在 llvm 中读/写 Arduino 端口

Question

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为了避免ab解释，我的问题简而言之：

我想通过llvmC++ api读写Arduino端口D。

写

DDRD = 0xFF;
PORTD = 12;

阅读：

DDRD = 0x00;
int x = PORTD;

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阅读更多：

我想知道如何通过llvm 读/写 Arduino 端口。我不是在追求特定的 AVR 微控制器，只需要一般知识。

我的努力是天旋地转，但没有奏效。我不确定那里是否支持我的需求。

https://godbolt.org/z/Wb5aGs

我在本地试过，

main.cpp

void foo(){
    DDRD = 0xFF;
    PORTD = 12;
}

clang++ -c -O0 --target=avr -mmcu=atmega328p -DF_CPU=16000000 -emit-llvm main.cpp

clang：错误：未知参数：'-mmcu=atmega328p'

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如何通过 llvm::AllocaInst 实现此功能？或者通过llvm::LoadInst读取这个端口？

我主要是在C++ api 解决方案之后。 IR llvm 对我来说并不理想，但它会帮助我最终找到主要问题的答案。

Answer 1

llvm C++ api

不。这些话并不意味着你似乎在暗示什么。 “llvm C++ API”在您为 Arduino 等编译的程序中不可用。有关详细信息，请参阅此答案末尾的行下方。如果你真的有 LLVM C++ API，你就不会问这个问题，因为寄存器访问与任何其他常量指针解引用没有太大区别，并且不需要特殊处理。

首先请注意，Arduino 是一个概念，而不是任何特定的 CPU。您至少需要参考特定的 Arduino 模型，例如。 UNO，但最好说一下像 AVR 这样的特定架构。

假设这就是你想要的：AVR 上没有“端口”，所以你不需要做任何特别的事情。只需使用给定的固定地址写入内存 - C 和 C++ 在所有合理的平台上都支持它。

外设和 CPU 控制寄存器是内存映射的。因此，假设您在地址 0x1234 处有一个字节宽的控制寄存器。您可以将其定义为：

#include <stdint.h>
...
#define CREG (*(volatile uint8_t*)0x1234)

然后，CREG = 42; 语句会将值 42 写入地址 0x1234 处的该寄存器。这就是它的全部。您可以在给定 MCU 的文档中找到寄存器地址。

当然这只是第一步，你可能想要更高的水平 API比这个。我发现使用引用而不是这种邪恶的宏很实用。它们提供了更多的编译时类型安全性。在 C++ 中：

constexpr volatile uint8_t &CREG = *(volatile uint8_t)0x1234;
...
CREG = 42;

只读寄存器也​​是可能的：

constexpr volatile const char &RXD0 = *(volatile const char)0x5678;

RXD0 = 3; // won’t compile
char c = RXD0; // will compile OK

有时您需要执行多步操作来访问寄存器，例如。首先设置一些地址寄存器，然后通过访问寄存器间接加载它。访问器函数做得很好：

enum class AREG_ : uint8_t { QREG = ... };
constexpr volatile AREG_ &AREG = *(volatile AREG_*)0x3456;

inline void setQREG(uint8_t val) { AREG = AREG_::QREG; BREG = val; }

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工具使用 LLVM API，即使用 LLVM 分析代码或生成代码的软件。您不能在使用 LLVM 编译的任意程序中使用 LLVM API，就像您不能在针对 AVR 的 Arduino IDE 中使用 gcc API，后者使用 avrg++ 为 AVR 目标进行编译。

LLVM IR 是前端产生的，而你 can’t embed IR within C nor C++，所以我也不知道你为什么问这个问题。

我仍然不知道您要做什么。你能用简单的话解释一下吗？您是否只想使用 clang 编译任意 Arduino 程序？您的问题特别令人困惑，因为您使用的词语具有明确的技术含义，但您以一种合在一起没有意义的方式使用它们。