Sprungbefehle und Kontroll-Strukturen

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Edmund Wolf
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1 Sprungbefehle und Kontroll-Strukturen Statusregister und Flags Sprungbefehle Kontrollstrukturen Das Status-Register 1

2 Register-Satz des ATmega128 Universal-Register (8Bit) R0..R15 16 Bit Program counter (PC) 16 Bit Stack Pointer (SP) R16..R31 I T H S V N Z C X = R27:R26 Y = R29:R28 Z = R31:R30 Status- oder Flag- Register (8Bit, SREG) Doppel-Register für indirekte Adressierung (16Bit) Die Flags im Statusregister C Z N V S H T I Global Interrupt Enable: erlaubt, dass der C Interrupts erhält Bit Copy Storage: Flag zum Austausch von Bits zwischen Registern Half Carry Flag: zeigt übertrag zwischen Bit3 und Bit4 an Sign Bit, S = N V: zeigt negatives Vorzeichen an Two s Complement Overflow Flag: MSB beider Operanden war vor der Operation gleich und MSB Ergebnis ist anders Negative Flag: zeigt an, dass Ergebnis einer Operation negativ sein könnte (MSB ist 1) Zero Flag: zeigt an, dass Ergebnis einer Operation Null ist Carry Flag: zeigt an, dass bei einer Operation ein Überlauf oder ein Borrow in der höchsten Stelle (MSB) aufgetreten ist 2

3 Zweck des Statusregisters wird vom C automatisch verändert und zeigt den Zustand des Ergebnisses der letzten Operation an, die die Flags beeinflusst hat, z.b.: - Operation ergab 0 -> Z-Flag wird gesetzt - Operation ergab einen Überlauf im höchstwertigen Bit -> C- Flag wird gesetzt einzelne Bits im Statusregister können zu bestimmten Zwecken auch durch den Programmierer gesetzt oder zurückgesetzt t werden - Interrupts sollen erlaubt werden -> Programmierer setzt das Interrupt-Flag (Befehl sei set enable interrupt) Befehls-Dokumentation und Flags Bedeutung Beispiel AND Flag wird durch Befehl beeinflusst S, N, Z 0 Flag wird durch Befehl zurückgesetzt V 1 Flag wird durch Befehl gesetzt - Flag wird durch Befehl nicht beeinflusst I,T,H,C 3

4 Sprünge unbedingte bedingte Flag 1 oder 0? Vergleich jmp rjmp brcs/brcc (C) brmi/brpl (N) brvs/brvc (V) breq/brne (Z) brge/brlt brsh/brlo unbedingte Sprünge jmp k rjmp k k absoluter Sprung über gesamten adressierbaren Bereich des Codesegment (4M Befehlsworte) PC <- k (Befehlszähler mit neuer Adresse k laden) -> nicht für alle Controller verfügbar relativer Sprung im Bereich 2048 Befehlsworte zurück (-2K) bzw. 2K Befehlsworte vorwärts PC <- PC + k + 1 (-2K<= k < 2K) (Befehlszähler um k verändern) Sprungmarke statt direkter Adressangabe verwenden (flexibel bei Programmänderungen) 4

5 unbedingte Sprünge Beispiel.cseg.org 0 jmp main ;Was tun bei Reset? (reset vector). ; evtl. weitere Befehle main: ;Anwendungs-Code (summe = 1+1) ldi R16,1 ;summand 1 ldi R17,1 ;summand 2 add R16,R17 ;addieren catch: jmp catch ; Was tun, wenn Programm fertig? ;(Prozessor einfangen) jmp und rjmp sind im Beispiel austauschbar Bedingte Sprünge Relative Sprünge abhängig vom Zustand der Flags Syntax: sprungbefehl k ; k wohin Sprungweite: -64 <= k <= +63 Befehle - wenn wahr: PC PC+k+1 - wenn falsch: PC PC +1 Beispiel: ldi r17, 8 nochmal: dec r17 brne weiter ;springe, wenn r17 nicht 0 rjmp nochmal ;sonst dekrementiere r17 nochmal weiter: nop 5

6 Bedingte Sprünge Flag 1 oder 0? Flag 1 (set) 0 (cleared) Carry brcs brcc branch if carry set/cleared Negative brmi brpl branch if minus/plus Overflow brvs brvc branch if overflow set/cleared Zero breq brne branch if equal/not equal zero Bedingte Sprünge (Vergleiche) Ergebnis Vergleichsoperation (relevantes Flag): signed Rd >= Rr (S=0) brge branch if greater or equal Rd < Rr (S=1) brlt branch if less than unsigned Rd >= Rr (C=0) Rd < Rr (C=1) für beide Rd == Rr (Z=1) Rd!= Rr (Z=0) brsh (brcc) brlo (brcs) breq brne branch if same or higher branch hifl lower branch if equal branch if not equal Achtung! Für <= und > gibt es keine Befehle! 6

7 Bedingte Sprünge (Vergleich) Beispiel1: ldi r17, 16 ldi r18, 8 nochmal: lsr r17 ;r17=r17/2 cmp r17, r18 ;Vergleich r17-r18 setzt die Flags brsh nochmal ;springe, wenn r17>=r18 nop Beispiel2: Tausche Vergleichsoperanden bei <= ldi r17, 1 ldi r18, 8 nochmal: lsl r17 ;r17=r17/2 r17/2 cmp r18, r17 ;Vergleich r18-r17 setzt die Flags brsh nochmal ;springe, wenn r17<=r18 nop Bedingte Sprünge aus AVR_instruction_set.pdf Um die Vergleiche Rd > Rs bzw. Rd <= Rs mit den vorhandenen Befehlen (< bzw. >=) realisieren zu können, müssen die Operanden in der vorhergehenden Vergleichsoperation vertauscht werden. 7

8 Kontrollstrukturen Sprünge Schleifen unbedingte bedingte goto switch if while do-while for if then Vergleich r16==0 unsigned char r16=10; if( r16 == 0) aktion1(); aktion1 endif endif: ldi r16,10 cpi r16,0 brne endif call aktion1 nop 8

9 if then else Vergleich r16==0 unsigned char r16=1; if( r16 == 0) aktion1(); else aktion2(); aktion1 not_null aktion2 endif not_null: endif: ldi r16,1 cpi r16,0 brne not_null call aktion1 jmp endif call aktion2 nop if else if else Vergleich r16==10 Vergleich r16<10 aktion3 lower10 aktion2 is10 aktion1 endif unsigned char r16=9; if( r16 == 10) aktion1(); else if(r16 < 10) aktion2(); else aktion3(); ldi r16, 9 cpi r16, 10 breq is10 brlo lower10 call aktion3 jmp endif lower10: call aktion2 rjmp endif is10: call aktion1 endif: nop 9

10 switch-case Vergleich r16==10 Vergleich r16==9 aktion3 case9 aktion2 case10 aktion1 endswc unsigned char r16=9; switch(r16){ case 10: aktion1(); case 9: aktion2(); default: aktion3(); ldi r16, 9 } cpi r16, 10 breq case10 cpi r16, 9 breq case9 call aktion3 rjmp endswc case9: call aktion2 rjmp endswc case10: call aktion1 endswc: nop for-schleife r16=0 loop Vergleich r16<10 aktion0 r16++ endfor unsigned char r16; for(r1=0; r16<10; r1++) aktion(); ldi r16,0 loop: cpi r16,10 brsh endfor call aktion0 inc r16 jmp loop endfor: nop 10

11 r16 =10 Vergleich r16>=0 while (kopfgesteuerte Schleife) loop signed char r16=10; while( r16 >= 0) r16-=3; ldi r16,10 cpi r16, 0 loop: brlt endwhile r16-=3 subi r16,3 jmp loop endwhile endwhile: nop weiter subi beeinflusst die Flags, jmp beeinflusst sie nicht, darum kann Vergleich entfallen Vergleich vor der Schleife dient dazu, die Flags vor dem 1. Schleifendurchlauf richtig zu setzen do while (fußgesteuerte Schleife) r16=10 loop r16-=3 Vergleich r16>=0 signed char r16=10; do{ r16-=3; }while(r16 >= 0) ldi r16,10 loop: subi r16,3 brge loop nop weiter *Subtraktion beeinflusst die Flags, darum kann Vergleich entfallen 11

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