Assemblerprogrammieren PIC

Transkript

1 Einführung in die Programmierung von Microchip - PIC Prozessoren Inhaltsverzeichnis Einleitung... 2 Das Programmiermodell des Microchip PIC Prozessors... 2 Übersicht über PIC-Prozessoren... 3 Der Programmspeicher... 4 Der Datenspeicher... 5 Programmieren in Assembler... 6 Befehle, die Registerinhalte verändern... 8 Befehle zur Veränderung von WREG... 8 Debuggen mit dem Simulator... 8 Befehle zur Verknüpfung von WREG und File Registers... 9 Befehle, um ein Bit im Datenspeicher zu verändern Indizierte (indirekte) Adressierung des Datenspeichers Befehle zur Steuerung des Programmablaufes Unbedingte Programmsteuerung Bedingte mehrstellige Verzweigung ( Computed GOTO ) Zugriff auf konstante Werte in Tabellen Bedingte Verzweigung Der Befehl Sleep ANHANG Direktiven in Assemblerschreibweise Lothar Kerbl Seite 1 (18)

2 Einleitung In diesem Skriptum sind die wichtigsten Schritte zusammengefasst, um ein Projekt (Programm) für einen Mikroprozessor der PIC-Familie (Microchip) in der integrierten Entwicklungsumgebnung (MPLAB IDE) erstellen zu können die Ausführung des Programmes in einem Simulator testen zu können die Ausführung des Programmes in einem Target testen zu können. Du lernst den typischen Cross Development Vorgang kennen, wie er bei der Erstellung von Software für Microcontrollersysteme (für Embedded Systems ) üblich ist. Cross Development : Entwicklung von Software, die nicht auf dem Entwicklungsrechner ( Development System ) sondern in einem Zielsystem ( Target System ) ausgeführt werden soll. Software für Microcontroller (und auch für speicherprogrammierbare Steuerungen) wird fast ausschließlich in IDEs ( Integrated Development Environment integrierte Entwicklungsumgebung) auf Personal Computern entwickelt. Für Prozessoren der PIC-Familie steht eine (kostenlose) Entwicklungsumgebung zur Verfügung ( MPLAB IDE verfügbar unter Der Test der Software erfolgt entweder durch Simulation im Entwicklungssystem oder in einem Target System, das mit dem PC verbunden ist. Hinweis: Man spricht von Native Development, wenn die entwickelte Software auf dem Entwicklungsrechner selbst ausgeführt werden soll. Das Programmiermodell des Microchip PIC Prozessors Du sollst dich voresrt mit dem Aufbau der CPU der Organisation der Speicherbereiche (Programmspeicher, Datenspeicher, Register) und dem Befehlsssatz der CPU vertraut machen Lothar Kerbl Seite 2 (18)

3 Alle PIC-Prozessoren (Prozessoren der Fa. Microchip) sind nach einem Grundmuster aufgebaut. Das betrifft die CPU und die Organisation der Speicherbereiche. Auch die Befehlssätze der verschiedenen CPUs bauen auf einer gemeinsamen Basis auf. Für das Verständnis des folgenden Kapitels benötigst du sicher öfters die Originaldokumentation des PIC-Prozessors 16F Du solltest dir zumindest die Seiten über die Memory Organization und das Instruction Set ausdrucken und zu dieser Lernunterlage heften. Wenn du die Möglichkeiten auch die des einfachsten PIC-Prozessors ausnutzen willst, wirst du nicht umhin kommen, dich in die Originaldokumentation zu vertiefen. Dies trifft vor allem dann zu, wenn du dich dazu entschließt, einen speziellen Microcontroller in deiner Anwendung einzusetzen. (CAN-Controller, digitaler Signalprozessor, USB-Schnittstelle, WEB-Server,...) Übersicht über PIC-Prozessoren Unterscheiden kann man die Prozessoren der PIC-Familie vor allem durch die Breite des Programmspeichers und durch die Datenwortbreite 8-Bit MCUs: 12-Bit OPCode (z.b.: PIC10F200 für sehr einfache Anwendungen geeignet) 14-Bit OPCode (z.b.: PIC12F675, PIC 16F690 ) 16-Bit OPCode (z.b.: PIC 18F452) 16Bit MCUs: PIC24., dspic. 32Bit MCUs PIC32MX Mit der Breite des Programmspeichers erweitert sich auch der Umfang des Befehlssatzes. Bild 1 Die Auswahl der CPU in der Entwurfsumgebung Liste ist unbedingt notwendig 1 Das Microchip Manual 41262E.PDF ( PIC16F690 Data Sheet ist als PDF-Datei auf verfügbar. Es umfasst zirka 310 Seiten Lothar Kerbl Seite 3 (18)

4 PIC-Prozessoren sind Harvard -Prozessoren, das heißt Programmspeicher und Datenspeicher sind voneinander getrennt und unabhängig. Außerdem ist getrennt vom Datenspeicher ein Bereich für den Stack vorgesehen. (siehe CALL - Befehl.) Auf diesen Speicherbereich wird nur bei der Ausführung spezieller Befehle zugegriffen. (CALL, RETURN, RETFIE,..) Einige Typen verfügen über einen zusätzlichen EEPROM Bereich, in dem Daten wie im Datenspeicher allerdings gegen Ausfall der Versorgungsspannung gesichert - gespeichert werden können. (Breite: 8 Bit, Tiefe: 256 Adressen 8Bit Adressierung) Bei einigen Prozessoren kannst du auch auf den Programmspeicher wie auf ein EEPROM zugreifen. Ein Configuration Bereich kann beim Programmieren wie ein Teil des Programmspeichers behandelt werden, während des normalen Betriebes ist aber ein Zugriff auf diesen Bereich nicht möglich. Der Programmspeicher Siehe auch das Kapitel Memory Organization / Program Memory Organization in der Originaldokumentation. Bild 2 Darstellung des Programmspeichers des Microcontrollers PIC16F690 der Typ PIC16F690 muss zuerst durch Configure - Select Device eingestellt werden Du kannst den Inhalt des Programmspeichers ( den Opcode ) direkt durch Eingabe einer vierstelligen Hexadezimalzahl beschreiben (14 Binärstellen!). Da die Eingabe von Hexadezimalzahlen sehr umständlich und fehleranfällig ist, kann der Inhalt des Programmspeichers auch durch Eingabe von mnemonischen Befehlen (Assemblerschreibweise) festgelegt werden (Spalte Disassembly ). Lothar Kerbl Seite 4 (18)

5 In der Entwicklungsumgebung werden unabhängig von der Art der Eingabe beide Darstellungsformen ( hexadezimal - Assemblerschreibweise ) angezeigt. Wie breit ist der Programmspeicher des Controllers PIC16F690? Wie tief ist der Programmspeicher des Controllers PIC16F690, wie vielen Adressleitungen entspricht das? * Aus wie vielen Bits besteht der Programmcounter? Welcher Bereich könnte mit diesem Program Counter theoretisch adressiert werden? (siehe Kapitel Memory Organization in der Microchip-Dokumentation für den 16F690) In welcher Reihenfolge werden die Befehle im Programmspeicher ausgeführt? Welcher Befehl wird ausgeführt, nachdem die Versorgungsspannung eingeschaltet wurde? Wie lange dauert die Ausführung eines Befehls? Der Datenspeicher Siehe auch das Kapitel Memory Organization / Data Memory Organization in der Originaldokumentation Bild 3 Darstellung des Datenspeichers des PIC16F690 in der MPLAB IDE. Beachte, dass der Inhalt des Datenspeichers sowohl im Fenster File Register (geordnet nach Adressen) als auch teilweise im Fenster Special Function Registers (geordnet nach Funktionen und mit friendly names versehen) sichtbar ist. Das Working Register WREG ist im Fenster Special Function Registers und in der Status-Zeile (am unteren Rand des MPLAB-Fensters) sichtbar. Der Datenspeicher ist in vier Bänken organisiert. Auf welche Bank zugegriffen wird, wird durch die Bits RP0 und RP1 festgelegt. (Bit 5 und Bit 6 im Status Register ) Lothar Kerbl Seite 5 (18)

6 Ein beliebiges Speicherelement ( Special Register oder General Purpose Register ) aus dem Datenspeicher wird in der PIC-Dokumentation mit der Bezeichnung f abgekürzt ( File Register ) Wichtige Register ( Special Function Registers ) der CPU können über Adressen des Datenspeichers angesprochen werden (sie sind memory mapped in den Speicherbereich eingebettet ) Die Ansteuerung der Peripherie (Schnittstellen nach außen) erfolgt ebenfalls durch Schreiben/ Lesen auf besonderen Adressen des Datenspeichers ( memory mapped Input/Output ) Das Register W ( WREG, Working Register ) spielt eine zentrale Rolle. Dieses Register liegt außerhalb des Datenspeichers Kontrollfragen: Was sind General Purpose Register und Special Function Register? Welche Bedeutung haben die folgenden File Register, unter welchen Adressen im Datenspeicher sind sie anzusprechen? o PCL o STATUS o PORTA o TRISA Welche Register sind unter der Adresse 00H, 04h, 0Ch, 12h, 20h, 47h, 64h, 80h, 83h, 90h, A0h, F4h sichtbar? Welche File Register sind mehrfach (in mehreren Bänken) mit demselben Inhalt sichtbar? Programmieren in Assembler Assemblerschreibweise ist eine zeilenorientierte Schreibweise: Eine Zeile kann enthalten:...einen CPU-Befehl,...eine Direktive, mit der der Übersetzungsvorgang gesteuert werden kann... Kommentar (die Zeile beginnt mit ; ) Lothar Kerbl Seite 6 (18)

7 Assemblerschreibweise ist für Programmbefehle und Direktiven spaltenorientiert. Es enthalten... die erste Spalte gegebenenfalls ein Label (beachte, dass nach dem Namen ein Doppelpunkt : stehen muss!)...die zweite Spalte die Anweisung...die dritte Spalte den (die) Operanden (nicht alle Befehle benötigen Operanden)...die vierte Spalte Kommentar (nach einem ; ) Du kennst schon die Methode in der MPLAB IDE Befehle direkt in den Programmspeicher zu schreiben (das ist die grundlegende Form der Programmierung) Diese Arbeitsweise ist aber mühsam und fehleranfällig. Einfacher ist es, die CPU- Befehle (m mnemonischen Code ) zuerst in eine Datei zu schreiben, diese Datei von einem Programm übersetzen zu lassen und das Ergebnis in den Programmspeicher zu laden. Vorgang: 1. Erstelle in der MPLAB IDE eine Datei mit der Endung.asm (File / New File / Save as.., File / Save ) Bild 4 Mit File / New wird der syntaxsensitive Editor gestartet... Bild 5... der deine Eingaben sofort auf syntaktische Richtigkeit überprüft - Voraussetzung ist allerdings, dass deine Datei mit der Extension.asm angelegt wird. 2. Übersetze und lade das Ergebnis in den Programmspeicher mit Project / QuickBuild Lothar Kerbl Seite 7 (18)

8 Beim Assemblerprogrammieren musst du Werte mitunter in verschiedenen Formaten angeben. Die Angabe des Formates ( Radix ) erfolgt folgendermaßen: Dezimalzahl D 120 oder 120 oder. 120 Hexadezimalzahl H A0 oder 0xA0 oder A0h Binärzeichenfolge B ASCII-Zeichen A & oder & Befehle, die Registerinhalte verändern Befehle zur Veränderung von WREG Grundlage des Befehlssatzes sind die Befehle, durch die Daten zwischen Working Register und Datenspeicher ( File Register ) verschoben und bearbeitet werden. Nach Ausführung eines dieser Befehle sind neben dem eigentlichen Ergebnis in der Regel auch Inhalte des Status Registers verändert (siehe in der Tabelle des Instruction Set die Spalte Status affected ) CLRW ; CLeaR Working Register (00->W, lösche W) MOVLW 0x55 ; move LITERAL to W (hier: Setze W<-55h) Vor Ausführung eines der folgenden Befehle muss WREG schon einen sinnvollen Wert enthalten. ADDLW 0x55 ; add literal(55h) to W (Ergebnis in W) ANDLW 0x55 ; and literal(55h) with W (Ergebnis in W) IORLW 0x55 ; inclusive or literal(55h) with W SUBLW 0x55 ; subtract: literal(55h) W ( XORLW 0x55 ; exclusive or literal(55h) with W (Erg.: W) Aufgabe: Teste die Ergebnisse der Befehle mit dem Simulator, indem du den Inhalt von WREG definierst und danach die einzelnen Befehle ausführst. Debuggen mit dem Simulator Ein Programm im Programmspeicher kann mit dem Software Simulator getestet und von Fehlern befreit werden ( Debugging ) Bild 6 Wahl des Simulators als Debugging Tool Lothar Kerbl Seite 8 (18)

9 Die Ausführung des Programms kannst du im Einzelschrittmodus (F7, F8) oder abschnittsweise (mit Breakpoints und F9 bzw. Step Over und Step Out ) simulieren, Die Debug Vorgänge kannst du auch über die Kontrollleiste steuern: Bild 7 Kontrollleiste zur Steuerung des Simulators Ein grüner Pfeil im Programmspeicher und auch im Quelltext zeigen die Stelle des nächsten auszuführenden Befehls an. Während des Debuggens kannst du Inhalte der verschiedenen Speicherbereiche ändern. (View / ) Befehle zur Verknüpfung von WREG und File Registers CLRF 0x20 ; CLeaR File Register MOVWF 0x20 ; MOVe W-register to File Register Vor Ausführung eines der folgenden Befehle muss das beteiligte File Register (in diesen Beispielen das general purpose Register auf Adresse 0x20) schon einen sinnvollen Wert enthalten. ADDWF 0x20,d ; ADD (2er Komplement) WREG und F-Registers ANDWF 0x20,d ; AND zwischen WREG und File Register COMF 0x20,d ; Invertieren (COMplement) eines F-Registers DECF 0x20,d ; vermindere (DECrement) ein F-Register INCF 0x20,d ; erhöhe (INCrement) ein File Register IORWF 0x20,d ; INclusive Or zwischen WREG und F-Register MOVF 0x20,d ; kopiere (MOVE)Daten von einem F-Register RLF 0x20,d ; Rotate Left File Register thru Carry-Bit RRF 0x20,d ; Rotate Right File Register thru Carry-Bit SUBWF 0x20,d ; SUBtract (2er Komp.) W from f (f W!) SWAPF 0x20,d ; SWAp Nibbles (Tausche Vierergruppen) in f XORWF 0x20,d ; exclusive OR von W und file Register Bei diesen Befehlen ist der Operand kein Literal sondern eine Adresse im Datenspeicher (in unseren Beispielen das File Register auf der Adresse 0x20). Das Ergebnis kann entweder im adressierten File Register oder im Working Register abgespeichert werden 2. Das Ziel File Register oder Working Register WREG wird durch ein weiteres Argument im Operandenfeld angegeben: d = F (bzw. 1 oder frei gelassen das ist der Default Wert ): Das Ergebnis wird im File Register gespeichert, das WREG bleibt unverändert. d = W bzw. 0 (Dieses Argument muss angegeben werden!) Das Ergebnis wird in WREG gespeichert, das beteiligte File Register bleibt unverändert. Beispiel: MOVF ANDWF MOVF 0x20,W ; move File Register (in das WREG) 0x20,W ; UND Verknüpfung, Ergebnis steht im WREG 0x20,F ; move File Register to File Register 2 Bei den Befehlen CLRF und MOVWF ist als Ziel nur das File Register möglich. Lothar Kerbl Seite 9 (18)

10 Die Angabe von W bzw. F ist bei den folgenden Befehlen nicht möglich) MOVWF 0x20 ; move WREG in ein File Register CLRF 0x20 ; Lösche den Inhalt eines File Registers Der Befehl MOVF 0x20,F erscheint auf den ersten Blick sinnlos. Wenn dieser Befehl ausgeführt wird, wird allerdings das Status Register beeinflusst. Somit kann der Inhalt eines File Registers auf den Wert Null getestet werden. In einem folgenden Befehl kann dieser Test durch einen bedingten Sprungbefehl (siehe weiter unten) ausgewertet werden. Aufgabe: Beachte den Unterschied in der Behandlung des Zero Flags ( Z ) im Status Register bei den Befehlen MOVF und MOVW. Worin liegt er? Beachte: Es gibt keinen Befehl, mit dem ein Literal an eine vorgegebene Speicherstelle im File Register geschrieben werden kann. Das ist verständlich, da die vorgegebene Länge des OpCodes (14 Bit) keinen Platz für ein Literal und zugleich für die Angabe einer Adresse für den Datenspeicher ( File Register ) zulässt (siehe die Spalte 14 Bit OPCode im Instruction Set ). Wie kannst du trotzdem eine Konstante ( Literal ) in den Datenspeicher schreiben? Aufgabe: Teste die Ergebnisse der Befehle mit dem Simulator, indem du den Inhalt von W und eines Speicherstelle im Datenspeicher (File Register) definierst und danach die einzelnen Befehle ausführst. Befehle, um ein Bit im Datenspeicher zu verändern Oft genügt es, Information in einem Binärzeichen( Bit ) abzuspeichern. Dafür ist ein Prozessor mit einer Wortbreite von 8 Bit nicht optimal geeignet, da das Byte die Einheit für den Datenzugriff ist, und eine Verwendung von 8 Binärstellen für das Abspeichern des Informationsgehaltes 1 bit Verschwendung ist. Im Befehlssatz des PIC-Prozessor sind deshalb Befehle vorgesehen, mit denen einzelne Bits im Datenspeicher (File Register) gezielt verändert werden können. (Setzen, Rücksetzen; Invertieren ) BCF BSF 0x20,4 ; Bit Clear in File Register ;Setze Bit Nummer 4 auf Adresse 0x20 auf 0 0x20,4 ; Bit Set in File Register ; Setze Bit Nummer 4 auf Adresse 0x20 auf 1 Es gibt einen weiteren Grund, warum der Zugriff auf ein spezielles Bit im File Register wichtig ist: In den Special Function Register sind den einzelnen Bits besondere Bedeutung zugeordnet (vgl. die Tabelle Special Functions Registers Summary in der Originaldokumentation). Durch Zugriff auf ein Bit kann diese eine Funktion Definieren bzw. Lesen von einzelnen Bits in einem Special Function Register Lothar Kerbl Seite 10 (18)

11 ausgewählt werden, ohne durch den Zugriff die anderen Bits im jeweiligen Special Function Registers zu beeinflussen. Beispiel: Zugriff auf Bank1 für die nächsten Befehle vorbereiten: BSF 0x03,5 BCF 0x03,6 ; Setze RP0, RP1 (Auswahl der Bank im Datenspeicher), ohne die anderen ; Einstellungen im Register Status (Adresse 0x03) zu beeinflussen Welche Information ist im Special Function Register STATUS (Adresse 0x03) noch enthalten? Beachte: Invertieren des Inhalts unabhängig vom aktuellen Wert ( Toggeln ) ist nur beim PIC18... mit einem Befehl möglich. Beispiel: Gesteuerter Inverter Vielleicht ist dir schon aufgefallen, dass es keinen Befehl gibt, um den Inhalt von W zu invertieren. Das ist auch gar nicht notwendig: Wenn du den Inhalt des W-Registers invertieren willst, musst du W mit dem Literal B exklusiv-oder ( exor ) verknüpfen. Nach Ausführung dieses Befehls steht der invertierte Wert in W ( W wurde invertiert ) Wenn du den Befehl zweimal hintereinander ausführst, so steht wieder der ursprüngliche Wert in W XORLW XORLW B B Versuche, den Inhalt von W mit B zu initialisieren und führe danach das Programm aus. Beachte dabei, dass das Z-Bit im Status Register gesetzt wird Merke: Invertieren eines Binärwertes kann durch XOR-Verknüpfung mit 1 durchgeführt werden. Beispiel: Die De-Morganschen Theoreme /(X & Y) = /X v /Y /(X v Y) = /X & /Y X & Y = /(/X v /Y) X v Y = /(/X & /Y) Überprüfe das, indem du jeweils zwei Programme schreibst und die Ergebnisse vergleichst Beispiel: Das Assoziativgesetz (X&Y) v Z = (XvZ) & (YvZ) (XvY) & Z = (X&Z) v (Y&Z) Überprüfe das, indem du jeweils zwei Programme schreibst und die Ergebnisse vergleichst Lothar Kerbl Seite 11 (18)

12 Beispiel: Zweierkomplement einer Zahl x Die betragsmäßig gleich große negative Zweierkomplementzahl wird durch Invertieren und Addition von 1 ermittelt. Natürlich müsste eine Zweierkomplementrechnung 0 x auf dasselbe Ergebnis führen Überprüfe das, indem du zwei Programme schreibst und die Ergebnisse vergleichst. Indizierte (indirekte) Adressierung des Datenspeichers Unter der Adresse 00h im Datenspeicher (File Register) steht dir keine Speicherstelle unmittelbar zur Verfügung. Unter dieser Adresse kann vielmehr jede beliebige Adresse des Datenspeichers sichtbar ( zugreifbar ) gemacht werden. Wenn du von der Adresse 00 liest, so liest du eigentlich den Wert, der auf irgend einer Stelle im Datenspeicher steht. (INDF Indirect File Register Access) Andererseits kannst du, wenn du auf die Adresse 00 (auf das INDF-Register) im Datenspeicher schreibst, mit diesem Zugriff auf eine beliebige andere Stelle im Datenspeicher schreiben. Es macht natürlich keinen Sinn, auf diese Art auf irgend eine zufällige Stelle im Datenspeicher zuzugreifen. Natürlich kannst du die Adresse angeben, auf die der Zugriff über INDF erfolgen soll. Diese effektive Adresse steht im Datenspeicher auf der Adresse 04h ( FSR File Select Register, Indirect Data Memory Address Pointer) MOVLW MOVWF FSR 0x20 ; 0x20 ist als gewünschte Adresse gewählt CLRF INDF ;.. die über das INDF- Fenster gelöscht wird INCF FSR ;.. nun ist 0x21 die gewünschte Adresse CLRF INDF ;... auf der ebenfalls der Wert 00 gespeichert wird. Pointer: Speicherstelle, deren Inhalt eine Speicheradresse ist Befehle zur Steuerung des Programmablaufes Unbedingte Programmsteuerung Label: Die erste Spalte der Assemblerschreibweise ist für die Angabe eines Labels reserviert. Damit kann ein Befehl als Ziel markiert werden. Der Name kann in Befehlen zur Programmsteuerung als Operand verwendet werden. Durch den Assembliervorgang werden die Labels aufgelöst, das heißt in den OP Code des Befehls wird die Adresse des markierten Befehls eingefügt (vergleiche die Liste Instruction Set in der Originaldokumentation) GOTO Adresse ; Fortsetzung der Befehlsbearbeitung an der Stelle Adresse Lothar Kerbl Seite 12 (18)

13 CALL Adresse ;Unterprogrammaufruf RETFIE ; letzter Befehl einer Interruptroutine RETURN ; letzter Befehl eines Unterprogrammes RETLW 0xAA ; Rückkehr aus Unterprogramm mit W=0xAA NOP ; no operation dieser Befehl bewirkt nichts Das Format der Adresse, die bei dem CALL oder GOTO Befehl angegeben werden kann, ist auf 11 Bit begrenzt. Die Breite des Programm Counters ist 13 Bit Wie du weißt, bestimmt die Länge der Adresse die adressierbare Tiefe des Speichers. Bedingte mehrstellige Verzweigung ( Computed GOTO ) Durch eine mehrstellige Verzweigung können Programme meist übersichtlich und kurz gestaltet werden. ( vergleiche case bzw. select -Anweisung in Hochsprachen). Grundlage der Entscheidung ist der Inhalt des Working Registers ( W, WREG ) ; W erhält einen der Werte 0, 1 oder 2 ADDWF PCL,F ; der PC wird um den Inhalt von WREG erhöht GOTO Alternative1 GOTO Alternative2 GOTO Alternative3 Alternative1:... Alternative2:... Alternative3:... Achtung: Da nur das untere Byte des Program Counters (PCL = Program Counter Low) durch die Addition verändert wird, darf sich die Tabelle der GOTO-Sprungbefehle nicht über eine 256er Grenze erstrecken. Das musst du in deinem Programm auf alle Fälle (gegebenenfalls durch eine ORG-Direktive) sicherstellen. Zugriff auf konstante Werte in Tabellen Oft muss eine Tabelle ausgewertet werden. Das bedeutet, dass einem Eingangswert ein Ergebnis zugeordnet werden soll. Beispiel: Eingangswert: Ergebnis: Lothar Kerbl Seite 13 (18)

14 ; Im Working Register WREG soll der Eingangswert (0,1,2 oder 3)stehen CALL Verteiler ; Unterprogramm zur Berechnung ;.. jetzt steht in W das Ergebnis, das in den folgenden Befehlen weiter ; verarbeitet werden kann MOVWF... Ergebnis Verteiler ADDWF PCL,0 ;der Programmcounter wird verändert RETLW 45 ;+0 RETLW 26 ;+1 RETLW 12 ;+2 RETLW 121 ;+3 ;je nachdem, welcher Wert in WREG beim Unterprogrammaufruf enthalten war, wird einer ; der Befehle der Tabelle ausgeführt und damit ein neuer Inhalt in W an das ; aufrufende Programm übergeben ;!! Wenn WREG beim Unterprogrammaufruf einen Wert enthält, der NICHT in der Tabelle ; berücksichtigt ist, kommt es unweigerlich zum Programmabsturz!!! Achtung: Auch bei derartigen Programmen musst du darauf achten, dass sich die Tabelle nicht über eine 256er Grenze erstreckt. (siehe dazu die ORG -Anweisung) 3 Hinweis (Verbesserung der Lesbarkeit des Quelltextes): Wenn die Tabelle lang ist, ist die Angabe vieler RETLW-Anweisungen notwendig. Eine Kurzschreibweise ist durch die Verwendung der Direktive DT (Define Table) möglich. Beachte, dass die Zeile mit dem Befehl DT durch den Assembler in mehrere RETLW-Anweisungen übersetzt wird. Vergleiche dazu das Listing. Das vorige Beispiel kann also auch folgendermaßen geschrieben werden:... Verteiler ADDWF PCL,0 ;der Programmcounter wird verändert DT 45,26,12,121 ; verkürzte Schreibweise Kontrollfragen: Welcher Tiefe des adressierbaren Speichers entspricht ein 10,11,12 bzw. 13 Bit Adresswort? Wie viele Stellen des Programmcounters werden beim PIC16F690 tatsächlich ausgenutzt (Hinweis: wie tief ist der Programmspeicher des PIC16F690?) Reicht für diese Tiefe Worin besteht der wesentliche Unterschied der Befehle CALL und GOTO? Bei beiden wird die Abarbeitung des Programmes auf alle Fälle (=unbedingt) an einer anderen Stelle fortgesetzt. Könnte man nicht auf einen der Befehle verzichten? Aufgabe: Beachte die Vorgänge beim Aufruf eines Unterprogrammes (Simulation eines entsprechenden Programmes) Hinweis: den Inhalt des Stacks kannst du mit View / 3 Wenn du einen PIC-Controller mit 14-Bit-Opcode und mit einem Programmspeicher von mehr als 2k Tiefe verwendest, musst du zusätzlich beachten, dass die Adresse beim Unterprogrammaufruf nur 11 Bit lang ist. Lothar Kerbl Seite 14 (18)

15 Hardware Stack ansehen; der Zeiger TOS bedeutet top of Stack, das ist die Stelle, an der in den Stack geschrieben oder aus dem Stack gelesen wird. Bedingte Verzweigung Ob der im Programmtext folgenden Befehl ausgeführt wird oder nicht, kann von einer Bedingung abhängig gemacht werden. Wenn diese Bedingung erfüllt ist, wird der im Programmspeicher folgende Befehl übersprungen und der Befehl an der übernächsten Adresse im Programmspeicher ausgeführt. Kontrollfrage: Was ist eine Bedingung, welche Ergebnisse kann die Auswertung einer Bedingung ergeben? Wie wird eine bedingte Verzweigung einem Flussdiagramm dargestellt? Bedingungen als Grundlage für eine Programmverzweigung können beim PIC- Prozessor sein: Ein Bit im Datenspeicher ( File Register ) ist 0 bzw. 1 Nach dem Erhöhen (Erniedrigen) eines Wertes im Datenspeicher ist das Ergebnis dieses Zählers genau 0 (oder ungleich 0) Abfrage eines Bits im File Register : Sehr häufig wird auf diese Art das Status Register abgefragt ( STATUS ist ein Name für die Adresse 03h, Z ist ein Name für den Wert 2 ) Bit Test in File Register Skip next Instruction if Bit is Clear (Set) BTFSC BTFSS STATUS,Z STATUS,Z Zählschleifensteuerung : Diese Befehle kombinieren einen Zählvorgang mit der Auswertung einer Bedingung (Diese Befehle sind für die Programmierung einer Zählschleife geeignet) DECrement (INCrement) File Register - Skip next Instruction if Result is Zero DECFSZ INCFSZ 0x20 0x20 Hinweis zur Programmierung mit bedingten Sprungbefehlen: In der Praxis wird sehr oft nach einem der angeführten Befehle ein GOTO Befehl im Programmtext 4 folgen. Damit wird wenn bei der Bearbeitung des Programmes der nächste Befehl NICHT übersprungen wird - das Programm nach Ausführung des GOTO-Befehls an einer anderen Stelle fortgesetzt. 4 Beachte, dass im Programmtext folgend nicht immer gleichbedeutend ist mit bei der Ausführung des Programmes folgend. Lothar Kerbl Seite 15 (18)

16 Der Befehl Sleep Mikrocontroller werden vor allem dann eingesetzt, wenn ein Rechner auf Ereignisse von außen reagieren soll. Du wirst bei der Programmierung von Mikrocontrollern früher oder später damit konfrontiert sein, dass alle deine Programme genau dann ausgeführt werden sollen, wenn bestimmte äußere Ereignisse (Interrupts) eintreten. Nach dem Einschalten des Rechners bleibt nach einer allfälligen Initialisierung für den Prozessor also nichts anderes zu tun, als zu warten, bis eines dieser Ereignisse eintritt und als Reaktion darauf das zugeordnete Programm ( Interrupt Service Routine - ISR) auszuführen. ( Ereignisgesteuertes Programmieren, Event triggered programming ) Wenn nach der Initialisierung also gar nichts zu tun ist, kannst du einfach eine Endlosschleife programmieren, die durch Interrupts unterbrochen wird. Endlos: GOTO Endlos Eleganter ist es, anstelle der Endlosschleife den Prozessor durch den Befehl SLEEP einzuschläfern. Damit wird der Energieverbrauch des Prozessors minimiert, das Auftreten des Interrupts führt aber auch bei schlafenden Prozessor automatisch zur Bearbeitung der Interrupt Service Routine. Nach dem Ende der Interrupt Service Routine (ISR) wird der GOTO-Befehl ausgeführt, und danach wird der Prozessor erneut eingeschläfert : Endlos: SLEEP GOTO Endlos Kontrollfrage: An welcher Stelle im Programmspeicher muss der erste Befehl der ISR stehen, welcher Befehl muss der letzte in der ISR sein? ANHANG Direktiven in Assemblerschreibweise Direktiven sind Zeilen in einem Assemblerprogramm, die NICHT in ausführbare Befehle übersetzt werden. Direktiven steuern den Assembliervorganges. PROCESSOR Damit legst du fest, für welchen Prozessor der folgende Programmcode bestimmt ist. Beachte, dass du vor der Assemblierung diesen Prozessortyp durch Configure/ Device festlegen musst. #include <...> Lothar Kerbl Seite 16 (18)

17 Damit kannst du angeben, dass an dieser Stelle eine Datei in deinen Quelltext eingefügt werden soll. In einer solchen eingefügten Datei werden z.b. durch EQU- Anweisungen friendly names (Namen für Adressen von Registern u.ä.) definiert. END Das Ende des Programmtextes, der übersetzt werden soll, muss durch diese Direktive gekennzeichnet werden EQU EQUate name and value Dadurch wird einem Namen ein Wert zugeordnet. Anstelle der (unhandlichen) Hexadezimaldarstellung kann für den Wert der vereinbarte Name ( friendly name ) verwendet werden. Startwert EQU 0x34 ; MOVLW Startwert ; hier steht nach dem Assemblieren 0x34 ORG define ORiGin Mit dieser Direktive kann angegeben werden, an welcher Adresse der Opcode der folgenden Programmzeilen im Programmspeicher eingefügt soll. Dies ist notwendig um beispielsweise sicherzustellen, dass der Befehl, der nach RESET ausgeführt wird, auf der Adresse 0000 steht, der erste Befehl der Interruptservice Routine auf der Adresse 0x004 steht, Tabellen nicht über eine 256er Grenze reichen org 0x000 ;...hier folgen die Befehle nach RESET... GOTO STARTUP org 0x004 ;.. es folgt d. ISR - Interrupt Service Routine GOTO ISR ; org STARTUP:... ISR:... 0x010 CBLOCK xxx... ENDC Mit dieser Direktive kann angegeben werden, an welcher Stelle im Datenspeicher Variable angelegt werden sollen ( Memory Allocation ). Zwischen CBLOCK und ENDC werden Namen für Variable angegeben, denen automatisch aufeinaderfolgende Adressen im Datenspeicher zugewiesen werden In deinem Programmcode kannst du dann die Namen dieser Variablen anstelle ihrer Adressen verwenden. CBLOCK 0x20 Erste_Variable, Zweite_Variable ENDC ORG MOVWF MOVWF 0x00 Erste_Variable Zweite_Variable ; Erste_Variable auf Adresse 0x20 ; Zweite_Variable automatisch auf 0x21... Beachte, dass durch die Direktive CBLOCK nur Namen vergeben werden. Programmcode wird dabei nicht erstellt! Dasselbe Ergebnis erreichst du mit folgenden EQU-Direktiven Lothar Kerbl Seite 17 (18)

18 Erste_Variable EQU 0x20, ; Erste_Variable auf Adresse 0x20 Zweite_Variable EQU 0x21 ; Zweite_Variable auf Adresse 0x21 ORG MOVWF MOVWF... 0x00 Erste_Variable Zweite_Variable CONFIG (beachte: ZWEI _ am Beginn!) Damit wird in Vorbereitung für die In Circuit Programmierung die Einstellung für die Configuration Bits angegeben. Diese Configuration Bits bestimmen die Arbeitsweise der CPU. Sie werden beim Programmiervorgang in eine bestimmte Stelle des Programmspeichers geschrieben. (Bei der CPU 12F675 ist dies die Adresse 0x2007). Beachte, dass durch die Configuration Bits unter anderem die Quelle des CPU-Taktes die Funktion des Einganges GP3 (RESET oder Digital Eingang) festgelegt wird. Die Definition der Configuration Bits muss unbedingt mit der Hardware übereinstimmen. Lothar Kerbl Seite 18 (18)