Programación en ensamblador y en alto nivel (C) Taller de Microcontroladores año 2012 Optativa de grado y Curso de Posgrado
El ISA del AVR Preliminares… Preliminares…
• 32 registros de 8 bits: R0 a R31 • Los registros pueden ser usados por su nombre genérico (Rx) o renombrados mediante una directiva .def .def registroTemporal = r16
• Las instrucciones son –en general- de 16 bits, con cero, uno o dos operandos • para instrucciones diádicas, el resultado es el primer operando Add r5, r4
; r5 = r5 + r4
• en las instrucciones con operandos inmediatos el destino sólo puede ser un registro del segundo grupo (r16..r31) Addi r5, 4
; INVALIDO!!!
Addi r20, 4
; VALIDO!!!
El ISA del AVR • Los pares de registros r26:r27, r28:r29 y r30:r31 actúan como los registros de 16 bits X, Y y Z respectivamente. • X, Y y Z se usan para acceder a la SRAM y Z para acceso a la memoria de programa • Las partes alta y baja de los registros indice (X, Y y Z) se acceden como XH, XL; YH, YL y ZH, ZL respectivamente. • Los puertos (A, B, C y D) tienen siempre una dirección fija independientemente del modelo de procesador. • La SRAM no se accede directamente por al ALU de la CPU. • El acceso a la SRAM se realiza a través de dos instrucciones específicas: STS y LDS. STS 0x0060, r1 LDS r1, 0x0060
; M[0x0060] = r1 ; r1 = M[0x0060]
• El AVR soporta pila de hardware apuntada por un registro de 16 bits SPH:SPL.
El ISA del AVR • La pila crece hacia zonas bajas de memoria. • La variable (de ensamblador) RAMEND aporta el valor de la dirección mas alta de la memoria SRAM (la cual debe ser cargada en el SP) Ldi r16, HIGH(RAMEND) Out SPH, r16 Ldi r16, LOW(RAMEND) Out SPL, r16
• Las instrucciones PUSH y POP escriben y leen directamente de la pila
El ISA del AVR Diseño optimizado para ejecución eficiente de código C. Las estructuras mas frecuentes de C se ensamblan en pocas (1, 2 ó 3) instrucciones del procesador. Aritméticas y lógicas Salto Grupos de instrucciones
Transferencia de datos Bit y bit-test
Control de CPU
Instrucciones aritmético-lógicas Add
rd, rs
Adiw
rdl, W ; rdh:rdl = rdh:rdl + W
Inc
rd
; rd = rd + 1
Mul
rd, rs
; R1:R0 = rd * rs
Fmul
rd, rs
; R1:R0 = (rd * rs) << 1
Mulsu
rd, rs
; R1:R0 = rd * rs
Tst
rd
; rd = rd • rd
…..
; rd = rd + rs
Instrucciones de salto Rjmp
k
Ijmp
; PC = PC + k + 1 ; PC = PC + Z
Jmp
k
; PC = k
Cpse
rd, rs
; if (rd==rs) PC = PC + (2 else 3)
Sbrc
rs, b
; if (rs(b)==0) PC = PC + (2 else 3)
Sbrs
rs, b
; if (rs(b)==1) PC = PC + (2 else 3)
Breq
k
; if (Z==1) PC = PC + k + 1
Call
k
; push PC , PC = k
Ret
; pop PC
Instrucciones de transferencia de datos Mov
rd, rs
; rd = rs
Movw
rd, rs
; rd+1:rd = rs+1:rs
Ldi
rd, k
; rd = k
Ld
rd, X
; rd = (X)
Ld
; St
X, rs
rd, X+ ; rd = (X) , X = X + 1
; St
X+, rs
Ld
rd, -X
; St
-X, rs
Ldd
rd, Y+q ; rd = (Y+q)
; Std
Y+q, rs
Lds
rd, k
; Sts
k, rs
; Out
P, rs
Lpm Lpm
; X = X – 1 , rd = (X)
; rd = (k) ; R0 = (Z)
rd, Z
Spm
; rd = (Z) ; (Z) = R1:R0
Spm
k, rs
; (Z) = rs+1:rs
In
rd, P
; rd = P
Tratamiento de bits Sbi
P, b
; IO(P,b) = 1
; Cbi
P, b
Bset
s
; SREG(s) = 1
; Bclr
s
Bst
rd, b
; T = rd(b)
; Bld
rd, s
Sec
;C=1
; Clc
Sei
;I=1
; Cli
Lsl Clt ….
rd
; rd(n+1) = rd(n) , rd(0) = 0 ;T=0
; Set
Control del procesador Nop
; no operation
Sleep
; sleep processor
Wdr
; watch dog reset
Estructura de un programa en ensamblador Posee los siguientes elementos: • Archivos a incluir (.include) .include "8515def.inc“ .include “Uart.asm”
; Incluye el archivo completo en este punto del archivo actual
• Reserva de espacio de memoria (.DB) .DB 123,56,34,1 .DB “Esto es un texto” .DW 13454
• Definición de símbolos (.def ) .def registroTemporal=r16 ldi registroTemporal, 150
; lista de 4 bytes ; lista de bytes, cadena de caracteres. ; una palabra
Estructura de un programa en ensamblador • Definición de constantes (.EQU) .EQU bitCambiado = 5 sbi PortB, bitCambiado cbi PortB, bitCambiado
• Modificación de dirección por defecto (.org) .org 0x0000 rjmp reset .org 0x0016 ldi r1, 54 .org 0x0010 .DB 1,2,3,4,5,6
Estructura de un programa en ensamblador • Inicio de código ejecutable (.CODE) • Asignación a memoria SRAM (.DSEG) • Definición de sección de eeprom (.ESEG) • Definición de macros (.MACRO) .MACRO Delay nop nop nop .ENDMACRO
Programando en C… Hints importantes en un código C: • Archivos include importantes: #include
; Definiciones de IO específicas para el dispositivo en uso
El archivo incluye: • avr\common.h • avr\sfr_defs.h • avr\portpins.h • avr\version.h
; descripción de registros comunes a todos los AVR ; definición de registros especiales
Programando en C… Hints importantes en un código C: • La rutina principal //Función principal int main(void) { //Declaración e inicializaciones //Ciclo infinito while(1){ //Código del programa prinicpal }
o y n e s z i l i a p c i o c i n i r u A c á i n t e r iv o t c a l iz a g a e e r o o l in s o i t a c e p n i f n l o i o s e h iv o s c i c i t y/ e l E n r a m a d i s p o s r o g a l o s p l e
} NOTAR QUE:
Un programa C siempre arranca ejecutando la rutina main Un programa en assembler siempre arranca ejecutando la interrupción 0 [Reset]
Programando en C… La rutina principal #include #include int main(void) { //Puerto D como salida DDRD = 0xFF; while (1){ _delay_ms(150); portD(0xE4); portD(0xE8); portD(0xD8); portD(0xD4); } }
.include "m8def.inc" .org .def .def .def .def
0x0000 rjmp
RESET
;Reset Handle
Temp1 = r16 Temp2 = r17 Temp3 = r18 Step = r20
; genera un delay de 256*256 unidades de tiempo Delay: Loop1: ldi Temp2,0 Loop2: inc Temp2 breq Loop1End rjmp Loop2 Loop1End: inc Temp1 breq Loop1End rjmp Loop1 Loop1End: ret RESET: ldi Temp1, low(RAMEND) out SPL, Temp1 ldi Temp1, high(RAMEND) out SPH, Temp1 ldi Temp1, 0xff out DDRD, Temp1 ldi Temp1, 0
Programando en C… Las interrupciones… #include #include unsigned int incomingByte = 0x00; #define CALC_BAUDRATE(baudrate) F_CPU/16/((baudrate)-1) #define USART_BAUDRATE 51 void USART_Init(){ //Set baud rate UBRRL=(unsigned char)USART_BAUDRATE; //low byte UBRRH=(unsigned char)(USART_BAUDRATE>>8); //high byte //Data format: asynchronous,no parity, 1 stop bit, 8 bit size UCSRC=(1<
Programando en C… Las interrupciones… void USART_Tx( unsigned int data ){ /* Wait for empty transmit buffer */ while ( !( UCSRA & (1<
int main(void){ USART_Init(); ENABLE_IRQ; USART_Tx('O'); USART_Tx('K'); USART_Tx(':'); for(;;){} }
