【求助】请教ATMEGA128高64k空间如何正确读取使用

blackhorse21

各位大侠好，小弟学习使用ATMEGA128制作一个非常简单的MP3，编译环境是ICCAVR7.22，用AVR STUDIO JTAG烧录和调试。目前已经完成MP3基本的播放功能了，想开始做一个单界面的GUI。用户界面的图片数组不大，是176*220*16bit的数据，大约为75Kbyte，因此我想放在单片机内部。然而遇上了种种问题，描述如下：
一开始我直接声明了一个数组，然后报错：
'lit' area size too large(>64K bytes)
经过查阅相关帖子之后我认为是因为单个文件的lit区域不能大于64K所致

为此，我将数据分成了176*110*16bit的两个数组（因为液晶屏填充数据的时候是行扫描，所以我就按行分割了），分别放在了两个c文件中，然后在GUI的头文件中声明如下：

1. extern flash unsigned char backpic1[110][352];
   
2. extern flash unsigned char backpic2[110][352];

复制代码

在main函数中便正常调用了，编译通过，烧录之后发现图像在显示后一半时刚开始还是正常的，但是在越五分之一的位置开始有一行乱了，随后便是重新显示最开始的图像数据，而且平移了。

经过思考，我确认是因为16位寻址空间只能找到64K数据，而RAMPZ寄存器没有置1，所以Z指针在归零之后，并没有访问到高64K数据，而是错误地将代码误认为是图像数据显示了一会儿，然后因为接着就是上半部分的图像数据，所以重新开始显示上半部分的图像。由于不是从一行的第一个像素开始显示的，所以图像发生了平移。

我想，只要在Z寄存器归零的时候将RAMPZ置1就好了嘛，但是因为ICCAVR的声明中我没有找到Z寄存器，所以我仿照其声明对Z寄存器进行了声明：

1. //定义Z寄存器
   
2. #define Zpointer_H        (*(volatile unsigned char *)0x1F)
   
3. #define Zpointer_L        (*(volatile unsigned char *)0x1E)

复制代码

然后在循环送数的语句中加上了判断语句，并在送数完成之后将RAMPZ归零：

1. for (i=0;i<40;i++)
   
2.         {
   
3.        
   
4.            for (j=0;j<176;j++)
   
5.                {
   
6.                    if(Zpointer_H==0x00&&Zpointer_L==0x00){RAMPZ=0x01;}
   
7.                    write_data(backpic2[i][j*2],backpic2[i][j*2+1]);
   
8.                    }
   
9. 
   
10.         }
    
11. RMAPZ=0x00;

复制代码

这样做确实完成了图片显示的任务，但是根据我老师的问题倍增定律：“解决一个问题会出来十个问题”，确实带来了两个问题：
1、首先，我原来正常的MP3功能木有了，它不唱歌了 。为了解决这个问题，我在使用JTAG进行DEBUG时（请勿吐槽……串口调试我知道，只是这块板子的串口转USB芯片坏了……）发现在主程序在没有进入子程序，或者进入子程序之后返回时没有正常返回，而是跑飞了。
2、要求在ICCAVR中，两个图片数据文件的排列顺序不能反，反了之后我添加的那条指令就得跟着换到另外一次调用中去。而且最恐怖的是，将来怎么办？如果程序越变越大，到底那个64K的分界在哪里我怎么闹得清楚……这是多大的一个隐患……

我认为，首先这个问题估计还是跟RAMPZ有关，因为它影响着长跳转指令访问的是哪一页数据，是低64K还是高64k。其次，我不知道咋办……

后来我想能不能将接近64K的数据放在高64K的FLASH里，将剩下的一部分图像数据放在低64kFLASH的比较高的部分。为此我进行了尝试，想要使用ICCAVR的内部指令：
#pragma abs_address:<address>
这个指令会将函数与全局数据不使用浮动定位(重定位)进行放置，而是从 <address>开始分配绝对地址，这在访问中断向量和其它硬件项目时特别有用，可不可以用在我的项目里呢？
不行……因为伦家是字节地址了啦，限制寻址空间只有64K字节了啦啦啦，伦家ICCAVR不能强制帮你把数据放到ATMEGA128的下半身的~
肿么会这样~最后一丝希望啊~
所以，我来了……求救&求教……

PS.这是一个学习型项目，老师想让我先不要考虑外置FLASH DATA存储器，看看能不能做出来，这样省钱啊……但是我深切地觉得，还是外部Data Flash芯片靠谱啊~而且ATMEGA128如何使用高64K的空间是个好神奇的课题啊~貌似ICCAVR7.22没有太支持这个玩意儿。

blackhorse21

自己顶一下~~~

t3486784401

之前也干过这种事情，闲的蛋疼非要用M128存音频，8位数据在8ksps下，128kB也就16s；

当时也在纠结怎么用高64k，后来还是用了C和汇编的混编(ICC还是很给力的)，涉及内存大数组访问时，用汇编写，主构架用C写。

ICCAVR里有个选项就是空出R20-R23，这么里边刚好可以构成一个DWORD来存地址，调用的时候把 R22:R20->RAMPZ:Z，然后ELPM就行了。

当然编译器里边没法编译超过64k的数组，这个无妨，最后把要用的数据定位到固定的绝对地址（程序里与之呼应），直接生成HEX文件续接到源HEX文件后边即可。

祝LZ成功咯！


P.S. 附上当年的那个工程，PWM实现的DA，8M主频，OC2脚输出（直接接耳机，樱桃小丸子乱入）。里边从0x00200地址开始就是音频数据，是用记事本粘进去的。

blackhorse21

t3486784401 发表于 2012-8-1 19:26
之前也干过这种事情，闲的蛋疼非要用M128存音频，8位数据在8ksps下，128kB也就16s；

当时也在纠结怎么用高 ...

哎呀，好感谢啊~我好好看看，这个编写的方式好纠结啊~

blackhorse21

刚刚3楼童鞋的方法不太可行啊……我的程序已经大了，这样嵌入汇编好乱……

Gorgon_Meducer

先关闭全局中断响应，然后再访问RAMPZ，弄到想要得数据以后，改回RAMPZ，然后再开启中断响应。

blackhorse21

Gorgon_Meducer 发表于 2012-8-1 21:34
先关闭全局中断响应，然后再访问RAMPZ，弄到想要得数据以后，改回RAMPZ，然后再开启中断响应。 ...

好的！中断！这个问题我确实忘了，马上试试去！

Gorgon_Meducer

blackhorse21 发表于 2012-8-1 21:36
好的！中断！这个问题我确实忘了，马上试试去！

在线等你好消息

blackhorse21

Gorgon_Meducer 发表于 2012-8-1 21:41
在线等你好消息

额，尝试失败，我再自己仔细梳理梳理问题吧……我的中断其实在绘制这个背景的时候应该是没有中断请求的，所以关了中断故障现象依然。另外想问一下，在ICCAVR里，没有办法强制将数据放在FLASH 的高64k空间里吗？#pragma abs_address:<address>指令不行了，因为只支持16位寻址空间。在数组前直接嵌入汇编语句：

1. asm(".org 0x10000");

复制代码

则会提示我不能对一个重定位的变量进行强制定位。

Gorgon_Meducer

blackhorse21 发表于 2012-8-1 21:56
额，尝试失败，我再自己仔细梳理梳理问题吧……我的中断其实在绘制这个背景的时候应该是没有中断请求的， ...

我之前做过很多努力，无法通过绝对定位的方法将数据放到高64K。但是你可以通过修改HEX文件的方法将原本定位在低64位空间的代码定位到高64K。

Gorgon_Meducer

Gorgon_Meducer 发表于 2012-8-1 22:01
我之前做过很多努力，无法通过绝对定位的方法将数据放到高64K。但是你可以通过修改HEX文件的方法将原本定 ...

这段经过检验的代码应该能给你启示，ICC下的

1. 
   
2. #if BL_USE_PAGE_VERIFY == ENABLE
   
3. /***********************************************************
   
4. *   函数说明：  页面校验函数                               *
   
5. *   输入：      源页面缓冲区，目标地址                     *
   
6. *   输出：      校验是否成功                               *
   
7. *   调用函数：  无                                         *
   
8. ***********************************************************/
   
9. BOOL Bootloader_Flash_Page_Verify
   
10.         (
    
11.             BYTE *pchDataBuffer,
    
12.             #if BL_USE_EXTEND_ADDRESS_SPACE == ENABLE
    
13.             UINT32 dwAddress
    
14.             #else
    
15.             UINT16 wAddress
    
16.             #endif
    
17.         )
    
18. {
    
19.     UINT16 wCounter = FLASH_PAGE_SIZE;
    
20.     UINT8 chDataA;
    
21.     UINT8 chDataB;
    
22.    
    
23.     #if BL_USE_EXTEND_ADDRESS_SPACE == ENABLE
    
24.     UINT8 TRAMPZ = RAMPZ;
    
25.     #endif
    
26.     if (pchDataBuffer == NULL)
    
27.     {
    
28.         //! have nothing to do with...
    
29.         return FALSE;
    
30.     }
    
31.     #if BL_USE_EXTEND_ADDRESS_SPACE == ENABLE
    
32.     RAMPZ = dwAddress >> 16;
    
33.     #endif
    
34.     //! load the address to z register
    
35.     asm("movw r30,r18");
    
36.     //! load the buffer address to x register
    
37.     asm("movw r26,r16");
    
38.     #if BL_USE_EXTEND_ADDRESS_SPACE == ENABLE
    
39.     if (RAMPZ)
    
40.     {
    
41.         while(wCounter--)
    
42.         {
    
43.             //! load a byte from flash (addressed by z register)
    
44.             asm("elpm r0,z+");
    
45.             //! employ a temporary variable chDataA
    
46.             asm("mov %chDataA,r0");
    
47.             //! load a byte from sram (addressed by x register)
    
48.             asm("ld r0,x+");
    
49.             //! employ a temporary variable chDataB
    
50.             asm("mov %chDataB,r0");
    
51.             //! checking...
    
52.             if (chDataA != chDataB)
    
53.             {
    
54.                 RAMPZ = TRAMPZ;
    
55.                 return FALSE;        
    
56.             }
    
57.             WDR();
    
58.         }
    
59.     }
    
60.     else
    
61.     {
    
62.         while(wCounter--)
    
63.         {
    
64.             //! load a byte from flash (addressed by z register)
    
65.             asm("lpm r0,z+");
    
66.             //! employ a temporary variable chDataA
    
67.             asm("mov %chDataA,r0");
    
68.             //! load a byte from sram (addressed by x register)
    
69.             asm("ld r0,x+");
    
70.             //! employ a temporary variable chDataB
    
71.             asm("mov %chDataB,r0");
    
72.             //! checking...
    
73.             if (chDataA != chDataB)
    
74.             {
    
75.                 RAMPZ = TRAMPZ;
    
76.                 return FALSE;        
    
77.             }
    
78.             WDR();
    
79.         }
    
80.     }
    
81.     RAMPZ = TRAMPZ;
    
82.     #else
    
83.     while(wCounter--)
    
84.     {
    
85.         //! load a byte from flash (addressed by z register)
    
86.         asm("lpm r0,z+");
    
87.         //! employ a temporary variable chDataA
    
88.         asm("mov %chDataA,r0");
    
89.         //! load a byte from sram (addressed by x register)
    
90.         asm("ld r0,x+");
    
91.         //! employ a temporary variable chDataB
    
92.         asm("mov %chDataB,r0");
    
93.         //! checking...
    
94.         if (chDataA != chDataB)
    
95.         {
    
96.             return FALSE;        
    
97.         }
    
98.     }
    
99.     #endif
    
100.     return TRUE;
     
101. }
     
102. #endif

复制代码

这是一段ICC里面读取任意Flash并通过串口发送出来的代码

1. #if IAP_ENABLE_FLASH_READ == ENABLE
   
2.                 else if (chMemoryType == IAP_MEM_TYPE_FLASH)
   
3.                 {
   
4.                     UINT8 chData = FRAME_HEAD;
   
5.                     UINT16 wCRC = CRC_INIT;
   
6.                     #if BL_USE_EXTEND_ADDRESS_SPACE == ENABLE
   
7.                     UINT16 wCounter = wSize;
   
8.                     UINT32 dwAddressCounter = dwAddress;
   
9.                     UINT8 chTempRAMPZ;
   
10.                     #else
    
11.                     UINT16 wCounter = wSize;
    
12.                     #endif
    
13.                     wSize++;
    
14.                     CRC(wCRC,((BYTE *)&wSize)[0])
    
15.                     CRC(wCRC,((BYTE *)&wSize)[1])
    
16.                     CRC(wCRC,IAP_CMD_READ_MEMORY)
    
17.                     
    
18.                     while(!SERIAL_OUT(chData));             //发送头部
    
19.                     while(!SERIAL_OUT(wSize));              //发送数据包长度
    
20.                     chData = IAP_CMD_READ_MEMORY;
    
21.                     while(!SERIAL_OUT(chData));             //发送指令
    
22.                     
    
23.                     
    
24.                     #if BL_USE_EXTEND_ADDRESS_SPACE == ENABLE
    
25.                     chTempRAMPZ = RAMPZ;
    
26.                     while(wCounter--)
    
27.                     {
    
28.                         UINT16 wAddress = dwAddressCounter;
    
29.                         RAMPZ = dwAddressCounter >> 16;
    
30.                         asm("movw r30,%wAddress");
    
31.                         asm("elpm r24,z");
    
32.                         asm("std  Y+6,r24");
    
33.                         while(!SERIAL_OUT(chData));                        
    
34.                         CRC(wCRC,chData);
    
35.                         dwAddressCounter++;
    
36.                         
    
37.                         WDR();
    
38.                     }
    
39.                     RAMPZ = chTempRAMPZ;
    
40.                     #else
    
41.                     //开始发送数据
    
42.                     asm("movw r30,%wAddress");
    
43.                     while(wCounter--)
    
44.                     {
    
45.                         asm("lpm r24,z+");
    
46.                         asm("std  Y+6,r24");
    
47.                         while(!SERIAL_OUT(chData));
    
48.                         WDR();
    
49.                         CRC(wCRC,chData)
    
50.                     }
    
51.                     #endif
    

复制代码

blackhorse21

Gorgon_Meducer 发表于 2012-8-1 22:01
我之前做过很多努力，无法通过绝对定位的方法将数据放到高64K。但是你可以通过修改HEX文件的方法将原本定 ...

看来是不行，您的意思是和3楼网友的思路一致，在程序中不直接声明数据，而是在编程之后直接在HEX文件中的指定位置利用ULTRAEDIT将数据放入？

blackhorse21

Gorgon_Meducer 发表于 2012-8-1 22:04
这段经过检验的代码应该能给你启示，ICC下的这是一段ICC里面读取任意Flash并通过串口发送出来的代码 ...

谢谢，我研读一下！

Gorgon_Meducer

blackhorse21 发表于 2012-8-1 22:06
看来是不行，您的意思是和3楼网友的思路一致，在程序中不直接声明数据，而是在编程之后直接在HEX文件中的 ...

1. 
   
2.                     chTempRAMPZ = RAMPZ;
   
3.                     while(wCounter--)
   
4.                     {
   
5.                         UINT16 wAddress = dwAddressCounter;
   
6.                         UINT8 chData;
   
7.                         RAMPZ = dwAddressCounter >> 16;
   
8.                         asm("movw r30,%wAddress");
   
9.                         asm("elpm r24,z");
   
10.                         asm("std  Y+6,r24");
    
11. 
    
12.                         //! chData就是你可以用的
    
13.                         while(!SERIAL_OUT(chData));                        
    
14.                         CRC(wCRC,chData);
    
15. 
    
16.                         dwAddressCounter++;                        
    
17.                         WDR();
    
18.                     }
    
19.                     RAMPZ = chTempRAMPZ;

复制代码

blackhorse21

Gorgon_Meducer 发表于 2012-8-1 22:09

非常感谢傻孩子大侠的指导，经过试验，虽然在汇编语言条件下能实现图片数据的存放，但是由于我的工程中还涉及到好多图片，使用片内程序寄存器已然不靠谱，经过与老师反复说明后，已经改为在系统内增加data flash了，这下工作好做多了。
总结一下，ATmega128的程序存储器是128K的，而且程序计数器PC是一个16位的指针，而且一次是取回两个字节的数据并作为指令来执行。所以对其单片机内核而言，不存在需要改变RAMPZ的问题，正好能够寻址128K字节的空间。但是作为我们的程序，却只能通过16位的Z寄存器，一次一个字节的形式来读取数据或者执行跳转，所以受到了寻址空间为64K的限制，在访问高64K数据时，需要改变RAMPZ寄存器的内容。这是一个瓶颈。其次，ICCAVR设定程序段起始位置的预编译指令寻址空间也只有16位=64K，无法直接指定将数据放置在高64K的程序存储器中，这是瓶颈二。受到这两方面的限制，在C语言环境下，我们很难将ATmega128的高64K程序存储器作为单纯的存储空间来存放数据并加以利用。该做程序存储器的地方，还是让他老老实实放程序吧。

gongngei

记号学习

jetta2014

如果用gcc，直接使用pgm_read_byte_far(address) 或 pgm_read_word_far(address)即可。address是32位地址。