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Modos de Direccionamiento e Instrucciones del AVR ATmega32. 3.1 INTRODUCCIÓN Todos los modelos de microcontroladores RISC de la familia AVR soportan los modos de direccionamiento para accesar a la memoria de programa (Flash) y a la memoria de datos (SRAM, Archivo de Registros, Memoria de I/O, y la Memoria Extendida de I/O). Para los siguientes modos de direccionamiento OP significa el Código de Operación de la Instrucción. Para generalizar, los términos RAMEND y FLASHEND se usan para representar la memoria más alta de la localidad en los datos y en el programa.
3.2 MODOS DE DIRECCIONAMIENTO. DIRECCIONAMIENTO DIRECTO DE UN SOLO REGISTRO
El operando esta contenido en el registro d (Rd).
Ejemplos: INC R16 CLR R22
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DIRECCIONAMIENTO DIRECTO DE DOS REGISTROS
Los operandos están contenidos en el registro r (Rr) y d (Rd). El resultado se almacena en el Registro d (Rd).
Ejemplos: ADD R16,R17 CP R22,R5 MOV R0, R1
DIRECCIONAMIENTO DIRECTO DE I/O
La dirección del operando esta contenida en 6 bits de la instrucción de la palabra. A es la dirección del registro destino o fuente.
Ejemplos: IN R16,PIND OUT PORTC,R16
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DIRECCIONAMIENTO DIRECTO DE DATOS
Una dirección de datos de 16 bits esta contenida en los 16 bits menos significativos de la instrucción de dos bytes. Rd/Rr especifican el registro destino o fuente.
Ejemplos: STS 0x1000,R16
DIRECCIONAMIENTO INDIRECTO DE DATOS CON DESPLAZAMIENTO
La dirección del operando es el resultado del contenido del registro Y o Z, sumada a la dirección contenida en 6 bits (q) de la instrucción de la palabra. Rd/Rr especifican el registro destino o fuente.
Ejemplos: LDD R16, Y+0x10 STD Z+0x20, R16
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DIRECCIONAMIENTO INDIRECTO DE DATOS
La dirección del operando es el contenido del registro X, Y o Z.
Ejemplos: LD R16, Y ST Z, R16
DIRECCIONAMIENTO INDIRECTO DE DATOS CON PRE-DECREMENTO
Los registros X, Y o Z se decrementan antes de la operación. La dirección del operando es el contenido decrementado del registro X–, Y– o Z–.
Ejemplos: LD R16, -Z ST -Z, R16
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DIRECCIONAMIENTO INDIRECTO DE DATOS CON POST-INCREMENTO
Los registros X, Y o Z se incrementan después de la operación. La dirección del operando es el contenido del registro X–, Y– o Z– antes de incrementarse.
Ejemplos: LD R16, Z+ ST Z+, R16
DIRECCIONAMIENTO A MEMORIA DE PROGRAMA
La dirección del byte se especifica por el contenido del registro Z. Los 15 bytes más significativos seleccionan la dirección de la palabra. Para LPM, si LSB = 0 se selecciona el byte bajo, de lo contrario si LSB = 1, se selecciona el byte alto.
Ejemplos: LPM
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DIRECCIONAMIENTO INDIRECTO A MEMORIA DE PROGRAMA, IJMP e ICALL
La ejecución del programa continúa en la dirección contenida en el registro Z.
Ejemplos: IJMP ICALL
DIRECCIONAMIENTO RELATIVO A MEMORIA DE PROGRAMA
El programa continua la ejecución en la dirección PC + k + 1. La dirección relativa de k varía de -2047 a 2048.
Ejemplos: RJMP RCALL
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3.3 TIPOS DE INSTRUCCIONES. INSTRUCCIONES. El set de instrucciones del ATmega32 se puede dividir según las especialidades: Instrucciones Aritméticas y Lógicas. Instrucciones de Salto. Instrucciones de Transferencia de Datos. Instrucciones Orientadas a Bits. Instrucciones de Control del MCU. Instrucciones Aritméticas y Lógicas.
En la tabla 3.1, se muestra el menú de las instrucciones Aritméticas y Lógicas del ATmega32. Se indica en la tabla el mnemónico de cómo reconoce el MCU la instrucción, los operandos que utiliza cada instrucción, así como también la operación que realiza y las banderas afectadas en el registro de estado SREG ($3F), además de los ciclos de reloj en que el MCU tarda en ejecutar la instrucción.
Tabla 3.1. La instrucción ADD, suma dos registros sin la bandera de acarreo y el resultado lo coloca en el registro destino (Rd). Documento traducido de la hoja de datos del ATmega32
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Ejemplo: add add
r1,r2 r28,r28
;Suma r2 a r1 (r1=r1+r2) ;Se suma el r28 el mismo (r28=r28+r28)
La instrucción EOR, ejecuta la operación lógica X-OR al contenido del registro destino y el registro fuente colocando el resultado en el registro destino (Rd). Ejemplo: eor eor
r4,r4 r0,r22
;Se limpia r4 ;Se realiza una OR exclusiva entre r0 y r22
La instrucción COM, realiza el complemento a 1 al registro destino (Rd). Mientras que la instrucción NEG, realiza el complemento a 2 al registro destino (Rd). Ejemplo: sub brpl neg positivo: nop
r11,r0 ;Resta r0 de r11 positivo ;Salta si el resultado es positivo r11 ;Toma el complemento a 2 de r11 ;Destino del salto (no hace nada)
La instrucción CLR, limpia el registro. Mientras que la instrucción SER, coloca directamente $FF en el registro destino. La instrucción MUL, realiza la operación de multiplicación de dos registros de 8 bits sin signo, y el resultado de 16 bits lo coloca en el registro 1, el byte alto, y registro 0, el byte bajo. Ejemplo: mul movw
r5,r4 r4,r0
;multiplica r5 y r4 números sin signo ;Copia el resultado de nuevo a r5:r4
La instrucción MULS, realiza la misma operación que la instrucción MUL solo que se toma en cuenta el bit de signo. Ejemplo: muls movw
r21,r20 ;multiplica r21 y r20 números con signo r20,r0 ;Copia el resultado de nuevo a r21:r20
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Instrucciones de Salto
En la tabla 3.2, se muestra el menú de las instrucciones de Salto.
Tabla 3.2. Existen dos tipos de salto: los saltos condicionales, que son aquellos que antes de saltar requieren verificar una de las banderas del Registro de Estado (SREG), mientras que los saltos incondicionales no requieren verificar ninguna bandera, en cuanto el micro los encuentre este saltará a la nueva posición marcada con la etiqueta. La instrucción RJMP, es un salto incondicional. Salto relativo a una dirección ubicada en el rango de PC – 2K + 1 a PC + 2K. La instrucción IJMP, es un salto incondicional. Salto indirecto, ya que brincara a una dirección apuntada por el registro Z de 16 bits.
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La instrucción BRCS, es un salto condicional. Verifica la bandera de acarreo, C, y salta en un rango de PC – 63 ≤ destino ≤ PC + 64, si esta bandera está en 1. Este tipo de instrucciones siempre van colocadas después de CP, CPI, SUB o SUBI. La instrucción BRNE, es un salto condicional. Verifica la bandera cero, Z, y salta en un rango de PC – 63 ≤ destino ≤ PC + 64, si esta bandera está en 1. Este tipo de instrucciones siempre van colocadas después de CP, CPI, SUB o SUBI. Ejemplo:
error: ok:
cpi brne rjmp add inc nop
r16,$42 error ok r16,r17 r16
;Compara r16 con el número 42h ;Salta si r16 es diferente a 42h ;Salto incondicional ;Suma r17 a r16 ;Incrementa r16 ;Destino para rjmp (no hace nada)
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Instrucciones de Transferencia de Datos
En la tabla 3.3, se muestra el menú de las instrucciones de Transferencia de Datos.
Tabla 3.3 La instrucción MOV, hace una copia de un registro a otro. El registro fuente, Rr, no sufre ningún cambio, mientras que el registro destino, Rd, se carga con una copia de Rr. La instrucción MOVW, hace una copia de un par de registros a otro par de registros. El par de registros fuente, Rr+1:Rr, no sufren ningún cambio, mientras que el par de registros destino, Rd+1:Rd, se cargan con una copia de Rr+1:Rr. La instrucción LD, carga un byte indirecto con o sin desplazamiento de un espacio de memoria a un registro. El espacio de memoria es direccionado por los registros apuntadores de 16 bits X, Y o Z. Documento traducido de la hoja de datos del ATmega32
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La instrucción LDI, carga una constante de 8 bits directamente a los registros de r16 a r31. Ejemplo: clr ldi ld ld ldi ld ld
r27 r27 r26,$60 r0,X+ r1,X r26,$63 r2,X r3,-X
;Limpia el byte alto de X ;Coloca el byte byte bajo de X con el número $60 $60 ;Se carga r0 con el valor de la localidad $60 y se increm ;Se carga r1 con el valor de la localidad $61 ;Coloca el byte byte bajo de X con el número $63 $63 ;Se carga r2 con el valor de la localidad $63 ;Se decrem X y se carga r3 con el valor de la localidad $62
La instrucción ST, almacena un byte indirecto del registro a un espacio de memoria. El espacio de memoria es direccionado por los registros apuntadores de 16 bits X, Y o Z. La instrucción LPM, carga un byte del registro apuntado por Z a un registro destino. Ejemplo: ldi ldi lpm
ZH,high(Tabla_1) ;Inicializa el apuntador Z ZL,low(Tabla_1) r16,Z ;Carga una constante de la ;apuntada por Z (r31:r30)
memoria
de
programa
La instrucción IN, carga datos desde un espacio de I/O (Puertos, Timers, Registros de Configuración, etc.) al registro destino, Rd. Ejemplo:
exit:
in cpi breq ... nop
r25,$16 r25,4 exit
;Lee el puerto B ;Compara el valor leído con una constante ;Salta si r25=4 ;Salta al destino (no hace nada)
La instrucción OUT, envía los datos desde un registro fuente, Rr, a un espacio de I/O (Puertos, Timers, Registros de Configuración, etc.). Ejemplo: clr ser out nop out
r16 ;Limpia el registro r16 r17 ;Coloca unos en r17 $18,r16 ;Envía ceros al puerto B ;Espera (no hace nada) $18,r17 ;Envía unos al puerto B
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Instrucciones Orientadas a Bits
En la tabla 3.4, se muestra el menú de las instrucciones Orientadas a Bits.
Tabla 3.4. La instrucción SBI, pone un uno en el bit del registro especificado. Ejemplo: out sbi in
$1E,r0 $1C,0 r1,$1D
;Se escribe la dirección de la EEPROM ;Pone a 1 el bit 0 del registro 1C (EECR) ;Lee el dato de la EEPROM
La instrucción CBI, limpia un bit del registro especificado. Ejemplo: cbi
$12,7
;Limpia el bit 7 del puerto D
La instrucción LSL, recorre todos los bits a la izquierda en un bit. El Bit 0 se limpia. El Bit 7 se carga en la bandera de acarreo, C, del registro SREG. Esta instrucción efectúa multiplicaciones de números con signo y sin signo por 2. Ejemplo: add lsl
r0,r4 r0
;Suma r4 a r0 ;Multiplica r0 por 2
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La instrucción LSR, recorre todos los bits a la derecha en un bit. El Bit 7 se limpia. El Bit 0 se carga en la bandera de acarreo, C, del registro SREG. Esta instrucción efectúa divisiones de números sin signo entre 2. Ejemplo: add lsr
r0,r4 r0
;Suma r4 a r0 ;Divide r0 entre 2
La instrucción ROL, recorre todos los bits del registro destino a la izquierda. La bandera del acarreo se pasa al Bit 0 del registro. El Bit 7 se pasa a la bandera del acarreo, C. Esta instrucción combinada con LSL, efectúa multiplicaciones de varios bytes con valores con signo y sin signo por 2. La instrucción SWAP, intercambia los nibbles en un registro, el alto por el bajo y viceversa. La instrucción SEC, pone a uno el bit de la bandera de acarreo, C, en el registro SREG. Mientras que la instrucción CLC, limpia esta bandera.
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Instrucciones de Control del MCU
En la tabla 3.5, se muestra el menú de las instrucciones de Control del MCU.
Tabla 3.5. La instrucción NOP, se ejecuta en un solo ciclo de instrucción, y no realiza nada. La instrucción SLEEP, coloca al circuito en modo “dormido” definido por el modo de control del MCU. La instrucción BREAK, se usa para un sistema de debug interno. Cuando se ejecuta esta instrucción el CPU del AVR se coloca en modo de “Stop”. Esto ayuda a accesar a los recursos internos del micro a través de software.
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