計算機實驗室之樹莓派：課程 5 OK05

Robert Mullins發表於2019-02-12
計算機樹莓派

計算機實驗室之樹莓派：課程 5 OK05

OK05 課程構建於課程 OK04 的基礎，使用它來閃爍摩爾斯電碼的 SOS 序列（...---...）。這裡假設你已經有了 課程 4：OK04 作業系統的程式碼作為基礎。

1、資料

到目前為止，我們與作業系統有關的所有內容提供的都是指令。然而有時候，指令只是完成了一半的工作。我們的作業系統可能還需要資料。

一些早期的作業系統確實只允許特定檔案中的特定型別的資料，但是這通常被認為限制太多了。現代方法確實可以使程式變得複雜的多。

通常，資料就是些很重要的值。你可能接受過培訓，認為資料就是某種型別的，比如，文字檔案包含文字，影像檔案包含圖片，等等。說實話，這只是你的想法而已。計算機上的全部資料都是二進位制數字，重要的是我們選擇用什麼來解釋這些資料。在這個例子中，我們會用一個閃燈序列作為資料儲存下來。

在 main.s 結束處複製下面的程式碼：

.section .data %定義 .data 段
.align 2 %對齊
pattern: %定義整形變數
.int 0b11111111101010100010001000101010

.align num 確保下一行程式碼的地址是 2num 的整數倍。

.int val 輸出數值 val。

要區分資料和程式碼，我們將資料都放在 .data 區域。我已經將該區域包含在作業系統的記憶體佈局圖。我選擇將資料放到程式碼後面。將我們的指令和資料分開儲存的原因是，如果最後我們在自己的作業系統上實現一些安全措施，我們就需要知道程式碼的那些部分是可以執行的，而那些部分是不行的。

我在這裡使用了兩個新命令 .align 和 .int。.align 保證接下來的資料是按照 2 的乘方對齊的。在這個裡，我使用 .align 2 ，意味著資料最終存放的地址是 22=4 的整數倍。這個操作是很重要的，因為我們用來讀取記憶體的指令 ldr 要求記憶體地址是 4 的倍數。

命令 .int 直接複製它後面的常量到輸出。這意味著 111111111010101000100010001010102 將會被存放到輸出，所以該標籤模式實際是將這段資料標識為模式。

關於資料的一個挑戰是尋找一個高效和有用的展示形式。這種儲存一個開、關的時間單元的序列的方式，執行起來很容易，但是將很難編輯，因為摩爾斯電碼的 - 或 . 樣式丟失了。

如我提到的，資料可以代表你想要的所有東西。在這裡我編碼了摩爾斯電碼的 SOS 序列，對於不熟悉的人，就是 ...---...。我使用 0 表示一個時間單元的 LED 滅燈，而 1 表示一個時間單元的 LED 亮。這樣，我們可以像這樣編寫一些程式碼在資料中顯示一個序列，然後要顯示不同序列，我們所有需要做的就是修改這段資料。下面是一個非常簡單的例子，作業系統必須一直執行這段程式，解釋和展示資料。

複製下面幾行到 main.s 中的標記 loop$ 之前。

ptrn .req r4 %重新命名 r4 為 ptrn
ldr ptrn,=pattern %載入 pattern 的地址到 ptrn
ldr ptrn,[ptrn] %載入地址 ptrn 所在記憶體的值
seq .req r5 %重新命名 r5 為 seq
mov seq,#0 %seq 賦值為 0

這段程式碼載入 pattrern 到暫存器 r4，並載入 0 到暫存器 r5。r5 將是我們的序列位置，所以我們可以追蹤我們已經展示了多少個 pattern。

如果 pattern 的當前位置是 1 且僅有一個 1，下面的程式碼將非零值放入 r1。

mov r1,#1 %載入1到 r1
lsl r1,seq %對r1 的值邏輯左移 seq 次
and r1,ptrn %按位與

這段程式碼對你呼叫 SetGpio 很有用，它必須有一個非零值來關掉 LED，而一個 0 值會開啟 LED。

現在修改 main.s 中你的全部程式碼，這樣程式碼中每次迴圈會根據當前的序列數設定 LED，等待 250000 毫秒（或者其他合適的延時），然後增加序列數。當這個序列數到達 32 就需要返回 0。看看你是否能實現這個功能，作為額外的挑戰，也可以試著只使用一條指令。

2、當你玩得開心時，時間過得很快

你現在準備好在樹莓派上實驗。應該閃爍一串包含 3 個短脈衝，3 個長脈衝，然後 3 個短脈衝的序列。在一次延時之後，這種模式應該重複。如果這不工作，請檢視我們的問題頁。

一旦它工作，祝賀你已經抵達 OK 系列教程的結束點。

在這個系列我們學習了彙編程式碼，GPIO 控制器和系統定時器。我們已經學習了函式和 ABI，以及幾個基礎的作業系統原理，已經關於資料的知識。

你現在已經可以準備學習下面幾個更高階的課程的某一個。

  • Screen 系列是接下來的，會教你如何透過彙編程式碼使用螢幕。
  • Input 系列教授你如何使用鍵盤和滑鼠。

到現在，你已經有了足夠的資訊來製作作業系統，用其它方法和 GPIO 互動。如果你有任何機器人工具，你可能會想嘗試編寫一個透過 GPIO 管腳控制的機器人作業系統。

via: https://www.cl.cam.ac.uk/projects/raspberrypi/tutorials/os/ok05.html

作者：Robert Mullins 選題：lujun9972 譯者：ezio 校對：wxy

本文由 LCTT 原創編譯，Linux中國 榮譽推出

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