uprintf mit Festkomma

Eine printf-Implementierung in avr-gcc-Assembler. Benötigt nur 390 Byte Kode, gemessen ohne Zeichenausgaberoutine.

Motivation

printf ist prinzipiell nicht so toll für kleine Mikrocontroller geeignet. Es ist für Programme mit Betriebssystemumgebung gemacht („hosted“), nicht für Programme ohne Betriebssystem („freestanding“).

Nervig ist:

• Die schiere Größe der drei mit avr-gcc mitgelieferten printf-Implementierungen
• Die Gleitkommabibliothek, die man nur für die Anzeige braucht, und die Umstände via sprintf, um das Komma einzupopeln
• Das Punkt-Komma-Problem

Wünschenswert ist:

• Geringe Größe der printf-Funktion, ohne externe Referenzen
• Festkommazahlenausgabe wahlweise mit Punkt oder Komma
• printf und printf_P in einer Funktion
• String-Alternativen der Form "%{falsch|wahr}", d.h. '{' als neues Formatierungszeichen.
  Dies wurde hier nicht implementiert. Sondern bei (m)einem Raspberry-Programm.
• Freie Wahl der Zeichenausgabefunktion

Implementierungsdetails

Die Funktion vuprintf ist nur von Assembler aus aufrufbar.

• Parameter-Eingabe und externe Symbole:
  • Z = Formatstring-Zeiger im RAM oder (+0x8000) im Flash
  • Y = Parameterliste, wie sie bei printf auf den Stack gelangt, wie va_list
  • X = freies Zeigerregister für chrout
  • chrout = Funktion zur Zeichenausgabe in Assembler oder Inline-Assembler.
    • Parameter-Eingabe:
      • R24 = auszugebendes Zeichen
      • X = Zeigerregister
    • Parameter-Ausgabe:
      • X = (ggf. verändertes) Zeigerregister
    • Muss retten:
      • Zusätzlich zu gcc-ABI Z und W18 (=R19:R18)
  • read_byte_pp = Funktion zum Byte-Lesen von einer von-neumannisierten Adresse. Bereits eingebaut, aber wer will kann ja noch EEPROM-Zugriff u.ä. einbauen!
    • Parameter-Eingabe:
      • Z = Zeigerregister
    • Parameter-Ausgabe:
      • R0 = gelesenes Byte
      • Z = vorgerücktes Zeigerregister (je nach Logik nicht unbedingt um 1 vonnöten)
    • Muss retten:
      • Alle Register
• Parameter-Ausgabe
  • Z = vorgerückter Formatstring-Zeiger hinter '\0' (da könnte der nächste Formatstring stehen)
  • Y = vorgerückter Zeiger in Parameterliste
  • X = ggf. von chrout vorgerücktes Zeigerregister
• Versaut:
  • R16..R25, zurzeit (ohne long-Unterstützung) W20 nicht. R17 = 0.

Die Funktion uprintf, ein Wrapper für vuprintf, ist ganz normal von C/C++ aufrufbar.

Die Funktion chrout muss selbst geschrieben werden und ist nicht Teil der Assemblerroutine. Mit dem Zeigerregister X ist viel Flexibilität gegeben, etwa:

• Der Wert 0 routet das Zeichen zur seriellen Schnittstelle,
• Der Wert 1 routet das Zeichen zum HD44780-kompatiblen Display,
• Jeder andere Wert schreibt in den RAM und wird inkrementiert, dadurch entsteht sprintf,
• Oder X ist ein Funktionszeiger, oder eine Lambdafunktion ohne Capture
• Oder X adressiert eine struct mit einem Ausgabemethodenzeiger, faktisch eine Lambdafunktion mit Capture,
• Oder X adressiert ein abgeleitetes Objekt einer virtuellen Basisklasse, ähnlich Lambdafunktion mit Capture aber noch eine weitere Indirektion mittels VMT.

Implementierung