ich versuche mir seit ein paar Tagen ein kleines HelloWorld-Blink-Programm direkt in RISCV-Assembler für den CH32V003 zu bauen und bekam es erst zum Laufen, als ich Verzögerungsschleifen, die mit dem Pseudo-Befehl "CALL" aufgerufen wurden, direkt ins Hauptprogramm eingebaut hatte und somit Unterprogramme vermieden hatte.
Ich habe inzwischen das Problem auf den folgenden "Zwei Zeilen-Quelltext" reduzieren können, welcher bei mir falsch übersetzt wird:
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Start: CALL Subroutine
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Subroutine: RET
Vorweg: Zum Übersetzen benutze ich das Paket "xpack-riscv-none-elf-gcc-14.2.0-3", die Version des im Paket enthaltenen Assemblers ist "GNU assembler (xPack GNU RISC-V Embedded GCC x86_64) 2.43.1".
Wenn man die beiden Zeilen mittels "riscv-none-elf-as.exe myfile.s" übersetzt und sich danach das Ergebnis mittels "riscv-none-elf-objdump.exe -d a.out" anschaut, dann sieht man folgendes:
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a.out: file format elf32-littleriscv
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Disassembly of section .text:
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00000000 <Start>:
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0: 00000097 auipc ra,0x0
7
4: 000080e7 jalr ra # 0 <Start>
8
9
00000008 <Subroutine>:
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8: 00008067 ret
Der CALL-Befehl wird hier in zwei Befehle aufgeteilt (das ist auch noch in Ordnung), es fehlt jedoch im zweiten Befehl (jalr) der notwendige Offset, damit auch zum Unterprogramm gesprungen wird.
Richtigerweise sollte meiner Ansicht nach diese Zeile so aussehen:
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4: 008080e7 jalr 8(ra) # 8 <Subroutine>
Wenn ich in meinem HelloWorld-Blink-Programm die übersetzten CALL-Befehle derart patche (also die jalr-Befehle mit dem notwendigen Offset versehe), dass sie auf das Unterprogramm mit der Verzögerungsschleife zeigen, dann funktioniert auch alles, so wie es soll...
Es ist also offensichtlich der CALL-Befehl, der nicht korrekt übersetzt wird. Aber kann das sein? Ich habe auch ältere Versionen des Assemblers getestet, es ist überall dasselbe Verhalten.
Fehlt vielleicht hier nur eine Option, die ich dem Assembler mitgeben muss? Oder habe ich hier wirklich einen Fehler entdeckt? Das kann ich mir aber bei so einem grundlegenden Befehl nicht vorstellen...
Dann siehst du, dass die erzeugte Objektdatei noch eine Relokation enthält, die auf das Unterprogramm verweist. Die richtige Adresse setzt dann der Linker ein.
Dann siehst du, dass die erzeugte Objektdatei noch eine Relokation
enthält, die auf das Unterprogramm verweist. Die richtige Adresse setzt
dann der Linker ein.
DANKE! Das ist ein wertvoller Hinweis! Ich hatte gedacht, ich komme ohne einen Linker klar und der Assembler macht schon alles für mich. Da lag also mein Denkfehler.
Vielleicht sind folgende Befehle ja eine Hilfe für Gleichgesinnte, die ohne eine große IDE auf der Kommandozeile RISCV-Programme für den CH32V003 assemblieren wollen:
as erzeugt aus der Assembly-Quelle eine Object Datei, was aber kein ausführbarer Code ist. Dazu muss mindestens Gelinkt werden, und evtl. braucht's noch zusätzlichen Code (Startup Code, CRT, Device Initialisierung, Vektor Tabellen, Linker Script, etc).
Am einfachsten bekommt man das, wenn man gcc als Treiber verwendet (für.S oder.sx oder mit -x assembler-with-cpp).
Weiterer Vorteil ist, dass man dann auch den C-Präprozessor im asm verwenden kann.
Wenn man ohne IDE arbeiten und den Kompiliervorgang etwas vereinfachen möchte, kann man auch PlatformIO Core benutzen. Da kann man über die Kommandozeile das Projekt erstellen, und statt einzeln die einzelnen Programme aufzurufen, tut es ein "pio run".
ich versuche mir seit ein paar Tagen ein kleines
HelloWorld-Blink-Programm direkt in RISCV-Assembler für den CH32V003 zu
bauen und bekam es erst zum Laufen, als ich Verzögerungsschleifen, die
mit dem Pseudo-Befehl "CALL" aufgerufen wurden, direkt ins Hauptprogramm
eingebaut hatte und somit Unterprogramme vermieden hatte.
Eine sehr interessante Idee, sich bei diesem Prozessor auf die Assemblerebene zu begeben.
Kannst du ein einfaches Blink-Programm für den Einstieg posten?
Eine sehr interessante Idee, sich bei diesem Prozessor auf die
Assemblerebene zu begeben.
Kannst du ein einfaches Blink-Programm für den Einstieg posten?
Da der Thread noch nicht zerredet wurde, kann ich das gerne machen. Hier kommt also ein sehr einfaches Programm, was bei der Adresse 0 startet und auch keinerlei Rücksicht auf irgendwelche Vektortabellen für Interrupts nimmt. Normalerweise erfolgt wohl zuallererst bei Adresse 0 ein Jump-Befehl zum Einsprungspunkt und dann folgen erst mal eine Reihe von Vektoren, falls man mit Interrupts arbeitet. Und den Stack-Pointer habe ich auch nicht gesetzt, das Speichern der Rücksprungadressen beim CALL-Befehl funktioniert hier etwas anders und auch nur für eine Ebene. Bei mehreren Unterprogramm-Ebenen muss man sich dann was eigenes basteln...
Da der Thread noch nicht zerredet wurde, kann ich das gerne machen.
Wieso ist doch super. Auf die Art lernt man einen Prozessor in der Tiefe kennen (inclusive der Toolchains).
Johann L. (gjlayde)
weil es eben nicht die
absolute Adresse des nächsten Kommandos setzt.
Auf .org würde ich komplett verzichten, weil es eben nicht die
absolute Adresse des nächsten Kommandos setzt.
Ich denke, man sollte hier einen Mittelweg finden...
.org setzt nicht immer die absolute Adresse des nächsten Befehls. Wenn man allerdings die Einschränkungen berücksichtigt, dann sollte man .org nicht komplett ablehnen.
Ein Grund wäre beispielsweise folgender:
Sobald ich für Interrupts eine Vektortabelle am Anfang des Flash hinterlege, bin ich gezwungen diese zu umgehen, da der Programmstart immer bei 0 beginnt und dort dann ein Jump-Befehl stehen muss. Auch wenn man gewöhnlich dem Linker den Programmstart vorgeben kann (oder er selbst _start nimmt), funktioniert dies beim Mikrocontroller nicht mehr.
Ich will die Led an PD4 als nächsten Schritt mittels eines Timer-Interrupts blinken lassen und bereite den Quelltext so vor, damit die Adresse der Interrupt-Routine auch korrekt hinterlegt ist:
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.org 0x00000000
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Coldstart: j Warmstart
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.org 0x00000090
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TIM1TRG_Vector: .dc.l Irq_Routine
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.org 0x00000100
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Warmstart: nop
Ich werde am nächsten Wochenende mal versuchen, die Interrupt-Routine auszuformulieren und die Werte für den Timer zu setzen.
Was alternativ allerdings funktionieren könnte, wäre folgendes: Ich baue mir eine separate Vektortabelle, in der ich zu Anfang einen Jump-Befehl auf das Ende der Vektortabelle setze. Genauer gesagt, direkt hinter dem letzten Eintrag der Vektortabelle. Wenn ich diese Datei dann assembliere und vor meine eigentliche Objektdatei linke, dann könnte es auch ohne .org funktionieren...
Warum lässt du den Linker nicht einfach /seine/ Arbeit machen?
Die Grösse der Vektortabelle ist bekannt, und gehört neben ihrer
Adresse einfach in eine /Section/ der Linkdefinitionen.
Dazu dann eine Assemblerquelle, die den Inhalt aufdröselt und
genau dieser Section zugeordnet wird.
Die braucht dann eventuell auch eher Aligns statt Org.
Genauso wie der Main- und der Interruptcode in eine Section
gehören. Die richtigen Adressen setzt dann schon der Linker ein.
Die Sections wiederum liegen in /Regions/ der Linkertabelle.
Deine Beispiele werden nicht immer so einfach bleuben, und
willst du ernsthaft in grösseren Projekten immer mit Absolutadressen
hantieren?
Deine Beispiele werden nicht immer so einfach bleuben,
Ich finde es besser, erst einfach anzufangen und sich nicht auf die Komplexität des Link-Prozesses zu verlassen.
Gibt es irgendwo eine Befehlsübersicht? Am besten wäre, wenn man auch
die Kodierung sehen könnte.
Keine vollständige Befehlsübersicht, aber in dem rvalp.pdf, auf den nachfolgender Link zeigt, hat man auf den letzten Seiten auch ein paar Tabellen zur Kodierung der Befehle:
Die Compiler Toolchain zu installieren war für mich relativ umständlich.
Einfacher ist es, die Arduino IDE mit der passenden Toolchain zu installieren und dann einfach den vorhandenen Assembler mit einem Script zu nutzen.
Den Pfad zur Toolchain kann man einfach aus der Arduino-IDE heraus kopieren, wenn man einmal ein leeres Programm compiliert hat.
Das folgende Script assembliert und flashed den Mikrocontroller in einem Rutsch:
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#!/bin/bash
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# CH32V003 on Ubuntu
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# To assemble programms for the CH32V003 microcontroller, you can use
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# the assembler toolchain provide by this Arduino Framework:
OpenOCD versteht ELF. Der Zwischenschritt über iHex / Binary ist also überflüssig: https://openocd.org/doc/html/Flash-Commands.html
Teilweise ist Binary auch kontraproduktiv, etwa wenn etwas Code ab 0x0 liegt und etwas Daten ab 0x1000000. Das ELF file ist dann klein um überschaubar, aber das Binary ist riesig weil es keine Section o.ä. darstellen kann.
Assemble und Link lassen sich mit einem Kommando ausführen, indem man riscv-none-embed-gcc als Treiber verwendet:
In reinen Asm Programmen will man i.d.R keinen C Startup Code, daher das -nostartfiles (Mit den RISCV Tools kenne ich mich nicht aus, und ich weiß nicht ob da überhaupt Startup Code anbei ist).
Um Argumente an den Linker zu übergeben wird normalerweise -Wl verwendet, also zum Beispiel -Wl,-e,Coldstart. Hier ist das nicht nötig weil gcc weiß, dass -e für den Linker ist. Dito für -Ttext. Ein Map-File wird man etwa mit -Wl,-Map,blink.map vom Linker erstellen lassen.
Ein Vorteil bei der Verwendung von gcc ist, dass man neben .macro von GAS noch einen zweiten Makro-Prozessor nutzen kann, nämlich den C Präprozessor (#include, #define, #if, #ifdef, ...). Dazu muss man allerdings .S oder .sx als Suffix verwenden, oder man kann auch mit -x die "Sprache" explizit angeben:
Liegt die Applikation in mehreren Modulen vor, dann kann man einfach alle Module in einem Rutsch übersetzen, anstatt für jedes Modul händisch einen GAS-Aufruf zu bemühen:
Um die Ausgaben / Ergebnisse des C Präprozessors zu behalten dient -save-temps. Die Zwischenergebnisse werden dann als blink.s, sound.s und grafik.s gespeichert.
Wenn man Assembler mit C kombinieren will, dann gibt man einfach die C-Quellen beim Aufruf mit an. Zu beachten ist, dass -x die Sprache für /alle/ folgenden Inputs setzt. Mit -x none erreicht man, dass die Sprache wieder vom Suffix abgeleitet wird:
Danke für die vielen wertvollen Hinweise.
Für mich ist die Erstellung der Makefiles immer etwas mühsam, deshalb mach ich der Einfachheit halber Bash-Scripts.
Aber: Dank Perplexity sind Makefiles nun auch kein unlösbares Problem mehr.
Im Anhang das Makefile. Ich musste es ein wenig "tweaken" weil unter anderem "make clean" frecherweise gleich mein Sourcefile gelöscht hat.
Jetzt gehen die Kommandos ziemlich gut und der Pfad zur Toolchain im Arduino-Ordner ist schön separiert, sodass es jeder selbst leicht an seinen Pfad anpassen könnte.
Weiß eigentlich jemand, mit welcher Taktfrequenz die MCU im obigen Blinkbeispiel läuft? Ich habe das Assemblerfile auf einen Quarz-Losen CH32V003 geflasht und es blinkt recht schnell.
Eigentlich wäre es besser, als Referenz den Systemtimer statt der Delay-Loop zu verwenden.
Weiß eigentlich jemand, mit welcher Taktfrequenz die MCU im obigen
Blinkbeispiel läuft? Ich habe das Assemblerfile auf einen Quarz-Losen
CH32V003 geflasht und es blinkt recht schnell.
Eigentlich wäre es besser, als Referenz den Systemtimer statt der
Delay-Loop zu verwenden.
Die Taktfrequenz sollte gemäß Datenblatt bei ca. 24 MHz liegen. Sie kommt vom "24 MHz HSI RC" und wird - ohne weiter geteilt zu werden - zu FCLK geleitet.
Ja, es wäre wesentlich besser einen Timer für die Erzeugung der Blink-Impulse zu verwenden. Ich habe dazu mal ein wenig mit Interrupts gespielt und das Umschalten des LED-Ausgangs in eine Interrupt-Routine verlegt. Das Hauptprogramm macht jetzt nur noch ein paar Initialisierungen und verweilt dann in einer Endlosschleife.
Die Taktfrequenz sollte gemäß Datenblatt bei ca. 24 MHz liegen. Sie
kommt vom "24 MHz HSI RC" und wird - ohne weiter geteilt zu werden - zu
FCLK geleitet.
Die Delay-Loop mit dem Zählerwert 1 Million ergibt die Verzögerung von 500ms, die für das 1Hz Blinken gebraucht werden. Bei 24MHz ( 24 Millionen Zyklen/Sekunde) wären das 12 Taktzyklen für die beiden Befehle addi und bne.
Dann wäre diese RISC-V Implementierung definitv schnarchlangsam.
Ich versuche mehr über den Prozessor herauszufinden.
Die Firma QingKeV scheint ein wenig von den normalen RISC-V Konventionen abzuweichen.
Laut Prozessor-Manal sollte das Ding einen Hardwaremultiplizierer haben:
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QingKeV2_Processor_Manual
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RISC-V Kern:
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RV32ECZmmul
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RV32: 32-bit architecture
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E: 16 registers
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C: 16-bit compressed instructions
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XW: 16-bit compression instruction for self-extending byte and half-word operations
Was mich vor allem interessiert, ist der Systick-Timer. Den verwendet man normalerweise in Echtzeitsystemen für alles Mögliche als Zeitbasis. Man kann ihn z.B. auch sehr gut für die 'delay' Funktion verwenden.
Manuel H. (Firma: Universität Tartu) (xenos1984)
08.06.2025 18:06
Wenn man ohne IDE arbeiten und den Kompiliervorgang etwas vereinfachen
möchte, kann man auch PlatformIO Core benutzen. Da kann man über die
Kommandozeile das Projekt erstellen, und statt einzeln die einzelnen
Programme aufzurufen, tut es ein "pio run".
https://github.com/Community-PIO-CH32V/platform-ch32v
Wie kriege ich Platform-IO dazu, nur mein Assembler-File zu verwenden?
Das Arduino-Framework kann ich selektieren und mit dem ini-File
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[env:ch32v003f4p6_evt_r0]
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platform = ch32v
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board = ch32v003f4p6_evt_r0
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framework = arduino
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upload_protocol = wch-link
und einen rohen, auf einen TSSOP-Adapter aufgelöteten CH32V003F4P6 und sonst keine Bauteile außer der LED mit Vorwiderstand blinkt es auch schön:
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#include <Arduino.h>
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#define LED PD4 // TSSOP 20 Board
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void setup() {
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pinMode(LED, OUTPUT);
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}
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void loop() {
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digitalWrite(LED, HIGH);
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delay(1000);
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digitalWrite(LED, LOW);
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delay(1000);
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}
Ich will aber nicht das dicke Framework, sonder das rohe blink.s
Bei diesem Blink-Beispiel nutze ich den systick-Timer als Zeitbasis. Die LED blinkt zu langsam, woraus ich schließe, dass der CH32V003 nicht mit 24Mhz, sondern mit 8Mhz startet und läuft.
Thomas T. (knibbel)
29.06.2025 15:09
Die Taktfrequenz sollte gemäß Datenblatt bei ca. 24 MHz liegen. Sie
kommt vom "24 MHz HSI RC" und wird - ohne weiter geteilt zu werden - zu
FCLK geleitet.
Das wird dann wohl nicht stimmen, 8Mhz ist wohl eher richtig.