H #define LCD_H class LCD { /* Hier muesst ihr selbst Code vervollstaendigen */ }; #endif

8 Sourcecode - Compiler Erzeugt aus vom Präprozessor vorverarbeitetem Source Code eine Objektdatei (.o) Diese ist i.a. nicht direkt ausführbar, da noch Referenzen auf Funktionen oder Variablen in anderen Objektdateien enthalten sein können Der Compiler überprüft den Source Code auf Syntaxfehler und erzeugt ggf. Fehlermeldungen (errors) Warnungen (warnings) Eine Objektdatei wird nur bei fehlerfreier Übersetzung erzeugt Warnungen führen nicht zum Abbruch des Übersetzungsvorgangs!

9 Sourcecode - Linker Fasst eine Menge an Objektdateien (.o) sowie ggf. Libraries (.a,.so) zu einem ausführbaren Programm zusammen: Auflösung von Referenzen Sortierung der einzelnen Teile der Objektdateien im Speicherabbild der ausführbaren Datei Normalerweise gibt es zwei Link-Modi: dynamisch: Libraries werden erst zur Zeit der Ausführung des Programms zum Objektcode geladen und Referenzen darin aufgelöst statisch: Libraries werden zur Link-Zeit in ein komplett ausführbares Programm integriert

10 Einfache Vererbung Klasse Derived erbt von Klasse Base Vererbungsoperator : (entspricht extends in Java) Base Derived Base.h: Derived.h class Base { }; #include "Base.h" class Derived : public Base { public: Derived(); ~Derived(); };

11 Mehrfachvererbung Klasse Derived erbt von den Klassen Base1 und Base2: Base2 Base1 Derived Derived.h: #include "Base1.h" #include "Base2.h" class Derived : public Base1, public Base2 { public: Derived(); ~Derived(); };

12 Virtuelle Funktionen Virtuelle Funktionen sind Funktionen einer Basisklasse. Eine abgeleitete Klasse kann sie überschreiben und übernimmt damit die Ausführung der Funktion für ihre Klassenmitglieder. das funktioniert auch mit nicht virtuellen Klassen... Das Besondere an virtuellen Funktionen ist, dass das Objekt selbst weiss, zu welcher abgeleiteten Klasse es gehört und seine zugehörige Klassenfunktion ruft. Nicht jede Funktion ist standardmäßig virtuell, es muss explizit das Schlüsselwort virtual verwendet werden! (im Gegensatz zu Java)

13 Virtuelle Funktionen #include <iostream> class base { public: virtual void display() { cout << Base ; } }; Ausgabe: Derived ohne das virtual vor void base::display(): Base class derived : public base { public: void display() { cout << Derived ; } }; void main() { base *ptr = new derived; ptr->display(); }

14 Virtuelle Destruktoren Es gibt eine Faustregel, die besagt, dass jede Klasse mit virtuellen Funktionen auch einen virtuellen Destruktor haben soll. Da ein nicht virtueller Destruktor nicht gewährleistet, dass abgeleitete Klassen ordnungsgemäß abgebaut werden, kann ein nicht virtueller Destruktor sogar so interpretiert werden, dass der Autor ein Ableiten seiner Klasse nicht vorgesehen hat und wohl auch nicht empfiehlt.

15 Überblick C++ Crashkurs (Teil 2) MSP430 Architektur Button-Ansteuerung

EZ430-Chronos Entwicklungskit von Texas Instruments Display mit 7-Segment- und Spezialanzeigen 5 Bedienknöpfe Sensoren für Luftdruck, 3-Achsen-Beschleunigung, Temperatur und Batteriespannung RF -Funk

16 EZ430-Chronos Entwicklungskit von Texas Instruments Display mit 7-Segment- und Spezialanzeigen 5 Bedienknöpfe Sensoren für Luftdruck, 3-Achsen-Beschleunigung, Temperatur und Batteriespannung RF -Funk im 868MHz-Frequenzband (lizenzfrei) TI CC430F6137 System-on-Chip 16-Bit-Mikrocontroller (MSP430) und Funkchip (CC1101) 27 MHz (max.), bei uns mit 12 MHz 32 KiB Flash, 4 KiB RAM Peripherie: A/D, D/A, SPI, I2C, Timer, UART, Watchdog,...

17 System-on-Chip (hier: msp430f1611) Alle Komponenten auf einem Stück Silizium geringe Produktionskosten

18 CC430F6137 µcontroller

19 MSP430 Speicheraufbau Ein Speicherbereich RAM Flash Peripherie z.b. LCD (0x0a00...) Adressierung in Bytes (8 Bit) oder Words (16 Bit)

20 MSP430-Architektur (CPU) 16 Register zu je 16 Bit R0: Program Counter (PC) R1: Stack Pointer (SP) R2: Status Register (SR) R3: Constant Generator (CG2) R4R15: Allzweckregister 16-Bit ALU 16-Bit-Adressen Zusätzlich: Multiplikatoreinheit RAM, Flash, Memory-Mapped I/O MSP430X: 20 Bit Adressen/Register

21 MSP430 Instruction Set Architecture 27 CPU Instruktionen 24 emulierte Instruktionen (Assembler Makros) 3 stufige Pipeline (Fetch/Decode/Execute) 7 Adressierungsarten Bestimmen Instruktionslänge (16, 32, 48 Bit) Bestimmen Taktzyklen (1-6) der Instruktionen RISC (Reduced Instruction Set Computing) Warum?

22 MSP430-Instruktionsformate Jump Instruktionen Single-Operand (Format II) Instruktionen Double-Operand (Format I) Instruktionen

23 MSP430-Adressierungsarten

24 MSP430-Betriebsmodi 160 µa/mhz 1.0 µa 2.0 µa

25 Überblick C++ Crashkurs (Teil 2) MSP430 Architektur Button-Ansteuerung

26 EZ430-Chronos: Buttons Vier frei definierbare Buttons *, #, Up, Down An GPIO-Pins angeschlossen Nicht entprellt Der Light -Button startet das Hauptprogramm bzw. den Bootloader Darf nicht verändert werden!

27 Pull-Up vs. Pull-Down

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