L2	Embedded C programming

Le langage C pour les systèmes embarqués

Objectifs Découvrir le langage C au moyen d’exercices sur une carte cible 32 bits Comprendre le fonctionnement d’une chaîne de compilation Analyser les options d’optimisation de code du compilateur Développer des applications pour accéder aux ports d’E/S et gérer les interruptions Interfacer C et assembleur pour mettre en œuvre des instructions spécifiques du processeur cible

Matériel Un PC et une carte ColdFire par binôme Chaîne de compilation croisée et sonde d'émulation BDM Manipulations sur carte nue Un support de cours ainsi que la disquette contenant les exemples

Pré-requis Connaissances de l'arithmétique binaire Connaissance d'un microprocesseur (type 8 bits) recommandée

Outline

Conception d'un logiciel structuré Découpage d’une application en plusieurs fonctions Séparation en fichiers distincts Intérêt des fichiers header et des librairies Classes d’allocation des variables (static, automatic, register et extern) et analyse de leurs durées de vie Analyse des éléments constitutifs d'une chaîne de compilation Explication des étapes du processus de génération de code en natif et en croisé Rôle du compilateur, de l’assembleur et du linker Paramétrage en fonction d’un mapping mémoire Structure d’un programme source C, distinction des parties essentielles : préprocesseur, déclaration des variables globales, fonctions Découpage d’une application en fichiers distincts Le préprocesseur Les instructions #define et #include Ecriture de macros Précautions à prendre dans les headers pour éviter les redéclarations de variables Notion de projet, réalisation de librairies Exercice : mise en œuvre de la chaîne de compilation et fabrication d’une librairie Les types du langage C et les opérateurs Les types scalaires : char, int, float et double Codage des nombres entiers en code binaire naturel ou en code complément à 2 Déclaration des variables Les conversions de type implicites et explicites (casting) Les directives de compilation pour forcer l’alignement du code et des données, intérêt sur les processeurs munis de caches L'attribut volatile pour éviter les optimisations de code par le compilateur Les constantes Les opérateurs du C : logiques, arithmétiques et relationnels Priorité entre opérateurs Exercice : réalisation de programmes d’accès aux I/O du ColdFire mettant en œuvre les concepts ci-dessus Les traitements itératifs et conditionnels La structure if…else La structure switch…case Les boucles : while, do…while et for Les instructions break et continue L'instruction goto Les optimisations du compilateur au niveau des structures de contrôle du langage C : exemple le dépliement des boucles Exercice : réalisation d’un chenillard Les pointeurs et les tableaux Analyse d’une instruction de transfert assembleur pour comprendre l’accès à la mémoire Mise en évidence de la distinction adresse / contenu Calculs d’adresses, opérations mêlant pointeurs et adresses absolues Les tableaux mono et multi multi-dimensionnels Les tableaux de pointeurs Les pointeurs sur fonctions Exercice : allocation d’un pointeur sur un port d’IO Exercice : visualisation en mémoire des allocations qui sont réalisées dans le cas de tableaux multi-dimensionnels Exercice : recopie de tableaux et notation par pointeur Les structures et les unions Accès aux champs d’une structure Déclaration de variables et de pointeurs sur type structuré Explication du padding imposé par les règles d’alignement : options pack du compilateur Les formats big et little endian Les structures à champ de bits : modélisation des périphériques Utilisation de typedef Intérêt du sizeof Les tableaux de structures Les listes chaînées Les unions : une même zone mémoire peut être envisagée de différentes manières Exercice : modélisation de l’UART du ColdFire au moyen d’une union et d’une structure à champs de bits et communication avec un terminal; mise en EPROM de l’application

Les fonctions Prototypage des fonctions : notions d’argument et de variable de retour Déclarations anticipées de fonctions Les espaces de validité des variables La récursivité : impact sur la pile Mise en évidence de l’allocation d’un stack frame lors du processus d’appel Visualisation des stacks frames empilés (call stack) La fonction main et ses arguments Utilité des tableaux de pointeurs sur des fonctions Exercice : lancement d’une fonction à partir d’un tableau de pointeurs L'allocation dynamique Fonctions malloc et free : intérêt de l’allocation dynamique Malloc et temps réel Stratégies des algorithmes d’allocation mémoire Distinction tas / pile Tas par défaut et tas privé Exercice : réalisation de listes chaînées de messages reçus au moyen de l’UART Les interruptions Nécessité des interruptions dans un système embarqué Distinction entre déclenchement sur front et sur niveau Acquittement logiciel Ecriture d’un gestionnaire d’interruption : distinction des 3 étapes prologue / corps / épilogue Table de vecteurs Ecriture des fonctions d’installation et de lecture de vecteur Exercice : lancement d’une action suite à une interruption Le langage C dans le contexte embarqué Distinction entre adressage absolu et adressage relatif pour la relogeabilité du code et des données Cstart : initialisation du pointeur de pile et mise à 0 des variables non initialisées Nécessité de l'attribut volatile Portabilité big-endian et little endian padding et alignement Optimisation du code Mise en EPROM d’une application Exercice : mise en évidence et détection de fuites mémoire Les entrées/sorties standards Les fonctions de la bibliothèque stdio Prototypage des fonctions de base : getchar et putchar Prototypage des fonctions qui effectuent un formatage : printf, scanf Notion de fichier : l’accès aux fichiers Traitement des erreurs : stderr et exit Exercice : utilisation des fonctions stdio pour la communication avec un terminal Mise au point Communication avec la cible Les différents niveaux de mise au point : C, assembleur Les fenêtres du debugger : source, mémoire, pile et variables Positionnement de points d’arrêt Analyse de la pile et extraction des stacks frames correspondant aux fonctions imbriquées

 

Duration	Cost	Calendar
4 days	1750 €
Prochaines sessions
du 8 au 11 July 2008         du 16 au 19 September 2008         du 14 au 17 October 2008         du 4 au 7 November 2008         du 2 au 5 December 2008