MCU0 組譯器 – 超簡易組譯器 (第二版)
組合語言輸入檔
檔案: sum.as0m
LOOP: LD I
CMP K10
JEQ EXIT
ADD K1
ST I
LD SUM
ADD I
ST SUM
JMP LOOP
EXIT: RET
SUM: WORD 0
I: WORD 0
K1: WORD 1
K10: WORD 10
程式碼
檔案: as0m.c
#include "mcu0m.h"
// 符號表宣告
int symTop = 0;
Pair symTable[1000];
// 指令表宣告
int opTop = 8;
Pair opTable[] = {{"WORD", WORD}, {"LD", LD}, {"ADD", ADD},{"JMP", JMP},
{"ST", ST}, {"CMP", CMP}, {"JEQ", JEQ}, {"RET", RET}};
// 函數:將一行組合語言拆成 label, op, param 等三個欄位
// 例如 LOOP: LD I 會被拆成 label=LOOP, op=LD, param=I
void parse(char *line, char *label, char *op, char *param) {
strcpy(label, ""); strcpy(op, ""); strcpy(param, "");
char *rest=line;
char *ptr = strchr(line, ':'); // 找看看是否這行有 : 符號，像是 LOOP: LD I 就有
if (ptr != NULL) { // 如果有 : 符號，代表前面是標記
rest = ptr + 1;
sscanf(line, "%[^: \t]", label); // 將標記部分放入 label 欄位 (例如: label=LOOP)
}
int count = sscanf(rest, "%s %s", op, param); // 將後半剩下的部分拆成 (op, param) 兩個欄位
if (count == 1) strcpy(param, ""); // 處理參數太少的情況
if (count == 0) strcpy(op, "");
}
// 查詢表格 table 中有沒有名稱為 name 的項目，有的話傳回該項目 (pair)
Pair *table_get(Pair *table, int top, char *name) {
int i;
for (i=0; i<top; i++) {
if (strcmp(name, table[i].name)==0)
return &table[i];
}
return NULL;
}
// 將 pair=(name, value) 這個項目加入到表格中
int table_put(Pair *table, int *top, char *name, int value) {
Pair *pair = table_get(table, *top, name);
if (pair == NULL) {
pair = &table[*top];
pair->value = value;
pair->name = strdup(name);
(*top)++;
return 1;
}
return 0;
}
// 組譯器第一輪: 記住符號位址
void pass1(char *asmFile) {
printf("\n============== pass1 ===============\n");
FILE *file = fopen(asmFile, "rt"); // 用 rt 模式開啟文字檔
char line[MAX_LEN], label[MAX_LEN], op[MAX_LEN], param[MAX_LEN];
UINT16 address=0, i;
for (i=1; fgets(line, MAX_LEN, file); i++) { // 每次讀一行
parse(line, label, op, param);
if (strcmp(op, "")==0) continue;
printf("%02d %04x %s", i, address, line);
if (table_get(opTable, opTop, op)==NULL) { // 若不認識該行指令欄
printf("op %s: not found!\n", op); // 就顯示錯誤
exit(1);
}
if (strcmp(label, "")!=0) { // 如果有標記
if (table_put(symTable, &symTop, label, address)==0) { // 新增標記，假如失敗
printf("Error: symbol %s duplicate\n", label); // 就顯示錯誤
exit(1);
}
}
address += 1; // 每行指令都佔一個 WORD
}
fclose(file);
}
// 將指令 (op, param) 翻譯成 16 位元機器碼傳回
UINT16 translate(char *label, char *op, char *param) {
Pair *op1 = table_get(opTable, opTop, op);
if (op == NULL) {
printf("Error: op(%s) not found!\n", op);
exit(0);
}
UINT16 code = 0;
if (op1->value == WORD) { // 處理 K10: WORD 10 的這種情況
sscanf(param, "%hu", &code);
} else {
UINT16 paddress;
if (op1->value == RET) // RET 指令後面沒有跟著參數，所以補 0
paddress = 0;
else {
Pair *sym = table_get(symTable, symTop, param); // 處理一般性指令，查詢符號位址
if (sym == NULL) {
printf("Error: symbol(%s) not found!\n", param);
exit(0);
}
paddress = sym->value; // paddress=符號位址
}
code = (op1->value << 12) | paddress; // 將 op, address 編成 16 位元的機器碼
}
return code;
}
// 組譯器第二輪: 將所有指令翻譯成機器碼並寫入目的檔
void pass2(char *asmFile, char *objFile) {
printf("\n============== pass2 ===============\n");
FILE *file = fopen(asmFile, "rt");
FILE *oFile = fopen(objFile, "wb");
char line[MAX_LEN], label[MAX_LEN], op[MAX_LEN], param[MAX_LEN];
UINT16 address = 0;
while (fgets(line, MAX_LEN, file)) {
parse(line, label, op, param);
if (strcmp(op, "")==0) continue;
UINT16 code = translate(label, op, param); // 將每行指令都翻成機器碼
printf("%04x %04x %s", address, code, line);
fwrite(&code, sizeof(code), 1, oFile);
address += 1;
}
fclose(file);
fclose(oFile);
}
// 組譯器的主程式
int main(int argc, char *argv[]) {
if (argc != 3) { printf("as0m <asmFile> <objFile>\n"); exit(1); }
char *asmFile=argv[1], *objFile=argv[2];
pass1(asmFile); // 組譯器第一輪，計算符號表位址
pass2(asmFile, objFile); // 組譯器第二輪，編機器碼後輸出到目的檔
}
執行結果
D:\ccc\mcu02>gcc as0m.c -o as0m
D:\ccc\mcu02>gcc vm0m.c -o vm0m
D:\ccc\mcu02>as0m sum.as0m sum.ob0m
============== pass1 ===============
01 0000 LOOP: LD I
02 0001 CMP K10
03 0002 JEQ EXIT
04 0003 ADD K1
05 0004 ST I
06 0005 LD SUM
07 0006 ADD I
08 0007 ST SUM
09 0008 JMP LOOP
10 0009 EXIT: RET
12 000a SUM: WORD 0
13 000b I: WORD 0
14 000c K1: WORD 1
15 000d K10: WORD 10
============== pass2 ===============
0000 000b LOOP: LD I
0001 400d CMP K10
0002 5009 JEQ EXIT
0003 100c ADD K1
0004 300b ST I
0005 000a LD SUM
0006 100b ADD I
0007 300a ST SUM
0008 2000 JMP LOOP
0009 e000 EXIT: RET
000a 0000 SUM: WORD 0
000b 0000 I: WORD 0
000c 0001 K1: WORD 1
000d 000a K10: WORD 10
D:\ccc\mcu02>vm0m sum.ob0m
PC=0000 IR=000b SW=1000 A=0000= 0
PC=0001 IR=400d SW=8000 A=0000= 0
PC=0002 IR=5009 SW=8000 A=0000= 0
PC=0003 IR=100c SW=8000 A=0001= 1
PC=0004 IR=300b SW=8000 A=0001= 1
PC=0005 IR=000a SW=8000 A=0000= 0
PC=0006 IR=100b SW=8000 A=0001= 1
PC=0007 IR=300a SW=8000 A=0001= 1
PC=0008 IR=2000 SW=8000 A=0001= 1
PC=0000 IR=000b SW=8000 A=0001= 1
PC=0001 IR=400d SW=8000 A=0001= 1
PC=0002 IR=5009 SW=8000 A=0001= 1
PC=0003 IR=100c SW=8000 A=0002= 2
PC=0004 IR=300b SW=8000 A=0002= 2
PC=0005 IR=000a SW=8000 A=0001= 1
PC=0006 IR=100b SW=8000 A=0003= 3
PC=0007 IR=300a SW=8000 A=0003= 3
PC=0008 IR=2000 SW=8000 A=0003= 3
PC=0000 IR=000b SW=8000 A=0002= 2
PC=0001 IR=400d SW=8000 A=0002= 2
PC=0002 IR=5009 SW=8000 A=0002= 2
PC=0003 IR=100c SW=8000 A=0003= 3
PC=0004 IR=300b SW=8000 A=0003= 3
PC=0005 IR=000a SW=8000 A=0003= 3
PC=0006 IR=100b SW=8000 A=0006= 6
PC=0007 IR=300a SW=8000 A=0006= 6
PC=0008 IR=2000 SW=8000 A=0006= 6
PC=0000 IR=000b SW=8000 A=0003= 3
PC=0001 IR=400d SW=8000 A=0003= 3
PC=0002 IR=5009 SW=8000 A=0003= 3
PC=0003 IR=100c SW=8000 A=0004= 4
PC=0004 IR=300b SW=8000 A=0004= 4
PC=0005 IR=000a SW=8000 A=0006= 6
PC=0006 IR=100b SW=8000 A=000a= 10
PC=0007 IR=300a SW=8000 A=000a= 10
PC=0008 IR=2000 SW=8000 A=000a= 10
PC=0000 IR=000b SW=8000 A=0004= 4
PC=0001 IR=400d SW=8000 A=0004= 4
PC=0002 IR=5009 SW=8000 A=0004= 4
PC=0003 IR=100c SW=8000 A=0005= 5
PC=0004 IR=300b SW=8000 A=0005= 5
PC=0005 IR=000a SW=8000 A=000a= 10
PC=0006 IR=100b SW=8000 A=000f= 15
PC=0007 IR=300a SW=8000 A=000f= 15
PC=0008 IR=2000 SW=8000 A=000f= 15
PC=0000 IR=000b SW=8000 A=0005= 5
PC=0001 IR=400d SW=8000 A=0005= 5
PC=0002 IR=5009 SW=8000 A=0005= 5
PC=0003 IR=100c SW=8000 A=0006= 6
PC=0004 IR=300b SW=8000 A=0006= 6
PC=0005 IR=000a SW=8000 A=000f= 15
PC=0006 IR=100b SW=8000 A=0015= 21
PC=0007 IR=300a SW=8000 A=0015= 21
PC=0008 IR=2000 SW=8000 A=0015= 21
PC=0000 IR=000b SW=8000 A=0006= 6
PC=0001 IR=400d SW=8000 A=0006= 6
PC=0002 IR=5009 SW=8000 A=0006= 6
PC=0003 IR=100c SW=8000 A=0007= 7
PC=0004 IR=300b SW=8000 A=0007= 7
PC=0005 IR=000a SW=8000 A=0015= 21
PC=0006 IR=100b SW=8000 A=001c= 28
PC=0007 IR=300a SW=8000 A=001c= 28
PC=0008 IR=2000 SW=8000 A=001c= 28
PC=0000 IR=000b SW=8000 A=0007= 7
PC=0001 IR=400d SW=8000 A=0007= 7
PC=0002 IR=5009 SW=8000 A=0007= 7
PC=0003 IR=100c SW=8000 A=0008= 8
PC=0004 IR=300b SW=8000 A=0008= 8
PC=0005 IR=000a SW=8000 A=001c= 28
PC=0006 IR=100b SW=8000 A=0024= 36
PC=0007 IR=300a SW=8000 A=0024= 36
PC=0008 IR=2000 SW=8000 A=0024= 36
PC=0000 IR=000b SW=8000 A=0008= 8
PC=0001 IR=400d SW=8000 A=0008= 8
PC=0002 IR=5009 SW=8000 A=0008= 8
PC=0003 IR=100c SW=8000 A=0009= 9
PC=0004 IR=300b SW=8000 A=0009= 9
PC=0005 IR=000a SW=8000 A=0024= 36
PC=0006 IR=100b SW=8000 A=002d= 45
PC=0007 IR=300a SW=8000 A=002d= 45
PC=0008 IR=2000 SW=8000 A=002d= 45
PC=0000 IR=000b SW=8000 A=0009= 9
PC=0001 IR=400d SW=8000 A=0009= 9
PC=0002 IR=5009 SW=8000 A=0009= 9
PC=0003 IR=100c SW=8000 A=000a= 10
PC=0004 IR=300b SW=8000 A=000a= 10
PC=0005 IR=000a SW=8000 A=002d= 45
PC=0006 IR=100b SW=8000 A=0037= 55
PC=0007 IR=300a SW=8000 A=0037= 55
PC=0008 IR=2000 SW=8000 A=0037= 55
PC=0000 IR=000b SW=8000 A=000a= 10
PC=0001 IR=400d SW=4000 A=000a= 10
PC=0002 IR=5009 SW=4000 A=000a= 10
PC=0009 IR=e000