Technische Informatik 2: Addressierung und Befehle

Transkript

1 Technische Informatik 2: Addressierung und Befehle

2 Memory Map Programm Speicher: Adresse $000-$FFF max Byte für kompiliertes Programm Data Memory: Adresse $0000-$FFFF 32 8Bit Register 64 I/O Register 512 Byte SRAM 0-64 kbyte Ext.SRAM

3 Befehle Transportbefehle (unmittelbares schreiben): LDI Destination(R16-R31), Value (8Bit) LDI R17,$AA R17 = $AA MOV Destination, Source (Reg. 0-31) LDI R17,$AA MOV R6,R17 R17 = R6 = $AA

4 Befehle Arithmetik ADD Destination, Source (R0-R31) LDI R17,$01 LDI R18,$02 ADD R17,R18 R17 = $03 SUB Destination, Source (R0-R31) LDI R18,$02 LDI R17,$01 SUB R18,R17 MUL Destination, Source (R0-R31) LDI R17,$02 LDI R18,$96=150d MUL R18,R17 Ergebnis hat 16Bit R1=High Byte R0=Low Byte Ergebnis=$012C R1 = $01 R0 = $2C R18 = $01

5 Befehle Logik AND Destination, Source LDI R17,$04 LDI R18,$02 AND R18,R17 R18 = $00 LSL Destination LDI R17,$04 LSL R17 R17 = $08 Jedes Bit wird eine Stelle nach links geshiftet OR Destination, Source LDI R17,$04 LDI R18,$02 AND R18,R17 R18 = $06 NEG Destination LDI R17,$04 NEG R17 R17 = $FC (Zweierkomplement)

6 Befehle Sprung- und Verzweigungsbefehle RJMP Label Springt an das angegebne Label BRCS Label LDI R17,$FF LDI R18,$05 ADD R17,R18 BRCS Carry_gesetzt RCALL Label Springt an angegebenes Label Dabei wird die Rücksprungadresse im Stack gespeichert Mit RET kann man zurückspringen

7 Adressregister X, Y und Z-Register (Adress-Register) X-Register = R26 und R27 Y-Register = R28 und R29 Z-Register = R30 und R31 Speicherraum 16Bit Adressierung mit einem Register = 8 Bit nicht möglich 2 Register zu einem Adressregister zusammenfassen

8 Speicherzugriff Direkt Schreiben STS Adresse, Register Direkt Lesen LDS Register, Adresse LDI R17,$AF STS $0100,R17 LDS R18,$0100 an Adresse $0100 = $AF R18 = $AF

9 Speicherzugriff Indirekt Schreiben ST Adressregister, Source LDI R17,$AF LDI R26,$60 SUB R27,R27 ST X,R17 an Adresse $60 = $AF Indirekt Lesen LD Desitination, Adressregister LDI R17,$44 STS $60,R17 LDI R26,$60 CLR R27 LD R18,X R18 = $44

10 Speicherzugriff Indirekt Indiziert Schreiben STD Adressregister, Source LDI R17,$AF LDI R26,$60 SUB R27,R27 STD X+2,R17 an Adresse $62 = $AF Indirekt Indiziert Lesen LDD Desitination, Adressregister LDI R17,$44 STS $62,R17 LDI R26,$60 CLR R27 LDD R18,X+2 R18 = $44

11 Übungen

12 Übungen Aufgabe 1 Schreiben sie ein Programm, welches die Zahlen 50,10 und 30 addiert. Benutzen Sie dazu nur die Register R16 und R17. Das Ergebnis sollte in Register R17 stehen. Danach sollte das Ergebnis von Register R17 in Register R6 gespeichert werden. LDI R16,50 R16 = 50 LDI R17,10 R17 = 10 ADD R16,r17 R16 = 60 LDI R17,30 R17 = 30 ADD R17,R16 R17 = 90 MOV R6,R17 R6 = 90

13 Übungen Aufgabe 2 Betrachten sie folgende Zeilen Assemblercode.Was steht nach Abarbeitung des Codes in R6. LDI R16,3 MOV R7,R16 LSL R7 MOV R6,R7 LSL R6 AND R6,R16 R16 = 0011 R7 = 0011 R7 = 0110 R6 = 0110 R6 = R6 =

14 Übungen Aufgabe 3 Betrachten sie folgenden Speicherauszug: LDI R31,01 LDI LD R30,$F3 R3,Z Schreiben Sie ein Programm, unter Verwendung des Z- Adressregisters (R31:R30), dass den Buchstaben A von HALLO aus dem Speicher in Register R3 ließt.

15 Wintersemester 2005/06 Technische Informatik 2 Atmel Prozessor Einführung TiEl-F

16 Die Schwerpunkte Aufbau Microprozessor ATMEL AT90S8515 Der Interrupt Timer I / 0 Grundlagen Compiler Atmel Studio 4.0 (Assembler) Code Vision AVR (C-Compiler) Bascom (Basic-Compiler)

17 Der Mikroprozessor -Heute in fast jedem elektrischen Gerät HiFi, Video Haushaltsgeräte Uhren Auto, Flugzeug Telefon, Handy Spielekonsolen und vieles mehr

18 Aufbau Mikroprozessor - RAM / ROM - Ein- / Ausgabe Ports - Taktgeber - Steuerbus - Datenbus - Befehlsregister - Interrupts - Watchdog usw.

19 Beschreibung RAM / ROM - RAM Random Access Memory Flüchtiger Speicher, in dem Variablen und Daten zur Laufzeit gespeichert werden können. - ROM Read Only Memory Resistenter Speicher, aus dem zur Laufzeit nur gelesen werden kann. In diesem Speicher wird das Programm gesichert.

20 Beschreibung Eingabe / Ausgabe Ausgabe von Daten an die Umgebung Eingabe von Daten aus der Umgebung Ports werden wie RAM-Zellen angesprochen Ausgabe - Zustände werden in RAM-Zellen geschrieben Eingabe - Zustände werden aus RAM-Zellen gelesen Analog-Digital-Wandler wandeln Spannungswerte in Bitmuster um. Schnittstellen-Protokolle für die Übertragung von Daten

21 Taktgeber, Steuer-, Adressbus Der Taktgeber ist ein Quarzkristall, der mit einer bestimmten Eigenfrequenz schwingt. Diese Schwingungen werden zum Taktimpuls aufbereitet Der Steuer- bzw. Adressbus dient zum Ansprechen der einzelnen Register im Speicher oder der Peripherie. Die Register im Speicher sind in der Regel in einer so genannten Memory Map fest verdrahtet.

22 Beschreibung Befehlsregister Bestimmter Vorrat an Instruktionen oder Befehle RISC (Reduced Instruction Set CPU) CISC (Complex Instruction Set CPU) CPU-interne Register besonders einfach anzusprechen Befehle werden in Assembler mit Mnemonics abgekürzt Wort ADD leichter zu merken als

23 Beschreibung Interrupts Programmverzweigung aufgrund bestimmter Ereignisse Verzweigt in Unterroutine und kehrt danach zum Aufruf zurück Verwandt mit den Interrupts ist der Reset

24

25 Beispielprogramm für Ausgabe Das Programm lässt fortlaufend die LED s von rechts nach links nacheinander aufleuchten.

26 Programmablaufplan initialisiere (Wert = 0x01) Endlosschleife increment von Wert auf Port B ausgeben Wert bitweise nach links verschieben

27 Konfiguration des Boards:

28 Konfiguration des Boards: im Einzelnen: PORTB mit LED s verbinden ISP6PIN mit SPROG3 verbinden (notwendig um den Chip zu Programmieren) Die Verbindung von PORTD mit den SWITCHES muss für dieses Programm nicht hergestellt werden.

29 Das Beispielprogramm in Assembler (Auszug): rjmp main ; Einsprungadresse für das Programm ist main main: ; Diese Anweisungen initialisieren den Stackpointer. Stackoperationen sind ; immer dann notwendig wenn Unterroutinen oder Interrupts aufgerufen werden. ; Wird eine Unterroutine oder eine Interrupt Bahandlung aufgerufen, wird die ; aktuelle Adresse auf den Stack geschrieben um nach der Behandlung wieder an ; diese Stelle zurückzuspringen. ldi temp, LOW(RAMEND) ; Stackpointer Initialisieren out SPL, temp ldi temp, HIGH(RAMEND) out SPH, temp ldi temp,0b ; 0b ins register 'temp' Laden out DDRB,temp ; den Wert des Registers 'temp' in das Data Direction ; Register von Port B geben. Die Konfiguration des ; DDR's legt fest welcher Pin für Ein- bzw Ausgeabe ; zuständig ist. ; hierbei bedeutet: ; 0 = Eingabe ; 1 = Ausgabe ; Hier werden alle Pins für Ausgabe verwendet

30 Das Beispielprogramm in C (Auszug): // include der Definitionsdatei für den AT90S8515 #include <90s8515.h> //delay.h benötigt wegen Funktion delay_ms( ) #include <delay.h> void main(void) { // declaration von led, unsigned char = Byte unsigned char led; // Data Direction Register von Port B konfigurieren (siehe Beispiel in Assembler) DDRB=0b ; led = 0x01; // Endlosschleife while (1) { // Komplement von led auf Port B ausgeben PORTB = ~led; if (led < 0b ) { // led um 1 Bit nach links verschieben led = (led << 1);

31 Das Beispielprogramm in Basic: Port B als Ausgabe konfigurieren Config Portb = Output Variable led Deklarieren Dim led As Byte led = 1 Endlosschleife Do komplement von led auf Port B ausgeben Portb = led Xor &HFF warte 100 ms Waitms 100 If led < &B Then led um 1 Bit nach links verschieben Shift led, Left Else led = 1 End If Loop End

32 Beispielprogramm für Ein- und Ausgabe Das Programm überprüft welche Switches gedrückt sind und lässt die entsprechenden Led s aufleuchten

33 Beispielprogramm für Timer0 im Interrupt Modus Dieses Beispielprogramm macht dasselbe, wie das Programm für die Ausgabe, nur wird das Wandern der leuchtenden LED über einen Timer Interrupt ausgelößt.

34 Programmablauf initialisiere Endlosschleife Timer0 overflow tue nichts Lauflicht verschieben

35 Berechnung des Prescalers CS02 CS01 CS00 Prescaler CK (= Clock) CK / CK / CK / CK / 1024

36 Beispielprogramm für Übertragung von Daten über die serielle Schnittstelle Dieses Programm zeigt wie Daten über die serielle Schnittstelle an das STK500 übertragen werden können. Das einlesen der Übertragenen Daten geschieht wieder durch einen Interrupt, der ausgelöst wird wenn die Datenübertragung beendet ist.

37 Programmablauf initialisiere Endlosschleife UART RX Interrupt tue nichts Wert von Serieller Schnittstelle einslesen Wert ausgeben

38 Konfiguration des Boards:

39 Zusätzliche Informationen Berechnung der Baudrate über (UBBR) Tabelle für UBBR Werte für verschiedene CPU Takte Bedeutung der Einstellungen im UART Kontrollregister UCR