enebin.github.io

이정륜 교수님 마이크로프로세서응용설계실습

조교 이영빈

Code guide

안녕하세요. 이 문서는 실습 과제를 진행하는 데 있어 겪으시는 문제에 조금이나마 도움을 드리고자 작성되었습니다.

main.c의 플로우에 대해 간략하게 설명해 놓았으니 코드를 작성하시는 데 참고하시면 좋을 것 같습니다.

프로그램을 작성하는 데 있어 문제를 겪지 않으신 분들은 이 글을 읽지 않으셔도 좋습니다.

본 문서의 작성 기준이 된 main.c 파일은 게시글에 함께 첨부되어있습니다.

일단 main 함수를 간략히 살펴보겠습니다.

int main(int argc, char* argv[])

// From main.h
typedef union {
	unsigned char all;			// unsigned char는 8비트
struct {						// 비트필드 공용. 메모리 할당은 8비트.
		unsigned char  led : 1;	// 1비트 할당 * 5
		unsigned char  dot : 1;	// 속도면에서 손해. 저장공간면에서 이득.
		unsigned char  fnd : 1;
		unsigned char clcd : 1;
		unsigned char exit : 1;
	};
} seclection_t;


// From main.c
static seclection_t sel;

...

int main(int argc, char *argv[])
{
	int i;	//for문 안에서 사용하기 위해 미리 지정
	short *led, *dot[MAX_DOT], *fnd[MAX_FND];
	//
	short *clcd_cmd, *clcd_data, *keypad_out, *keypad_in;

	// 파일 오픈 루틴
	fd = open("/dev/mem", O_RDWR | O_SYNC);
	if (fd == -1)	{	// 에러 발생
		fprintf(stderr, "Cannot open /dev/mem file");
		exit(EXIT_FAILURE);
	}

	/*
	| ***** 메모리 매핑 *****
	| short *mapper(off_t offset, int prot)
	| PROT_WRITE : 쓰기 권한
	*/
	// 엘이디
	led = mapper(IEB_LED, PROT_WRITE);

	// 도트
	for (i = 0; i < MAX_DOT; i++)
		dot[i] = mapper(IEB_DOT[i], PROT_WRITE);

	// 매트릭스 (FND는 숫자 모양을 표현)
	for (i = 0; i < MAX_FND; i++)
		fnd[i] = mapper(IEB_FND[i], PROT_WRITE);

	// CLCD
	clcd_cmd = mapper(IEB_CLCD_CMD, PROT_WRITE);
	clcd_data = mapper(IEB_CLCD_DATA, PROT_WRITE);
	//keypad_out = mapper(IEB_KEY_W, PROT_WRITE);
	//keypad_in = mapper(IEB_KEY_R, PROT_READ);

	/***** 각종 초기화 함수들 *****/
	init_led(led);
	init_dot(dot);
	init_fnd(fnd);
	init_clcd(clcd_cmd, clcd_data);
	init_keypad(keypad_out, keypad_in);


	sel.all = 0;	// sel 유니온의 메모리 전체크기를 0으로 설정
	while (logic() == TRUE){}

	unmapper();
	close(fd);
	return 0;
}

...

truth_t logic()
{
	if (sel.all == 0)	{	// selection 공용체 이용. all(모든 비트)이 0이면 모드 선택으로.
		select_mode();
	}
	else if (sel.exit == 1)	{
		return FALSE;
	}
	else {
		input_mode();
	}

	return TRUE;
}

main.c에서 제일 먼저 실행되는 함수는 main 함수(line: 28) 입니다. main 함수는 c언어 코드에서 제일 먼저 실행하기로 약속한 함수입니다.
main 함수에서는 실행에 필요한 초기값을 설정하며 while문(line: 73)에 이르러서는 logic 함수(line:113)을 무한히 호출하는 loop에 진입합니다. 프로그램이 처음 실행되었거나, 혹은 초기 상태로 돌아가고자 하는 명령을 받았을 때(sel.all == 0) 입력값이 exit일 때(sel.exit == 1)가 아닌 경우 곧 해당 함수의 else문(line: 121)에 진입하며 곧 input mode함수를 무한히 호출합니다.
sel.all == 0 일 경우 select mode(line: 128) 함수가 실행됩니다.
sel.exit == 1 일 경우 프로그램이 종료됩니다.

코드가 처음 logic()에 진입하면 select_mode()을 실행합니다.

void select_mode()

void select_mode()
{
	int i;
	char buf[100];
	char clcd_str[20] = "";

	// 메모리 비우기 루틴
	led_clear();
	dot_clear();
	fnd_clear();
	clcd_clear_display();

	// 화면 표현
	printf("\n");
	printf("*********** Select device **********\n");
	printf("*   l (LED)       d (Dot Matrix)   *\n");
	printf("*   f (FND)       c (CLCD)         *\n");
	printf("*   a (All devices)                *\n");
	printf("*       press 'e' to exit program  *\n");
	printf("************************************\n\n");

	scanf("%s", buf);	// 입력(스트링)

	// 받은 입력으로 sel을 입력 길이만큼 변경
	for (i = 0; i < strlen(buf); i++){
		if (buf[i] == 'l'){sel.led = 1;}
		else if (buf[i] == 'd'){sel.dot = 1;}
		else if (buf[i] == 'f'){sel.fnd = 1;}
		else if (buf[i] == 'c'){sel.clcd = 1;}
		else if (buf[i] == 'e'){sel.exit = 1;
			break;
		}
		else if (buf[i] == 'a'){
			sel.all = 0xFF;	// 1111.1111
			sel.exit = 0;
			break;
		}
	}

	if (sel.led == 1){strcat(clcd_str, "LED ");	// clcd_str += "LED"}
	if (sel.dot == 1){strcat(clcd_str, "Dot ");}
	if (sel.fnd == 1){strcat(clcd_str, "FND ");}
	if (sel.clcd == 1){strcat(clcd_str, "CLCD");}
	clcd_write_string(clcd_str);	// 쓰러 감. 문자 값만 보내주면 자동으로 CLCD에
									// 띄워주는 프로세서를 가지고 있음.
}

}

기본적으로 select_mode는 main.h의 selection_t를 업데이트 하는 함수입니다.
selection_t union은 사용자의 키보드 입력을 저장합니다.
예를 들어, 사용자가 d를 입력했을 경우 select_mode 함수는 union의 dot 바이트를 1로 변경해 주며(line: 154) 이는 input_mode 함수의 if문(line: 182)을 거쳐 dot에 정보를 입력하는 함수 dot_write를 호출합니다.
여러 글자를 입력하여도 buffer(line: 131)에 해당 입력이 모두 저장되므로 for loop(line: 152)을 이용하여 sel을 업데이트 할 수 있습니다.
sel.all은 selection_t 내부의 모든 byte를 1로 만들어줍니다. 따라서 모든 기능을 사용하도록 지시합니다.

그러면 다음으로 input_mode 함수를 살펴보겠습니다.

void input_mode()

// 키패드 입력시(all != 0 and exit != 1 일때) 실행되는 루틴
// 값을 입력하는 모드
void input_mode()
{
	int key_count, key_value;
	char clcd_str[20];
	//key_count = keypad_read(&key_value);
	key_count = key_read(&key_value);	// 키밸류 포인터 전달

	if (key_count == 1){
		if (sel.led == 1){led_bit(key_value);}
		if (sel.dot == 1){dot_write(key_value);}
		if (sel.fnd == 1){fnd_write(key_value, 7);}
		if (sel.clcd == 1){
			sprintf(clcd_str, "%#04x            ", key_value);
			clcd_set_DDRAM(0x40);
			clcd_write_string(clcd_str);
		}
	}
	else if (key_count > 1){
		sel.all = 0;
	}
}
}

input mode 함수 내에서 key_count 와 key_value 는 각각 ‘입력 문자열의 길이‘와 ‘입력 문자열 자체‘를 나타내는 변수입니다.
원래의 코드는 key_count가 1 이상이 될 경우, 즉 2개 이상의 입력이 주어질 경우 select_mode으로 빠져나가게 되어있습니다. 2글자 이상의 입력을 받고자 할 경우 이 부분을 수정해야 합니다.
또한 특정 함수가 ‘입력 문자열’을 받고자 할 경우 key_count가 아닌 key_value를 전달해야 함을 유념하세요.

이외의 함수들

short *mapper(off_t offset, int prot)
{
	// mmap를 이용해서 열린 파일을 메모리에 대응시킨다.
    // map_data[]은 대응된 주소를 가리키고, map_data[]을 이용해서 필요한 작업을 하면 된다.
	// map_counter = 0 에서 시작. 함수가 실행될 때마다 1씩 증가.
	map_data[map_counter] = mmap(NULL, sizeof(short), prot, MAP_SHARED, fd, offset);

	if (map_data[map_counter] == MAP_FAILED){
		fprintf(stderr, "Cannot do mmap()");
		emergency_closer();
	}

	return (short *)map_data[map_counter++];
}

void unmapper()
{
	// map한 메모리들을 unmap 해준다.
	int i;
	for (i = 0; i < map_counter; i++)
	{
		munmap(map_data[i], sizeof(short));
	}
	map_counter = 0;
}

void emergency_closer()
{
	// 비상탈출
	unmapper();
	close(fd);
	exit(EXIT_FAILURE);
}

mapper 함수는 mmap를 이용해서 열린 파일을 메모리에 대응시키는 역할을 합니다. 메모리와 관련하여 특수한 기능을 구현하지 않는 이상 따로 수정하실 필요는 없습니다.
unmapper는 mapper로 map된 메모리를 해제해주는 과정입니다. 역시 따로 수정하실 필요가 없습니다.
emergency_closer는 mapper에서 메모리 크래시가 일어났을 경우 호출되어 프로그램을 종료시키는 함수입니다.

그 외 자주 묻는 질문들

Q. 기능을 추가할 때마다 꼭 .c 파일과 .h 파일을 새로 만들어야 하나요?

A.

main.c 에서 모두 구현이 가능하다면 그러지 않아도 괜찮습니다. 헤더파일과 소스파일을 따로 만들어 관리하는 것은 유지보수의 편의성을 위함이지 코드 완성을 위한 필수사항이 아닙니다.

Q. 외부 라이브러리를 사용해도 되나요?

A.

수정하기 힘든 환경의 하드웨어에서도(Ximulator) 동작하는 것을 가정한 실습의 특성을 감안하면 기존에 include 된 표준 라이브러리만을 이용하기를 권장 드리지만 어쩔 수 없이 터미널에서 결과를 확인해야 하는 현 상황을 고려하여 외부 라이브러리를 include하는 것도 괜찮습니다.

터미널에서 실시간의 키보드 입력을 받기 위한 kbhit 함수를 구현하기 위해 termios, ncurses 등의 라이브러리를 이용하는 것이 예시가 될 수 있습니다.

Q. `make xim` 실행 시 다음과 같은 에러가 발생합니다. 어떻게 해결해야 할까요?

A.

make: *** No rule to make target `xim'. Stop.

Makefile에서 소스파일 의존성에 관한 문제가 발생한 경우가 대다수입니다. 자신이 만든 모든 소스파일이 제대로 적혀있는지 확인해주세요. 바르게 동작하는 makefile의 예시를 아래 첨부합니다.

CC := /usr/local/arm-linux-4.1.1/bin/arm-linux-gcc

OUTPUT		= keypad
SRCS		= ./src/main.c \
				./src/led.c\
				./src/dot.c\
				./src/fnd.c\
				./src/clcd.c\
				./src/keypad.c

CFLAGS		= -I./lib


$(OUTPUT) : $(SRCS)
	$(CC) $(CFLAGS) -o $@ $(SRCS)


xim : $(SRCS)
	@cd /usr/xim && $(MAKE) -s xim_OUTPUT="$(OUTPUT)" \
	xim_PATH="$(PWD)" xim_SRCS="$(SRCS)" xim_CFLAGS="$(CFLAGS)"

clean:
	@rm -f $(OUTPUT)

Q. Ximulator에 Input 입력 시 엔터를 두 번 눌러야 제대로 입력되는데 어떻게 해결해야 하나요? 예를 들면 ‘c’를 눌러 clcd 모드로 변경하고자 하는데 c를 2번 입력해야만 변경이 됩니다.

A.

해당 Input을 주기 기 전 눌린 엔터가 scanf의 입력으로 들어가 해당 문제를 일으켰을 가능성이 있습니다. 입력을 받는 scanf에 엔터를 무시하는 로직을 더해주세요. 이에 대해서는 다음 블로그 글을 참고해주세요.(https://blog.naver.com/PostView.nhn?blogId=zlatmgpdjtiq&logNo=221577996732)

단, 일괄적으로 엔터를 무시하는 로직을 추가할 경우 아예 입력이 들어가지 않는 문제가 발생할 수 있습니다. 개인의 재량에 따라 알맞은 방식으로 로직을 설계해주세요.