Mikrocontroller-Programmierung

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Otto Sternberg
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1 Mikrocontroller-Programmierung Anhand des HC12 Fabian Wiesel

2 Überblick Überblick Mikrocontroller Überblick HC12 CPU Peripherie des DG128 Assemblerprogrammierung

3 Mikrocontroller Leistungsfähigkeit: zwischen PICs Und Desktop-Prozessoren Hochintegriert Serielle Schnittstellen A/D Wandler Netzwerk PWM Spezialisiert Kostengünstig In großen Stückzahlen

4 Einsatzgebiete Automobilindustrie Unterhaltungsindustrie Mobilkommunikation Netzwerk Robotik

5 HC12-Familie CPU 16bit CISC Multi-Cycle Akkumulator Register (1 16bit / 2 8bit) 2 Index-Register 1 Stack-Pointer Register Control Register Ein Adressraum für I/O und RAM Paging für >64kB

6 Eckdaten des DG128(A) CPU 8MHz 128kB Flash 8kB RAM 2kB EEPROM Peripherie >32 Digitalports 2 Serielle Schnittstellen I²C-Bus CAN-Bus 16 A/D-Wandler-Kanäle 4 PWM-Kanäle

7 Microcontroller Assemblerprogrammierung

8 Motivation Timing Taktgenaue Signale (µs bis ns) Speicherknappheit Systemnahe Programmierung Spezielle Befehle Fuzzy-Logic Instruktionen

9 Register 1 General-Purpose Register A,B D 2 Index-Register IX IY 1 Stack-Pointer-Register SP 1 Zustandsregister CCR 1 Programm-Counter PC

10 Befehlsüberblick CISC: Also viele Befehle Befehle stehen im Handbuch (CPU12RG/D) Assembler+IDE (MiniIDE) Simulator (HC12Sim)

11 Assembler-Datei Assembler-Direktiven org $2000 ; Place the following ; starting at address 0x2000 source: db abcd ; Define Bytes as source target: ds.b 4 ; Define Storage Bytes (4 bytes) org $4000 ; Code Start: MOVB #0, $16 ; Disable watchdog LDS #Start ; Load Stack Pointer

12 Speicherlayout

13 Adressierungsarten Immediate BEFEHL #1000 Direkt BEFEHL 1000 Indiziert BEFEHL 1,SP Indiziert Indirekt BEFEHL [0,SP] Indiziert Post/Pre-Increment BEFEHL 1,X+ BEFEHL 1,+X Analog: Decrement

14 Load/Store Speicher-Register LDX: Lade in Register X Ausnahme 8bit: LDAA: Lade in Register A Register-Speicher Analog: STX: Speicher aus Register X Register-Register Exchange z.b: EXG A,B Speicher-Speicher MOVB: Move Byte MOVW: Move Word

15 Load/Store-Beispiel Memcopy-light, die Erste ; \param X address of the source ; \param Y address of the target memcpyl1: LDAA 1,X+ STAA 1,Y+ LDAA 1,X+ STAA 1,Y+ Memcopy-light, die Zweite memcpyl2: MOVB MOVB 1,X+, 1,Y+ 1,X+, 1,Y+

16 Arithmetik Addition/Substraktion ABA: Addiere A zu B ADDD: Addiere Datum zu D Substraktion analog Inkrementierung/Dekrementierung DEC Q: Dekrementiere Datum an Adresse Q DEX: Dekrementiere Register X Inkrementierung Analog Desweiteren Multiplikation, Division Bitoperationen: Shift, Logik

17 Arithmetik-Beispiel Akkumuliere 2 Werte addiere 10 ; \param X pointer to the first value ; \return result in D sum4: LDD 2,X+ ADDD 2,X+ ADDD #10 Teile durch 256=2^8 ; \brief Argument and result in D div256: TBA CLRB

18 Vergleichsoperationen CBA: Vergleiche A mit B CPD: Vergleiche Datum mit D TST: Ist Datum kleiner 0 (oder größer oder gleich 0?)

19 Branching Kurze Sprünge (-128)..127 Bytes von Aufruf enfternt Unbedingte Sprünge BRA: Branch Always BSR: Branch Subroutine Bedingte Sprünge BEQ: Branch if Equal DBNE: Decrease and Branch if Not Equal (Zero) Weite Sprünge (-32kB)..32kB Analog zu Kurzen: LBRA: Langer relativer Sprung

20 Branching-Beispiele Endlos-Schleife forever: BRA forever Memcopy revisited Neuer Befehl: DBNE ; \param D holds number of bytes ; \param X source ; \param Y target memcpyr: MOVB 1,X+, 1,Y+ DBNE D, memcpyr

21 Funktionsaufrüfe Spezielles Branching JSR: Jump Subroutine RTS: Return to Stack Woher muss gespeichert werden Speicherung der Adressen auf Stack Stackpointer zeigt auf unterste belegte Adresse

22 Assembler-Datei Assembler-Direktiven org $2000 ; Place the following ; starting at address 0x2000 source: db abcd ; Define Bytes as source target: ds.b 4 ; Define Storage Bytes (4 bytes) org $4000 ; Code Start: MOVB #0, $16 ; Disable watchdog LDS #Start ; Load Stack Pointer

23 Aufruf-Konventionen Parameter Übergabe und Rückgabe Implizit Pseudoregister Per Register Stack

24 Aufrufs-Beispiele Parameterübergabe per Register main: LDS #$4000 LDX #source LDY #target LDD #10 JSR memcpyr STOP ; \param D holds number of bytes ; \param X source ; \param Y target memcpyr: MOVB 1,X+, 1,Y+ DBNE D, memcpy RTS

25 Aufrufs-Beispiele Parameterübergabe über Stack main: LDS #$4000 LEAS -6,SP ; 6 Bytes on stack MOVW #10, 0,SP MOVW #source, 2,SP MOVW #target, 4,SP JSR memcpys ; Places PC on stack STOP ; void memcpys(void *target, const void *src, ; size_t len) memcpys: LDD 2,SP LDX 4,SP LDY 6,SP memcpysl: MOVB 1,X+, 1,Y+ DBNE D, memcpysl RTS

26 Aufrufs-Beispiele Metrowerks C-Compiler Aufrufskonvention main: LDS #$4000 LEAS -4,SP ; 4 Bytes on stack LDD #10 MOVW #source, 0,SP MOVW #target, 2,SP JSR memcpy ; Places PC on stack STOP ; void *memcpy(void *target, const void *src, ; size_t len) memcpy: LDX 2,SP LDY 4,SP memcpyl: MOVB 1,X+, 1,Y+ DBNE D, memcpyl LDD 2,SP RTS

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