RL78マイコン｜本家Arduinoライブラリでのvolatile変数アクセスの衝突防止の実装

前のエントリでvolatile変数アクセスの衝突防止の為のアセンブラコードを書いてみたのですが、本家Arduino
1.0.6のライブラリでの実装を見てみました。

ファイル: arduino-1.0.6\hardware\arduino\cores\arduino\wiring.c
内容(抜粋):

unsigned long millis() {     unsigned long m;     uint8_t oldSREG = SREG;     // disable interrupts while we read timer0_millis or we might get an     // inconsistent value (e.g. in the middle of a write to timer0_millis)     cli();     m = timer0_millis;     SREG = oldSREG;     return m; }

SREGは以下のように定義されていました。

ファイル: arduino-1.0.6\hardware\tools\avr\avr\include\avr\common.h
内容(抜粋):

/* Status Register */ #ifndef SREG #  if __AVR_ARCH__ >= 100 #    define SREG _SFR_MEM8(0x3F) #  else #    define SREG _SFR_IO8(0x3F) #  endif #endif

ファイル: arduino-1.0.6\hardware\tools\avr\avr\include\avr\sfr_defs.h
内容(抜粋):

#define _MMIO_BYTE(mem_addr) (*(volatile uint8_t *)(mem_addr)) #define _MMIO_WORD(mem_addr) (*(volatile uint16_t *)(mem_addr)) #define _MMIO_DWORD(mem_addr) (*(volatile uint32_t *)(mem_addr)) #define _SFR_MEM8(mem_addr) _MMIO_BYTE(mem_addr) #define _SFR_MEM16(mem_addr) _MMIO_WORD(mem_addr) #define _SFR_MEM32(mem_addr) _MMIO_DWORD(mem_addr) #define _SFR_IO8(io_addr) _MMIO_BYTE((io_addr) + __SFR_OFFSET) #define _SFR_IO16(io_addr) _MMIO_WORD((io_addr) + __SFR_OFFSET)

これをRL78に焼き直すと以下のようになると思います。

unsigned long millis() {     unsigned long m;     uint8_t oldPSW = PSW;     // disable interrupts while we read timer0_millis or we might get an     // inconsistent value (e.g. in the middle of a write to timer0_millis)     DI();     m = timer0_millis;     PSW = oldPSW;     return m; }

ここでPSWなのですが、トレースデータを見ていると予想がついてしまうように、PSWは0xffffa番地から
リード/ライト出来るようです。RL78のCPUコアのマニュアルの命令フォーマットのページを見ても、命令
コード的に0xffffa番地に対するリード/ライトとPSWに対するリード/ライトは区別不可能です。

ニーモニック	命令コード
MOV A, PSW	8E, FA
MOV A, sfr	8E, FA(sfr = 0xffffa番地の時)

ニーモニック	命令コード
MOV PSW, A	9E, FA
MOV sfr, A	9E, FA(sfr = 0xffffa番地の時)

ですので、PSWは以下のように定義してしまえば良いように思います。(コード生成機能を使わない場合には
uint8_tがtypedefされていないかも。)

#define PSW (*(volatile uint8_t *)0xffffa)

または

#define PSW (*(volatile unsigned char *)0xffffa)

なお、本家Arduinoライブラリの実装ではSoftwareSerial.cppやServo.cppやGSM3SoftSerial.cppにも同様な
記述がありました。更に、USBCore.cppではC++のコンストラクタ/デストラクタを利用した小技も使われて
いました。

ファイル: arduino-1.0.6\hardware\arduino\cores\arduinoUSBCore.cpp
内容(抜粋):

class LockEP { u8 _sreg; public: LockEP(u8 ep) : _sreg(SREG) { cli(); SetEP(ep & 7); } ~LockEP() { SREG = _sreg; } }; u8 USB_Available(u8 ep) { LockEP lock(ep); return FifoByteCount(); }

変数lockがスタック上に確保されるタイミングでコンストラクタにより_sregメンバ変数へのSREGの値待避と
cli()が自動的に行われ、他方、変数lockが解放されるタイミングでデストラクタにより_sregメンバ変数からの
SREGの値復帰が自動的に行われるようになっていました。小技を使わないで記述すると以下のような記述に
なるだろうと思います。

u8 USB_Available(u8 ep) { u8 c; u8 oldSREG = SREG; cli(); SetEP(ep & 7); c = FifoByteCount(); SREG = oldSREG; return c; }

後でKURUMIスケッチ環境のソースコードも見てみようかと思っています。

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