AVR ASSEMBLY
SLIDE SET 1
Αρχιτεκτονική HARVARD
Ο μικροελεγκτής AVR περιέχει έναν επεξεργαστή RISC (Reduced Instruction Set Computer) o
οποίος έχει σχεδιαστεί με βάση την αρχιτεκτονική Harvard. Στην αρχιτεκτονική Harvard υπάρχει
διαφορετικός δίαυλος για τη μεταφορά δεδομένων (data bus) και διαφορετικός δίαυλος για τη
μεταφορά των εντολών (instruction bus).
Διαφορετικός δίαυλος για τη μεταφορά:
▪ εντολών (instructionbus) και
▪ δεδομένων (databus)
Περιλαμβάνει δύο διαφορετικές μνήμες:
▪ μνήμη προγράμματος (program memory) και
▪ μνήμη δεδομένων (data memory)
Επιτρέπει οι εντολές να έχουν διαφορετικό μήκος από τα δεδομένα ανάλογα με το πλήθος των
εντολών
Επιτρέπει επικάλυψη λειτουργιών ανάκλησης εντολής, ανάγνωσης εγγραφής δεδομένων,
εκτέλεσης εντολών.
(!) Οι ADIW/SBIW χρησιμοποιούνται με pointers για έμμεση διευθυνσιοδότηση
(!) Η ANDI αποθηκεύει το αποτέλεσμα στον καταχωρητή, για αυτό χρησιμοποιούμε temp για τη
διατήρηση της αρχικής τιμής
Παράδειγμα 1ο: Nα προστεθούν δυο 16-bitαριθμοί, που βρίσκονται στις θέσεις μνήμης
0x0060-0x0061 και 0x0062-0x0063. Το αποτέλεσμα σώζεται στη διεύθυνση 0x0064-0x0065 της
μνήμης δεδομένων.
.include "m16def.inc"
.org 0x0000
main:
; first add the lower 8 bits and keep the carry for the upper 8 bits. check for overflow
ldi xl, 0x60
clr xh
; because the addresses are consecutive, we can simply use one pointer
ld r1,x+ ; save the value held in 0x60 in r1 and increment pointer for the next command
ld r2,x+
ld r3,x+
ld r4,x+ ; use x to store result in the consecutive memory addresses
add r1,r3
adc r2,r4
st x+,r1
st x,r2
.exit
Byte Address vs Word Address:
Το byte address έχει μέγεθος 1 byte, ενώ το word address έχει μέγεθος 2 bytes (16 bit normal
address). Π.χ. για λέξη 0x1201 έχει bytes (σε little endian): 0x01 και 0x12.
Επομένως, για να κάνουμε ανάγνωση στα στοιχεία ενός πίνακα δεκαεξαδικών στοιχείων, θα
κάνουμε ldi ZH, HIGH(Table * 2), ldi ZL, LOW(Table * 2). Με το επί 2 γίνεται left shift για την
ανάκτηση της διεύθυνσης του byte, όχι της λέξης. Για να μετακινηθούμε x στοιχεία στον πίνακα,
θα πρέπει να γίνει ADIW ZL, x*2. (επί 2 για μετακίνηση του 16bit pointer).
(!) Αρχικοποιούμε το HIGH και LOW register του pointer, όμως ΠΑΝΤΑ μετακινούμε το χαμηλό
pointer.
(!) Η εντολή LPM αποθηκεύει το δεδομένο από τη μνήμη προγράμματος που δείχνει ο δείκτης Z.
(!) Tο DW δημιουργεί word addressed data (2 bytes), οπότε είναι απαραίτητο να γίνεται lsl του
index (left shift). To DB δημιουργεί byte addressed data, οπότε δεν χρειάζεται κάτι τέτοιο
Παράδειγμα 2ο: ένας πίνακας με 8τιμές-λέξεις (16-bit), όπου η έκτη τιμή διαβάζεται και
αποθηκεύεται στους καταχωρητές R25:R24.
Table:
.DW 0x1201,0x3423,0x5645,0x7867,0x9A89
.DW 0xBCAB,0xDECD,0xF0EF
LDI ZL, LOW(Table*2)
; save both byte addresses of the first word address pointer
LDI ZH, HIGH(Table*2)
; only use ZL to access memory
ADIW ZL, 10
; move ZL pointer 5 elements ahead, to element 6
LPM
; reads memory pointed to by ZL and stores it in R0
MOV R24, R0
ADIW ZL, 1
LPM
MOV R25, R0
Οπτικοποίηση του πίνακα
(!) όταν θέλουμε να ελέγξουμε μόνο το lsb ή msb ενός καταχωρητή, είναι αποδοτικότερη η χρήση
carry με rotate through carry
Παράδειγμα 3: Πρόγραμμα που υπολογίζει το τετράγωνο ενός αριθμού με βάση έναν πίνακα
δεδομένων, που περιέχει τα τετράγωνα των αριθμών, εντός της μνήμης προγράμματος. Ο
αριθμός ανήκει στο διάστημα [0,15].
.def num, r16
.def result, r17
start:
clr temp
out DDRC temp
; port C is set to input
ldi ZL, LOW(Table*2)
ldi ZH, HIGH(Table*2)
in num, PORTC
add ZL, num
clr ZH
lpm
mov result, r0
rjmp start
; no need to use both word bytes, since max number is 152 = 225 (1byte)
Παράδειγμα 4: Στο παράδειγμα αυτό γίνεται η
παρουσίαση εντολών που επιτρέπουν τον χειρισμό σε
επίπεδο bit, χρήσιμα στην επίλυση προβλημάτων
συνδυαστικής λογικής. Πιο συγκεκριμένα υποθέτουμε ότι
οι λογικές μεταβλητές A, B, C, D και E βρίσκονται
συνδεδεμένες στα 5 πρώτα LSB της θύρας PORTD. Να
δοθεί το assembly πρόγραμμα που υλοποιεί τη λογική
εξίσωση: ΕΞΟΔΟΣ(LED5) = (A+B΄)*(C*D+E) Το ένα bit
της εξόδου παρέχεται από το 5ο bit της θύρας PORTB.
.include “m16def.inc”
.def A=r16
.def BN=r17
.def C=r18
.def D=r19
.def E=r20
.def temp = r21
.cseg
.org 0
;define each bit in a separate register for clarity
start:
clr temp
out DDRD, temp
ser temp
out PORTD, temp
out DDRB, temp
; set port D as input
; get the complement of temp (all 1s)
; pullup for port D (ensure pin reads high when it’s not pressed)
; set port B as output
again:
in temp, PIND
mov A, temp
lsr temp
mov BN, temp
com BN
lsr temp
mov C, temp
lsr temp
mov D, temp
lsr temp
mov E, temp
or A, BN
and C,D
or C,E
and A,C
andi A,1
lsl A (x4)
out PORTB,A
rjmp again
Why use a pull-up?
Digital input pins can be in one of three states:
1. High (1) – connected to Vcc
2. Low (0) – connected to GND
3. Floating (undefined) – not connected to
anything; may randomly pick up noise
A pull-up resistor prevents that third "floating" state
by gently holding the pin high unless something
else pulls it low.
SLIDESET 2
(!) Η brne αυτόματα συγκρίνει με το 0
(!) Η SBIS είναι ιδιαίτερα χρήσιμη σε προγράμματα όπου θέλουμε led ouuput υπό συνθήκη για τα
bits του input.
Άμεση και Έμμεση Διευθυνσιοδότηση
Οι εντολές ταξινομούνται με βάση τον τρόπο που επιτυγχάνεται πρόσβαση στα δεδομένα και τις
πράξεις που εκτελούνται με αυτά. Πρόκειται για τους τρόπους διευθυνσιοδότησης του
προγράμματος και των δεδομένων. Η διευθυνσιοδότηση διακρίνεται σε άμεση και έμμεση:
•
•
•
•
Άμεση Διευθυνσιοδότηση ενός καταχωρητή
◦ Η εντολή διαβάζει τα περιεχόμενα του καταχωρητή, εκτελεί τις πράξεις με αυτά και
αποθηκεύει το αποτέλεσμα στον ίδιο καταχωρητή. Ο καταχωρητής είναι ένας από τους
32 καταχωρητές εργασίας R0-R31 που διαθέτουν το αντίστοιχο τμήμα μνήμης (register
file).
Άμεση Διευθυνσιοδότηση δύο καταχωρητών
◦ Η εντολή διαβάζει τα περιεχόμενα των δυο καταχωρητών, εκτελεί την πράξη μεταξύ
των δεδομένων και αποθηκεύει το αποτέλεσμα στον καταχωρητή προορισμού Rd.
Άμεση Διευθυνσιοδότηση των θυρών εισόδου-εξόδου
◦ H πρόσβαση στις θέσεις μνήμης που αντιστοιχούν οι θύρες εισόδου εξόδου (Ι/Ο
memory) επιτυγχάνεται με 2 εντολές: της ΙΝ Rd, PortAddress και της OUT PortAddress,
Rr όπου PortAddress είναι η διεύθυνση του καταχωρητή εισόδου-εξόδου.
Άμεση Διευθυνσιοδότηση μνήμης δεδομένων
◦ H πρόσβαση στις θέσεις μνήμης επιτυγχάνεται με εντολές μήκους 2 λέξεων, όπου η μία
λέξη (16 bits) αντιστοιχεί στη διεύθυνση της μνήμης δεδομένων. Άρα, ο χώρος μνήμης
όπου επιτυγχάνεται πρόσβαση είναι 64Kbyte.
◦ (!) Στα AVR, όπως και σε πολλούς άλλους μικροελεγκτές αρχιτεκτονικής Harvard, η
μνήμη του προγράμματος και η μνήμη δεδομένων είναι ξεχωριστά. Οι εντολές συνήθως
έχουν μήκος 1 λέξης, ωστόσο κάποιες εντολές, ειδικά εκείνες που περιλαμβάνουν
διευθυνσιοδότηση, έχουν μεγαλύτερο μέγεθος.
◦ (!) Ο χώρος μνήμης (μέγιστος αριθμός διευθυνσιοδοτημένων bytes) δίνεται από τον
αριθμό όλων των δυνατών διευθύνσεων. Π.χ. για διευθύνσεις μήκους 16bits όπου κάθε
διεύθυνση αντιστοιχεί σε 1 byte, έχει συνολικό χώρο μνήμης 64kB.
•
•
•
Έμμεση Διευθυνσιοδότηση μνήμης δεδομένων
◦ Οι εντολές αυτές έχουν μήκος 1 λέξης και χρησιμοποιούν έναν κατ/τή δείκτη (X,Y,Z),
το περιεχόμενο του οποίου αντιστοιχεί στη διεύθυνση της μνήμης δεδομένων. Ο κατ/τής
δείκτη X,Y,Z μπορεί να αυξηθεί κατά μία μονάδα μετά την ανάθεση της τιμής στον
κατ/τη Rr, ώστε να δείχνει σε επόμενη θέση μνήμης ή να μειωθεί κατά μία μονάδα πριν
την ανάθεση της τιμής στον κατ/τη Rr, ώστε να δείχνει σε προηγούμενη θέση μνήμης ή
να έχουμε έμμεση φόρτωση του κατ/τή Rd με τα περιεχόμενα της θέσης μνήμης (Υ+q),
ώστε να επιτύχουμε πρόσβαση σε παραπέρα θέση μνήμης. Πρόκειται δηλαδή για
μετατόπιση.
Σχετική Διευθυνσιοδότηση μνήμης προγράμματος
◦ Οι εντολές αυτές επιτυγχάνουν πρόσβαση σε χώρο μνήμης προγράμματος και είναι του
τύπου RCALL, RJMP όπου χρησιμοποιείται μια μετατόπιση +/ 2K στο περιεχόμενο του
μετρητή προγράμματος.
Έμμεση Διευθυνσιοδότηση μνήμης προγράμματος
◦ Οι εντολές αυτές επιτυγχάνουν πρόσβαση σε χώρο μνήμης προγράμματος έως 64Kbytes
με χρήση του καταχωρητή Ζ, ως δείκτη μιας θέσης μνήμης προγράμματος.
Στοίβα
Η στοίβα χρησιμοποιείται από την αριθμητική λογική μονάδα (ALU) για αποθήκευση
διευθύνσεων επιστροφής από ρουτίνες διακοπής-υπορουτίνες. Η στοίβα χρειάζεται έναν δείκτη
στοίβας (SP) και χώρο μνήμης στην SRAM. Πρόκειται, λοιπόν, για δομή τύπου Last-In-First-Out
(LIFO). Μια διεύθυνση SRAM έχει μήκος 16 bits, οπότε ο καταχωρητής SPL κρατά τα 8 LSB bits
και ο SPH τα 8 MSB bits της διεύθυνσης.
Η μνήμη της στοίβας αυξάνεται προς τα κάτω. Επιπλέον, εάν ξεκινάει από τη διεύθυνση
(SP), το πρώτο της στοιχείο θα βρίσκεται στις θέσεις:
(SP)-1 ← rh και (SP)-2 ← rl
•
Χρήσιμες εντολές:
◦ XTHL : exchange top of stack with H and L
◦ STHL data16 : save HL register pair in address data16 and data16 – 1. Useful for
manual stack manipulation, in conjuction with INX and DCX
Αρχικοποίηση Στοίβας
Σε προγράμματα με κλήσεις συναρτήσεων, με διακοπές και εντολές PUSH/POP, είναι απαραίτητη
η αρχικοποίηση της στοίβας ως εξής:
ldi reg, LOW(RAMEND)
out SPL, reg
ldi reg, HIGH(RAMEND)
out SPH, reg
Με αυτόν τον κώδικα τοποθετούμε τον δείκτη στην κορυφή της RAM (όπου η στοίβα μεγαλώνει
προς τα κάτω).
Παράδειγμα 1: Εντολές ελέγχου ροής του προγράμματος και
διακλάδωσης
Το πρόγραμμα βρίσκει αν η τιμή στον καταχωρητή r20 (num) που
δίνεται από το PORTD είναι σε περιοχή της μνήμης δεδομένων SRAM
που η πρώτη διεύθυνση βρίσκεται στον καταχωρητή X= r27:r26 και το
πλήθος τους, στον καταχωρητή r21 (count).
Αν βρει τη τιμή, θέτει στον καταχωρητή r22 τιμή 1 και τη διεύθυνση
που βρήκε το δεδομένο (μέσω του καταχωρητή δείκτη X), αλλιώς θέτει
0 στον καταχωρητή r22 (flag).
.def num = r20
.def count = r21
.def flag = r22
.def data = r19
start:
clr num
out DDRD, num ; set port D as input
in num, PORTD
loop:
ld data, x+
cp data, num
breq found
; load memory in SRAM pointed to by pointer x, keep incrementing x
; check if found
; branch equal to found
not_found:
; instead of keeping track of a variable and comparing to count, decrement count
dec count
cpi count, 0
brne loop ; branch if not equal
clr flag
rjmp end
found:
ldi flag, 1
sbiw r26, 1
end:
; pointer points past the address because of ld data, x+. Must decrement
Παράδειγμα 2: Αναζήτηση ενός χαρακτήρα
Να υπολογιστεί πόσες φορές εμφανίζεται ένας χαρακτήρας, που η
τιμή του δίνεται από το PORTD, σε περιοχή της μνήμης δεδομένων
SRAM που η πρώτη διεύθυνση βρίσκεται στον καταχωρητή X=r27:r26
και το πλήθος τους, στον καταχωρητή r21 (count1). Το πλήθος των
εμφανίσεων του χαρακτήρα επιστρέφεται μέσω του καταχωρητή r22
(count2).
.def char = r16
; input from port D
.def count1 = r21 ; length of memory block
.def count2 = r22 ; instances of char in the block
.def data = r19
start:
clr char
out DDRD, char
in char, PORTD
clr count2
; initialize count 2 to not have junk data
loop:
ld data, x+
cp char, data
brne not_found
inc count2
not_found:
dec count1
cpi count1, 0
brne loop
end:
Παράδειγμα 3: Πρόγραμμα εντοπισμού μέγιστου και ελάχιστου
Το πρόγραμμα εντοπίζει τον μέγιστο και τον ελάχιστο σε
περιοχή της μνήμης προγράμματος όπου έχουν αποθηκευθεί
συνολικά 256 δεδομένα (των 8 bit). Η μνήμη είναι
αποθηκευμένη σε πίνακα Array.
.def max = r16
.def min = r17
.def data = r18
.def count = r19
start:
ldi ZH, HIGH(Array*2)
ldi ZL, LOW(Array*2)
lpm data, z+ ; use first element for min and max!!
clr count
mov max, data
mov min, data
loop:
inc count
cpi count, 255
breq end
lpm data, z+
cp data, max
brge update_max
cp data, min
brlo update_min
rjmp loop
update_max:
mov max, data
rjmp loop
update_min:
mov min, data
rjmp loop
end:
; branch if greater than or equal
; branch if lower
Παράδειγμα 4: Διάβασμα/Εγγραφή των Ports
Στο παράδειγμα αυτό διαβάζονται διακόπτες που είναι συνδεδεμένοι στο PORTD και ανάβουν leds
που είναι συνδεδεμένα στο PORTB με την εξής λογική:
•
•
•
•
•
Αν ο διακόπτης sw0 είναι ON τότε ανάβει το led0.
Αν ο διακόπτης sw1 είναι ON τότε ανάβουν τα led0 και led1.
Αν ο διακόπτης sw2 είναι ON τότε ανάβουν τα led0, led1 και led2.
...
Αν ο διακόπτης sw7είναι ON τότε ανάβουν τα led0, led1, led2 , led3 , led4 , led5 , led6 ,
led7.
Μόνο ένας διακόπτης είναι ΟΝ κάθε φορά.
Η υλοποίηση του κώδικα βασίζεται στη δημιουργία ενός πίνακα στη μνήμη προγράμματος
(codesegment) που περιέχει τα δεδομένα για την έξοδο PORTB.
(Ενναλακτικά η έξοδος PORTB θα μπορούσε να υπολογιστεί με απλούστερο τρόπο από τη σχέση
led=2*sw-1)
.INCLUDE "m16def.inc" ; δήλωση μικροελεγκτή
.LIST ;ενεργοποιεί την εμφάνιση του listingτου κώδικα κατά τη μεταγλώττιση
.DEF reg=R0
; η εντολή LPM χειρίζεται τον καταχωρητή R0
.DEF temp=R16
table:
; Πίνακας με τους συνδυασμούς των leds(κάθε byte αντιστοιχεί σε ένα συνδυασμό).
; Για τα led υποθέτουμε ότι ισχύει αρνητική λογική(είναι αναμμένα με έξοδο 0)
; Η χρήση του .DB xxστη μνήμη προγράμματος πάντα προσθέτει ένα μηδενικό byte.
; Προτιμάται η χρήση του .DW xxyyόπου 2 byte ενώνονται σε μια λέξη.
; Όταν προσθέτουμε μια λέξη όπως FEFFhσε πίνακα, το 1ο byte του πίνακα που
; λαμβάνεται μέσω της εντολής LPM είναι το LSB (FFh), και όχι το MSB (Feh).
.DW 0xFEFF ; 1 Led, 0 Leds
.DW 0xF8FC ; 3 Leds, 2 Leds
.DW 0xE0F0 ; 5 Leds, 4 Leds
.DW 0x80C0 ; 7 Leds, 6 Leds
.DW 0x0000 ; 8 Leds, 8 Leds
; Η πρόσβαση στον πίνακα μέσω της εντολής lpm γίνεται κατά byte, ενώ οι διευθύνσεις
; οργανώνονται κατά λέξεις
.EQU array=table*2
start:
clr temp ; PORTD ως είσοδος των διακοπτών
out DDRD,temp
dectemp ; φόρτωση τιμής 0xFF στον καταχωρητή temp
out DDRB,temp ; PORTB ως έξοδος των Leds
out PORTD,temp ; ενεργοποίηση εσωτερικών αντιστάσεων πρόσδεσης
loop:
; χρήση καταχωρητή δείκτη Ζ(ZL(R30) και ZH(R31)) που έχει οριστεί στο αρχείο m16def.inc
ldi ZL,LOW(array) ; ο Z δείχνει στο 1ο byte (FF) του πίνακα.
ldi ZH,HIGH(array)
in temp,PIND
; ανάγνωση διακοπτών
cpi temp,0xFF ; αν όλοι οι διακόπτες είναι off(αρνητική λογική διακοπτών), τότε
breq diavasma ; άλμα στο diavasma(πρώτη θέση του πίνακα -όλα τα Leds off)
inc_pointer:
adiw ZL, 1
; Αυξάνεται το Z μέχρι να βρεθεί η πρώτη μονάδα
rortemp ; καθώς ολισθαίνει δεξιά η τιμή των διακοπτών.
brloinc_pointer ; Όσο το C=1 έχουμε άλμα και αύξηση του Z (ενναλακτικά brcs).
diavasma:
lpm ; Το περιεχόμενο της θέσης που δείχνει ο Ζ εγγράφεται στον reg(R0).
out PORTB,reg ; Μεταφορά του δεδομένου στα leds.
rjmploop
Παράδειγμα 5: Χειρισμός leds με χρονική καθυστέρηση
.INCLUDE "m16def.inc" ; δηλώνουμε μικροελεγκτή
.DEF reg= R16
.defDelay= r17 ; καταχωρητής μεταβλητής Delay
.defDelay2 = r18 ; καταχωρητής μεταβλητής Delay2
main:
ldireg,0b11111111
outDDRB,reg ; ορίζουμε το PORTB ως έξοδο
DLY:
decDelay ; Καθυστέρηση για να γίνουν ορατές οι αλλαγές
brne DLY
dec Delay2
brne DLY
ldi reg,0x00
; (0=on, 1=off).
out PORTB,reg ; άναμμα των leds
DLY2:
decDelay ; Καθυστέρηση για να γίνουν ορατές οι αλλαγές
brne DLY2
dec Delay2
brne DLY2
ldi reg,0xFF
out PORTB,reg ; σβήσιμο των leds και ατέρμων βρόχος
rjmpmain ; για συνεχή επανάληψη της διαδικασίας
Παράδειγμα 6: Χειρισμός στα leds με βάση τη τιμή των switches
Στο παράδειγμα γίνεται χειρισμός στα leds που συνδέονται στη θύρα PORTB με βάση τη τιμή των
switches που συνδέονται στη θύρα PORTD. Η συμπεριφορά των leds καθορίζεται με βάση ποιος
διακόπτης πιέζεται σύμφωνα με τον παρακάτω πίνακα:
•
•
•
Δεν πιέζονται ταυτόχρονα περισσότεροι του ενός διακόπτες.
Αρχική κατάσταση OFF για όλα τα LEDS.
Αρνητική λογική για τα led.
.include"m16def.inc"
.defTemp=r16
; προσωρινός καταχωρητής
.defDelay=r17
; καταχωρητής μεταβλητής Delay
.defDelay2 =r18 ; καταχωρητής μεταβλητής Delay2
RESET:
clrTemp ; αρχικοποίηση του PORTD
outDDRD,Temp ; ως θύρας εισόδου
ser Temp ; αρχικοποίηση του PORTB
out DDRB,Temp ; ως θύρας εξόδου
outPORTD,Temp ; ενεργοποίηση των αντιστάσεων πρόσδεσης
LOOP:
sbic PIND,0x00 ; Αν (Port D, pin0 = 1)τότε
incTemp ; μέτρηση LEDS μια μονάδα προς τα κάτω
sbic PIND,0x01 ; Αν (Port D, pin1 = 1)τότε
decTemp ; μέτρηση LEDS μια μονάδα προς τα πάνω
sbic PIND,0x02 ; Αν (Port D, pin2 = 1)τότε
rorTemp ; ολίσθηση LEDS μία θέση δεξιά
sbic PIND,0x03 ; Αν (Port D, pin3 = 1)τότε
rolTemp ; ολίσθηση LEDS μία θέση αριστερά
sbic PIND,0x04 ; Αν (Port D, pin4 = 1)τότε
com Temp
; αντιστροφή LEDS
sbic PIND,0x05 ; Αν (Port D, pin5 = 1)τότε
neg Temp
; αντιστροφή LEDS και πρόσθεση 1
sbic PIND,0x06 ; Αν (Port D, pin6 = 1) τότε
swapTemp ; εναλλαγή των τμημάτων highκαι lowτων LEDS
sbic PIND,0x07 ; Αν (Port D, pin7 = 1)τότε
ldi Temp,0xF0 ; Τα 4 LSB ONκαι τα 4 MSB OFF
out PORTB,Temp ; ενημέρωση των LEDS
DLY:
decDelay ; καθυστέρηση για να γίνουν ορατές οι αλλαγές
brne DLY
dec Delay2
brne DLY
rjmpLOOP
; επανάληψη βρόχου
Παράδειγμα 7: Χειρισμός διακοπτών και led
Με το πάτημα ενός διακόπτη (ή και περισσότερων) από τα 4
δεξιότερα switches (PORTD) ανάβει το αντίστοιχο led (PORTB) και
όσο είναι πατημένο να το περιστρέφει κυκλικά προς τα δεξιά.
Αντίστοιχα, πάτημα ενός διακόπτη από τα 4 αριστερότερα να
προκαλεί αριστερή περιστροφή. Όταν δεν είναι πατημένο κανένα
switch να σβήνουν όλα τα leds.
.include “m16def.inc”
.def temp = r16
.def temp2 = r17
.def switches = r20
start:
clr temp
out DDRD, temp ; PORTD set as input
ser temp
out DDRB, temp ; PORTB set as output
clr temp
out PORTB, temp
read_switches:
in switches, PORTD
cpi switches, 1
brge switches_on
rjmp read_switches
switches_on:
mov temp, switches
andi temp, 0b00001111 ; check if any of the 4 lsb’s are pressed by masking
brne rotate_right
rotate_left:
out PORTB, temp
rol
call delay
in temp2, PORTD
cp temp2, temp
brne start
rjmp rotate_left
rotate_right:
out PORTB, temp
ror
call delay
in temp2, PORTD
cp temp2, temp
brne start
rjmp rotate_right
Παράδειγμα 8: Χειρισμός θυρών I/O
Συνεχής ανάγνωση θύρας PortD.
Όταν διαπιστώνεται ότι άλλαξε η τιμή της, τότε κάθε νέα τιμή αποθηκεύεται σε διαδοχικές θέσεις
μνήμης SRAM αρχίζοντας από τη διεύθυνση $0060 ως την $0150.
.include “m16def.inc”
.def port_value = r16
.def temp = r17
.def reg = r18
start:
ldi reg, LOW(RAMEND)
out SPL, reg
ldi reg, HIGH(RAMEND)
out SPH, reg
clr temp
out DDRD, temp
ser temp
out PORTD, temp ; set pull-up switches to prevent floating input
ld xl, 0x60
clr xh
; initialize x registers
in port_value, PIND ; initial value
loop:
in temp, PIND
cp temp, port_value
breq loop
store_value:
nop
st x+, temp
cp xh
nop
; waste one clock cycle
cpi xl, $51
brne loop
reset:
; keep reading and replacing addresses starting from $0060
ld xl 0x60
clr xh
rjmp loop
Παράδειγμα 9: Μεταφορά δεδομένων
Μεταφορά ενός πίνακα των 20 bytes από το τμήμα κώδικα(cseg)στο τμήμα δεδομένων(dseg).
Εξετάζεται κάθε στοιχείο του πίνακα και αν πρόκειται για περιττό αποθηκεύεται σε πίνακα στη
διεύθυνση $0060, ενώ αν πρόκειται για άρτιο σε πίνακα στη διεύθυνση $0074 του τμήματος
δεδομένων.
.INCLUDE"m16def.inc"
.DEF count=R18
.EQU Location1 = 0x0060
.EQU Location2 = 0x0074
; Ορίζουμε όνομα καταχωρητή-μετρητή
; Διεύθυνση αποθήκευσης περιττών
; Διεύθυνση αποθήκευσης άρτιων
start:
ldi count,21
ldi ZH, HIGH(Table*2)
ldi ZL,LOW(Table*2)
ldi XH,HIGH(Location1)
ldi XL,LOW(Location1)
ldi YH,HIGH(Location2)
ldi YL,LOW(Location2)
; Μετρητής για μεταφορά 20 στοιχείων
; Φόρτωμα του Ζ με τη διεύθυνση του πίνακα
; από το τμήμα κώδικα
; Η διεύθυνση του πίνακα περιττών στον Χ
; Η διεύθυνση του πίνακα άρτιων στον Υ
loop:
lpm r20,z+
dec count
breq end
sbrs r20,0
rjmp even
; Φόρτωση μνήμης προγράμματος και
; αύξηση δείκτη πρόσβασης επόμενης θέσης.
; Μείωση μετρητή και άλμα όταν
; μεταφερθούν όλα τα στοιχεία.
; Αν πρόκειται για περιττό (R20.0=1) skip
; Αλλιώς άρτιος και άλμα στην ετικέτα even.
ST X+, R20
rjmp loop
; Ο αριθμός είναι περιττός.
; Αποθήκευση περιττών και
; επανάληψη με φόρτωση νέου αριθμού.
ST Y+, R20
rjmp loop
; Αποθήκευση άρτιων και επανάληψη.
; επανάληψη με φόρτωση νέου αριθμού.
odd:
even:
.cseg ; Επιλογή μνήμης κώδικα
Table:
; πίνακας δεδομένων.
.DW0x0100,0x0706,0x1713,0x3326,0x27C6
.DW 0x5042,0x7A61,0xA2F1,0xE0D7,0x89FD
end: .exit
Παράδειγμα 10: Κατάταξη Αριθμών
Κατάταξη 256 αριθμών που βρίσκονται στη μνήμη
δεδομένων (διεύθυνση $0060) να τεθούν σε σειρά
αύξοντος μεγέθους.
Εφαρμόζουμε τη μέθοδο των φυσαλίδων σύμφωνα με
την οποία πραγματοποιούμε διαδοχικά περάσματα στην
ακολουθία των αριθμών και αντιστρέφουμε τους
διαδοχικούς αριθμούς που δεν βρίσκονται σε αύξουσα
σειρά. Η διαδικασία επαναλαμβάνεται έως ότου να μην
χρειαστεί εναλλαγή
.INCLUDE "m16def.inc"
.DEF reg1=R18
.DEF reg2=R20
.EQU Location1 = 0x0060
.DEF count=r16
.EQU numb= 0x100
sort:
LDI XH, HIGH(Location1) ; διεύθυνση μνήμης
δεδομένων
LDI XL, LOW(Location1)
ldi count, numb
; πλήθος αριθμών
clt
; αρχικοποίηση δείκτης αλλαγής (Τ=0)
loop:
ld reg1,x+
ld reg2,x
cp reg2,reg1
brge no_change
st x,reg1
st-x,reg2
adiwxl,1
set
no_change:
dec count
brne loop
brbs6,sort
.exit
; φόρτωση διαδοχικών τιμών από μνήμη
; δεδομένων σε δυο καταχωρητές
; σύγκριση διαδοχικών τιμών(reg2 - reg1)
; εναλλαγή για αύξουσα διάταξη
; x+
; θέτουμε δείκτη αλλαγής (T=1)
; σάρωση όλου του πίνακα
; επανάληψη σε περίπτωση εναλλαγής (T=1)
;(εναλλακτικά brts sort)
Παράδειγμα 11: Χειρισμός διακοπτών εισόδου και led εξόδου
Αν ένα από τα switch 0 ή 1 είναι πατημένο, τότε ανάβει τα αντίστοιχο led.
Αν ένα από τα switch 2-6 είναι πατημένο, τότε ανάβουν τα leds2 -7.
Αν το switch 7 είναι πατημένο, τότε σβήνουν όλα τα leds.
Ανάστροφη λογική στα switch(0 για πατημένο switch)
Ανάστροφη λογική στα Led(0 για αναμμένο led)
ΘΕΛΟΥΜΕ ΠΑΡΑΛΛΗΛΙΑ ΤΩΝ ΠΑΡΑΠΑΝΩ ΣΥΝΘΗΚΩΝ!
.include “m16def.inc”
.def reg = r16
main:
ldi reg,LOW(RAMEND) ; αρχικοποίηση δείκτη στοίβας στη
out SPL, reg
ldi reg,HIGH(RAMEND) ; τελευταία θέση της SRAM(RAMEND)
out SPH, reg
clr reg ; PortD ως είσοδος
out DDRD, reg
ser reg
out PORTD, reg ; Port D (pull-ups)
out DDRB, reg ; PortB ως έξοδος
out PORTB, reg
; σβήσιμο leds (ανάστροφη λογική)
loop:
sbis PIND, 0
rcall light0
; ΑΝΑΓΝΩΣΗ SWITCH 0
; rcall is more efficient for subroutines close in memory!
; Ανάγνωση switch1 με διαφορετικό τρόπο:
; Η πρόσβαση σε μια θύρα μπορεί να γίνει με εντολές διευθυνσιοδότησης της SRAM.
; Η διεύθυνση SRAM είναι 32 bytes υψηλότερα από την αντίστοιχη διεύθυνση θύρας.
; Ορίζουμε το X(XH:XL, R27:R26) ως δείκτη αυτής της θύρας.
; Η μέθοδος αυτή παρέχει μεγαλύτερη ευελιξία στο πρόγραμμα
.EQU mem_name=PIND+ $20 ; διεύθυνση στην sram
ldi R26,LOW(mem_name)
ldi R27,HIGH(mem_name)
ld reg,X ; φόρτωσε καταχωρητή regαπό καταχωρητή δείκτη
sbrs reg,1
; Έλεγχος Pin1 (switch1-Bit1 ). Αν είναι 0 που
rcall light1 ; σημαίνει ότι πατήθηκε, γίνεται κλήση της Light1.
; Αλλιώς παρακάμπτεται για να γίνει ο έλεγχος των Switches2 ως 6
in reg, PIND
ori reg, 0b10000011 ; ori is best used for multiple bits, andi is best used for single bits
cpi reg, 0b11111111 ; if none are pressed don’t branch
breq sw7
in reg, PIND
andi reg, 0b00000011
out PORTB, reg
light0:
in reg, PORTB ; read current state of the output
andi reg, 0b11111110 ; PRESERVES LOGIC IN ACTIVE LOW CIRCUITS
out PORTB, reg
ret
light1:
in reg, PORTB
andi reg, 0b11111101
out PORTB, reg
ret
sw7:
in reg, PORTD
rol reg
; rotate left and keep carry = D7
bcrs loop ; if carry is set (=1) keep looping
mvi reg, 0xFF ; else turn off all leds
out PORTB, reg
rjmp loop
Παράδειγμα 12: Οδήγηση κυλιόμενης πλατφόρμας
Σε ένα Μικροελεγκτή AVR που το PORTB ορίζεται ως θύρα εισόδου και το PORTD ως θύρα
εξόδου να υλοποιηθεί ένα σύστημα οδήγησης κυλιόμενης πλατφόρμα μονής κατεύθυνσης η οποία
να ενεργοποιείται από το φωτοκύτταρο S. Συγκεκριμένα, αν ένας επιβάτης εισέρχεται στην
πλατφόρμα, όταν είναι ακίνητη, διακόπτει δέσμη φωτός (γίνεται S=0) και τότε τίθεται σε κίνηση η
πλατφόρμα με το σήμα εξόδου Μ (για Μ=1 έχουμε κίνηση). Η κίνηση να σταματά ~10 sec μετά
την τελευταία διακοπή του φωτοκυττάρου S (χρόνος για να αδειάσει η πλατφόρμα από επιβάτες).
Δίνεται ρουτίνα χρονοκαθυστέρησης DSEC των 100 msec.
Μακροεντολές
Παράδειγμα 13: Άναμμα των LEDs 0, 1, 2 με χρήση μακροεντολής
.INCLUDE "m16def.inc"
.LIST
.DEF temp=R18
.MACRO FOUR_INC
inc temp
inc temp
inc temp
inc temp
.ENDMACRO
; Κύριο πρόγραμμα
main:
ser temp
out DDRB,temp
clr temp
FOUR_INC
FOUR_INC
Delay4
Delay4
Delay4
dec temp
com temp
out PORTB,temp
LOOP: rjmp LOOP
; δήλωση μακροεντολής
; ο καταχωρητής temp=0xFF
; PortB(LEDs) ως έξοδος
; μηδενισμός καταχωρητή temp
; εισαγωγή μακροεντολής (4 INCs)
; άλλα 4 INCs, temp=0000 1000
; Συνολικά καθυστέρηση 12 NOP
; temp=0000 1000=>0000 0111
; αναστροφή για απεικόνιση στα LEDs
; άναμμα των leds
Παράδειγμα 14: Χρήσης ετικετών και μακροεντολών
.INCLUDE "m16def.inc"
.DEF temp=R18
.MACRO TestMacro ; δήλωση μακροεντολής
inc temp
; αύξηση καταχωρητή temp
brne macro_jump ; παράκαμψη επόμενης εντολής αν δεν προκύψει υπερχείλιση
rjmp OVERFLOW ; άλμα σε περίπτωση υπερχείλισης σε ετικέτα εκτός μακροεντολής
macro_jump: ; ετικέτα εντός μακροεντολής
.ENDMACRO
main:
ser temp ; κύριο πρόγραμμα
out DDRB,temp ; PortB(LEDs) ως έξοδος
ldi temp,0xFE ; θέτουμε καταχωρητή=254
ΤestΜacro ; εισαγωγή μακροεντολής (ένα INC), temp=255
ΤestΜacro ; ξανά εισαγωγή μακροεντολής (άλλο ένα INC), temp=0 και overflow
; Η λειτουργία των μακροεντολών θα προκαλέσει υπερχείλιση (λόγω INC),
; οπότε η επόμενη εντολή δεν θα εκτελεστεί. Εάν εκτελείτο θα άναβε όλα τα LEDs.
outp:
out PORTB,temp ; άναμμα των leds
LOOP:
rjmp LOOP
OVERFLOW: ; λόγω υπερχείλισης θα εκτελεστεί ο παρακάτω κώδικας και
ser temp ;τα LEDs PB.0 -PB.7 θα σβήσουν
out PORTB,temp
rjmp LOOP
Παράδειγμα 15: Χρήση παραμέτρων σε μακροεντολή
.INCLUDE "m16def.inc"
.DEF temp=R18
.MACRO TestMacro ; δήλωση μακροεντολής
ldi temp,@0 ; πρώτη παράμετρο @0 ως τιμή του καταχωρητή temp
inc temp
; αύξηση καταχωρητή temp
brne macro_jump ; παράκαμψη επόμενης εντολής αν δεν προκύψει υπερχείλιση
rjmp OVERFLOW ; Αλλιώς άλμα σε περίπτωση υπερχείλισης σε ετικέτα εκτός
μακροεντολής
macro_jump: ; Ετικέτα εντός μακροεντολής
.ENDMACRO
main:
ser temp ; κύριο πρόγραμμα
out DDRB,temp ; PortB(LEDs) ως έξοδος
; πέρασμα τιμής 0xFFστην μακροεντολή, αύξηση κατά μια μονάδα και άλμα στην overflow
; αφού προέκυψε υπερχείλιση και εισαγωγή μακροεντολής
TestMacro(0xff) ; Η λειτουργία της μακροεντολής θα προκαλέσει υπερχείλιση (λόγω INC),
; και η επόμενη εντολή δεν θα εκτελεστεί. Εάν εκτελείτο θα άναβε όλα τα
; LEDs.
outp:
out PORTB,temp ; άναμμα των leds
LOOP: rjmp LOOP
OVERFLOW:
; λόγω υπερχείλισης θα εκτελεστεί ο παρακάτω κώδικας και
ser temp
;τα LEDs PB.0 -PB.7 θα σβήσουν
out PORTB,temp
rjmp LOOP