c - 使用 avr-gcc 在 AVR XMEGA 上的时序循环中不满足内联汇编器约束

Question

我在以 AVR 为目标的 C 中遇到毫秒延迟循环的问题。我在从 Ubuntu 存储库获得的 Linux 上使用 avr-gcc 4.7.0，我也有尝试了新编译的 4.7.2。目标硬件是 XMEGA128A1，目前主频为 2 MHz。

下面的函数经常(但不总是——我在遇到麻烦之前调用了几次这个函数)提示约束:

../common/spin_delay.h:64:9: warning: asm operand 3 probably doesn’t match constraints [enabled by default]
../common/spin_delay.h:64:9: error: impossible constraint in ‘asm’

如果我删除停止编译并出现此错误的特定调用，它也会提示操作数 0、1 和 2。

#define LOOPS_PER_MS ((CPU_CLK_HZ/1000)/4)

static inline void ms_spin(unsigned short ms) {
    if (ms) {
        __asm__ __volatile__ (
            "   ldi r24, %1     \n"
            "   ldi r25, %0     \n"
            "1: ldi r26, %3     \n"
            "    ldi r27, %2    \n"
            "2: sbiw r26, 1     \n"
            "    brne 2b        \n"
            "    sbiw r24, 1    \n"
            "    brne 1b        \n"
            : 
            : "M" (ms >> 8), 
              "M" (ms & 0xff),
              "M" (LOOPS_PER_MS >> 8), 
              "M" (LOOPS_PER_MS & 0xff)
            : "r24", "r25", "r26", "r27"
        );
    }
}

相同的代码在使用 WinAVR 的 avr-gcc 4.3.3 的 Windows 上编译得很好，但是，这让我认为这是内联汇编程序自那时以来的一些变化。

在我看来，这一切看起来都是正确的，因为 16 位 short 被分解为高字节和低字节并受“M”(8 位常量)约束，而它工作几次的事实规则解决硬定义的 CPU_CLK_HZ 派生常量的问题。问题操作数是 0-3 中的任何一个这一事实表明它不是特定的失败的 asm 操作数。

我也尝试按照推荐使用 n 约束 here ，但错误仍然存​​在。

Answer 1

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编辑:

最近的 gcc 版本支持内置的周期精确延迟:

void __builtin_avr_delay_cycles (unsigned long ticks)

(但请注意:“ticks 必须是编译时整数常量；不支持具有可变周期数的延迟。”)

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我认为问题在于您将 ms 变量声明为汇编程序的常量 输入。我相信，这甚至不应该首先编译。

如果当它确实编译时，可能只是因为编译器优化使 gcc “识别”声明为变量 (ms) 的内容实际上是常量并且在编译时已知 -时间。然而，不能指望这些优化总是以相同的方式发生。

因此，我的建议是不要对 ms 使用“M” 约束，因为它在这里基本上不合适。

通过使用“正确的”约束，您可能会获得更健壮和正确的代码，甚至可能性能更高，如:

#define LOOPS_PER_MS (((CPU_CLK_HZ/1000)-(1+1+2+2))/(2+2)) // accounting for the overhead of 6 (1+1+2+2) cycles per ms and the 4 (2+2) cycles per inner loop iteration

static inline void ms_spin(unsigned short ms) {
    if (ms) {
        unsigned short dummy;
        __asm__ __volatile__ (
            "ms_spin_outer_loop_%=:                \n"

            "    ldi %A[loopcnt], lo8(%[loops])    \n"
            "    ldi %B[loopcnt], hi8(%[loops])    \n"

            "ms_spin_inner_loop_%=:                \n"

            "    sbiw %A[loopcnt], 1               \n"
            "    brne ms_spin_inner_loop_%=        \n"

            "    sbiw %A[ms], 1                    \n"
            "    brne ms_spin_outer_loop_%=        \n"

            :  [ms] "+w" (ms),
               [loopcnt] "=&w" (dummy)
            :  [loops] "i" (LOOPS_PER_MS)
            :  // none.
        );
    }
}

使用“正确的”约束还会将特定寄存器集的选择留给 gcc 使用，这可能会更好地优化您的内联汇编程序语句。

为了让事情变得更加可预测，您可能需要考虑强制 gcc 始终通过 __attribute__((always_inline)) 修饰内联函数。

有关 avr-gcc 中内联汇编器约束的更多详细信息，请参阅 avr-libc documentation 示例.此列表并非详尽无遗，因此请查看一般 gcc documentation有时可能会有所帮助。