时钟频率设置不会改变仿真速度答案

【问题标题】：Clock frequency setting doesn't change simulation speed时钟频率设置不会改变仿真速度
【发布时间】：2017-07-04 02:18:31
【问题描述】：

我正在尝试在 SimAVR 上运行以下 AVR 程序：

#include <avr/io.h>
#include <util/delay.h>

int main ()
{
    DDRB |= _BV(DDB5);

    for (;;)
    {
        PORTB ^= _BV(PB5);
        _delay_ms(2000);
    }
}

我用F_CPU=16000000 编译了它。 SimAVR runner 如下：

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <pthread.h>

#include "sim_avr.h"
#include "avr_ioport.h"
#include "sim_elf.h"

avr_t * avr = NULL;

static void* avr_run_thread(void * ignore)
{
    for (;;) {
        avr_run(avr);
    }
    return NULL;
}

void led_changed_hook(struct avr_irq_t* irq, uint32_t value, void* param)
{
    printf("led_changed_hook %d %d\n", irq->irq, value);
}

int main(int argc, char *argv[])
{
    elf_firmware_t f;
    elf_read_firmware("image.elf", &f);
    f.frequency = 16e6;

    const char *mmcu = "atmega328p";
    avr = avr_make_mcu_by_name(mmcu);
    if (!avr) {
        fprintf(stderr, "%s: AVR '%s' not known\n", argv[0], mmcu);
        exit(1);
    }
    avr_init(avr);
    avr_load_firmware(avr, &f);

    avr_irq_register_notify(
        avr_io_getirq(avr, AVR_IOCTL_IOPORT_GETIRQ('B'), 5),
        led_changed_hook,
        NULL);

    pthread_t run;
    pthread_create(&run, NULL, avr_run_thread, NULL);

    for (;;) {}
}

问题是我从led_changed_hook 的输出中看到它以~4 倍的速度运行。此外，更改f.frequency 似乎对模拟速度没有任何影响。

如何确保 SimAVR 以正确的实时速度运行仿真？

【问题讨论】：

为什么当你提高 CPU 频率时，主要由以毫秒为单位的恒定延迟组成的东西运行得更快？
我认为_delay_ms 宏扩展为忙等待？例如，如果我使用F_CPU=800000 编译它，然后上传并在运行频率为 16MHz 的真实芯片上运行它，我确实看到闪烁速度是两倍。
@tofro: this documentation page 非常明确地表明 _delay_ms &c。正在使用忙等待编译时计算的周期数。
是的，确实如此 - 所以它是同一个二进制文件？中间没有构建？
@tofro：我使用 F_CPU=16e6 构建了 AVR 程序，然后将生成的 image.elf 加载到 SimAVR 运行器中。然后我开始尝试在 SimAVR 中设置频率，即通过更改 f.frequency，这似乎并没有改变“闪烁”速度。

标签： emulation avr simulator simavr

【解决方案1】：

It turns out SimAVR doesn't support timing-accurate simulation of opcodes 所以模拟运行_delay_ms 的忙等待到完成的时间与

真正的 MCU 需要多长时间
模拟MCU的时钟频率

正确的解决方案是使用定时器中断，然后在 MCU 上休眠。模拟器将正确模拟计时器计数器，并且 sleep 将暂停模拟，直到计时器触发。

#include <avr/interrupt.h>
#include <avr/power.h>
#include <avr/sleep.h>

int main ()
{
    DDRB |= _BV(DDB5);

    TCCR1A = 0;
    TCCR1B = 0;
    TCNT1  = 0;
    TIMSK1 |= (1 << OCIE1A);

    sei();

    /* Set TIMER1 to 0.5 Hz */
    TCCR1B |= (1 << WGM12);
    OCR1A   = 31248;
    TCCR1B |= ((1 << CS12) | (1 << CS10));

    set_sleep_mode(SLEEP_MODE_IDLE);
    sleep_enable();
    for (;;)
    {
        sleep_mode();
    }
}

ISR(TIMER1_COMPA_vect){
    PORTB ^= _BV(PB5);
}

【讨论】：