c03-organizarea memoriei

SISTEME CU MICROPROCESOARE note de curs

1

3. ORGANIZAREA MEMORIEI

Cuprins

Introducere

Obiective

3.1 MEMORIA PROGRAM

3.1.1 Structura memoriei program

3.1.2 Numrtorul de program

3.1.3 Stiva adreselor de revenire

3.2 MEMORIA DE DATE RAM

3.2.1 Utilizarea Bank-urilor

3.2.2 Utilizarea Access Bank-ului

3.2.3 Utilizarea instruciunii MOVFF

3.3 MEMORIA DE DATE EEPROM

Concluzii

Teste de autoevaluare

Bibliografie

Dicionar

Teste de evaluare

ORGANIZAREA MEMORIEI

2

Introducere

Buna nelegere a organizrii memoriei permite realizarea unor programe

care utilizeaz eficient memoria. n cazul microcontrolerelor, aceast

problem este deosebit de important din cauza limitrilor impuse de

resursele fizice disponibile. Microcontrolerele din familia PIC18 cuprind

de regul n arhitectura lor trei tipuri de memorie:

- memorie program; - memorie de date RAM; - memorie de date EEPROM.

Obiective

Dup parcurgerea acestui capitol cursantul va trebui:

- s cunoasc structura i harta memoriei program i a memoriei de date, dar i rolul pe care aceste memorii l ndeplinesc n cadrul

microcontrolerului PIC18F4455;

- s neleag mecanismul de adresare implementat prin bank-uri i

legtura sa cu registrul de selecie al bank-urilor BSR - s cunoasc rolul i structura Access Bank-ului - s cunoasc rolul i structura stivei - s cunoasc rolul i structura numrtorului de program i a

regitrilor asociai

3.1 MEMORIA PROGRAM

3.1.1 Stuctura memoriei program

Rolul pe care l ndeplinete memoria program este de a furniza un spaiu de stocare

pentru instruciunile care formeaz programul executat de microcontroler.

Capacitatea total de adresare a microcontrolerelor din familia PIC18 este de 2MByte.

n aceste condiii magistrala de adrese a memoriei program va avea limea de 21 de bii

(2MByte=221Byte), iar numrtorul de program, asupra cruia se va reveni n paragraful

urmtor, va avea i el dimensiunea de 21 de bii. Din cei 2MBytes, n cazul

microcontrolerului PIC18F4455 este implementat fizic o memorie program de tip Flash cu

dimensiunea de 24KBytes. Acest lucru permite ca memoria s poat fi tears i rescris de

foarte multe ori, datele tehnice menionnd un numr de 100000 de tergeri/scrieri posibile.


3

Din punct de vedere al dimensiunii programului care poate fi stocat n aceast

memorie, o scurt analiz ne conduce la concluzia conform creia n 24kB de memorie

program se poate stoca un program format din pn la 12268 de instruciuni scurte (de 16

bii).

Accesarea unei locaii de memorie cuprins ntre limita superioar a memoriei

implementate fizic i limita maxim a spaiului de adresare de 2MByte va ntoarce valoarea

zero, fiind echivalent execuiei instruciunii NOP (No OPeration). Microcontrolerele din familia PIC18 dispun de doi vectori de ntrerupere care se

gsesc la adresele 0008h i 0018h. La apariia unor nteruperi vor fi executate n mod automat instruciunile care se vor regsi n memorie la aceste adrese. Asupra acestei chestiuni

se va reveni n capitolul dedicat sistemului de ntreruperi. Adresa de reset a

microcontrolerului se gsete la locaia 0000h. Aceasta este adresa la care se reseteaz numrtorul de program. n afara acestor trei locaii de memorie mai speciale, restul locaiilor

memoriei program sunt echivalente.

n Fig. 3.1 se prezint harta memoriei program pentru microcontrolerul PIC18F4455.

Fig. 3.1. Harta memoriei program

Dup cum s-a putut vedea n capitolul anterior, din punct de vedere al dimensiunii,

instruciunile pot fi mprite n dou categorii: instruciuni scurte (16 bii) i instruciuni lungi

(32 bii). Instruciunile scurte vor ocupa dou locaii de memorie succesive, iar instruciunile

lungi vor ocupa patru locaii de memorie. n ambele cazuri octetul cel mai puin semnificativ


4

al instruciunii va ocupa o adres par. Urmtorul exemplu prezint modul de reprezentare al

instruciunilor n memoria program.

Exemplu

Se consider o seciune de cod format din trei instruciuni scurte a cror

codificare n memoria program are forma prezentat n Fig. 3.2.

Fig. 3.2. Reprezentarea instruciunilor n memoria program

Citirea si scrierea memoriei program a microcontrolerelor (fr a lua n considerare

execuia propriu-zis a codului) se realizeaz de regul utiliznd un circuit extern de

programare i un set de pini bine definii pentru acest scop. Microcontrolerul PIC18F4455

permite citirea i scrierea memoriei program i prin intermediul instruciunilor de sciere/citire

tabelar de tip TBLRD/TBLWT. Utiliznd aceste instruciuni, se poate citi codul, se pot efectua programatic modificri asupra codului, se pot stoca date i se pot citi date din

memoria program.

3.1.2 Numrtorul de program

Numrtorul de program (en. PC=Program Counter) conine adresa urmtoarei

instruciuni care va fi extras din memorie. Pentru a putea adresa ntreaga memorie,

numrtorul de program are dimensiunea de 21 de bii mprii n trei regitri de 8 bii: PCL, PCH i PCU.

Registrul PCL (en. Program Counter Low) conine primii opt bii ai numrtorului program PC, registrul PCH (en. Program Counter High) conine urmtorii opt bii ai numrtorului program PC, iar registrul PCU (en. Program Counter Upper) conine cei cinci bii superiori ai numrtorului program PC.


5

n mod normal, numrtorul de program se incrementeaz de dou ori, automat, dup

fiecare faz de extragere a unei instruciuni din memorie, funcionnd n esen asemenea

unui numrtor binar uzual. Totui, instruciuni precum GOTO, care permit efectuarea de salturi la diverse instruciuni din memoria program, intervin n incrementarea obinuit

realizat de numrtorul de program prin modificndu-i valoarea. Chiar dac modificarea

valorii numrtorului program este lsat de obicei n seama instruciunilor specializate,

exist posibilitatea de a accesa regitrii numrtorului program i de a interveni n evoluia sa

normal. n general, acest lucru este util atunci cnd se dorete accesul la elementele unor

tablouri implementate n memoria program, dup cum se va vedea n unul din capitolele

urmtoare.

Accesul la regitrii numrtorului de program este ntr-o oarecare msur problematic,

din cauza faptului c regitrii si au dimensiunea de opt bii, iar toate modificrile

numrtorului de program trebuie s afecteze simultan toi cei 21 de bii ai si, pentru a

realiza modificarea atomic a valorii sale.

Dintre regitrii numrtorului de program, doar PCL poate fi scris i citit direct, fiind mapat sub forma unui registru special n memorie. Pentru PCH i PCU s-au introdus doi regitri tampon PCLATH (en. PC LATch High) i PCLATU (en. PC LATch Upper).

Pentru a rezolva problema modificrii coninutului numrtorului de program, scrierea

unei valori n registrul PCL (ex. MOVWF PCL) transfer simultan i coninutul regitrilor tampon PCLATU:PCLATH n regitrii PCU:PCH. La citirea registrului PCL (ex. MOVF PCL,W) se transfer simultan i coninutul regitrilor PCU:PCH n regitrii tampon PCLATU:PCLATH. n acest fel, scrierea i citirea valorii efective a numrtorului de program se realizeaz ntr-un singur pas.

Structura numrtorului de program i modul n care se face accesul la regitrii si se

prezint n Fig. 3.3.

Fig. 3.3. Structura numrtorului de program i accesul la regitrii si

Pentru a ilustra procesul de modificare a valorii numrtorului de program se

consider exemplul urmtor


6

Exemplu

Se analizeaz cazul creterii valorii numrtorului de program cu 24

(PC+24) realizndu-se astfel un salt peste urmtoarele 12 instruciuni (24 octei) ale programului fr a se utiliza instruciuni de control al execuiei.

Presupunnd c a fost declarat n prealabil un registru de uz general denumit

TEMP, atunci urmtoarea poriune de cod va realiza cele propuse. MOVF PCL,W ; se salveaz PCL n registrul TEMP MOVWF TEMP MOVLW d24 ; se mut constanta 24 n WREG ADDWF TEMP,F ; se adun la valoarea din PCL MOVLW 0 ; se pune valoarea 0 n WREG ADDWFC PCLATH,F ; se adun bitul de transport la PCLATH MOVLW 0 ; se pune valoarea 0 n WREG ADDWFC PCLATU,F ; se adun bitul de transport la PCLATU MOVF TEMP,W ; se nscrie noua valoare n PCL pentru aMOVWF PCL ; actualiza i restul regitrilor PC

Depirea cu o unitate a valorii maxime stocate ntr-unul din regitrii

numrtorului program nu conduce la incrementarea automat a valorii

registrului superior.

Codul prezentat mai sus ofer o soluie la aceast problem. Astfel,

deoarece nu se cunoate valoarea iniial a PC, adunarea valorii 24 la PCL poate conduce la depirea valorii maxime care poate fi stocat pe 8 bii

(255) n acest registru. Prin utilizarea bitului de transport care se adun la

valoarea din PCLATH, i apoi la valoarea din PCLATU se asigur modificarea corect a valorii PC.

Ca o msur de protecie suplimentar, bitul 0 al numrtorului program va avea tot

timpul valoarea 0 (PC=0). n acest fel se evit obinerea de adrese invalide ca urmare a modificrii valorii numrtorului de program, iar acesta va indica ntotdeauna spre adresa de

nceput a unei instruciuni.

3.1.3 Stiva adreselor de revenire

Apelul unei subrutine este echivalent cu salvarea adresei primei instruciuni a

subrutinei n numrtorul de program (PC), efectund practic un GOTO. Astfel, dac subrutina noastr ar ncepe la adresa 0400h din memoria program, atunci GOTO 0x400 ar fi


7

echivalent cu apelul subrutinei. Presupunnd c programatorul a plasat eticheta Delay_1ms naintea primei instruciuni a subrutinei, atunci am avea GOTO Delay_1ms.

Apare totui o problem n mecanismul prezentat. Procesorul trebuie s i aduc

aminte din ce loc al programului s-a efectuat apelul subrutinei, pentru a se putea ntoarce cu

execuia la instruciunea imediat urmtoare apelului de subrutin. Acest lucru este pus n

eviden n Fig. 3.4 unde apelul de subrutin se poate produce din dou locuri diferite ale

programului principal sau chiar dintr-o alt subrutin, dup cum se va vedea n Fig. 3.6.

Fig. 3.4. Apelul de subrutin

O soluie la aceast problem este de a salva, nainte de a efectua apelul/saltul, adresa

de revenire ntr-un registru de adrese sau ntr-o locaie de memorie. La sfritul subrutinei,

adresa salvat poate fi mutat napoi n numrtorul de program, realizndu-se astfel

ntoarcerea din subrutin. Din pcate, aceast abordare nu va funciona n cazul apelului a

dou subrutine imbricate, deoarece la apelul celei de-a doua subrutine se va suprascrie adresa

de revenire a primei subrutine i evoluia programului nu va mai fi cea dorit. Prin utilizarea

unui numr mai mare de regitri de adres sau locaii de memorie, care vor forma o stiv de

tip LIFO (Last In First Out) i care va stoca adresele de revenire s-ar rezolva i aceast

problem.

Microcontrolerele din seria PIC18 implementeaz o stiv format din 31 de regitri cu

dimensiunea de 21 de bii utilizat pentru stocarea adreselor de revenire a subrutinelor i

rutinelor de tratare a ntreruperilor. n Fig. 3.5 se prezint aceast structur cunoscut sub

denumirea de stiva adreselor de revenire. Aceast stiv reprezint un spaiu de memorie

distinct, nefiind mapat n spaiul de adrese al memoriei de date, iar structura ei permite

efectuarea unui numr maxim de 31 de apeluri de subrutine imbricate.


8

Fig. 3.5. Utilizarea stivei adreselor de revenire

Stiva are asociat un indicator de stiv (en. Stack Pointer) cu dimensiunea de 5 bii,

care se gsete n registrul STKPTR, biii . La fiecare apel de subrutin (CALL) indicatorul de sitv se incrementeaz automat i starea numrtorului de program este copiat

n registrul din stiv spre care acesta indic. Adresa salvat reprezint adresa instruciunii

imediat urmtoare (dup CALL). Dup ce PC a fost pus pe stiv, acesta este suprascris cu adresa instruciunii destinaie. La fel ca i n cazul instruciunii GOTO, i instruciunea CALL este tot o instruciune lung, lucru care permite subrutinelor implementate s fie plasate

oriunde n spaiul memoriei program.

Fig. 3.5-a prezint configuraia stivei la reset, atunci cnd indicatorul de stiv are

valoarea 0. Adresa 0 a stivei nu este utilizat niciodat, deoarece ntotdeauna indicatorul de

stiv se incrementeaz nainterea punerii PC pe stiv. n situaia prezentat n Fig. 3.5-b se arat configuraia stivei dup apelul unei subrutine cu eticheta Delay_1ms.

Apelul subrutinei CALL Delay_1ms determin urmtoarele: 1. Indicatorul de stiv se incrementeaz;

2. Cei 21 de bii ai PC se copiaz n locaia din stiv spre care indic indicatorul de stiv. Datele stocate reprezint adresa instruciunii care urmeaz dup CALL;


9

3. Adresa instruciunii de destinaie, marcat prin eticheta Delay_1ms, care corespunde primei instruciuni a subrutinei, va suprascrie PC. Acest lucru determin transferul execuiei ctre subrutin.

Revenirea din subrutin, prezentat n Fig. 3.5-c, se produce la execuia instruciunii

RETURN, i determin urmtoarele operaii: 1. Se copiaz n PC adresa de 21 de bii din registrul stivei spre care indic indicatorul

de stiv;

2. Se decrementeaz indicatorul de stiv.

Mecanismul implementat de stiv i prezentat n Fig. 3.5 permite execuia corect a

apelurilor de subrutin, dar avantajul oferit de stiv este mult mai evident n cazul subrutinelor

imbricate. Petru a exemplifica acest lucru se consider situaia prezentat n Fig. 3.6, unde

programul principal apeleaz subrutina SR1, care apeleaz la rndul ei subrutina SR2, revenindu-se apoi pe rnd la programul principal. Structura de tip LIFO a stivei permite

rezolvarea oricrei situaii de imbricare de pn la 31 de subrutine.

Fig. 3.6. Subrutine imbricate

Pe lng funcionarea automat a stivei, care a fost prezentat pn acum, exist i

posibilitatea de a accesa manual coninutul stivei. n Fig. 3.7 se prezint structura stivei care

poate utiliza, pe lng indicatorul de stiv din registrul STKPTR, i tripletul format din regitrii de la vrful stivei: TOSU:TOSH:TOSL (Top Of Stack Upper/High/Low). La orice moment dat, regitrii TOS conin cei 21 de bii de date de pe poziia din stiv spre care indic


10

indicatorul de stiv STKPTR. Modificarea regitrilor TOS va conduce la modificarea coninutului de pe poziia corespunztoare a stivei. n acest fel se permite examinarea sau

chiar modificarea valorilor adreselor de revenire stocate n stiv.

Fig. 3.8. Structura stivei adreselor de revenire

Prin deplasarea indicatorului de stiv n sus i n jos pot fi accesate datele localizate pe

diferite poziii n stiv. Astfel, indicatorul de stiv STKPTR poate lua valori de la 0 la 31. n momentul n care ajunge la valoarea 31, bitul STKFUL (en. STAcK FuLl) este pus pe 1 indicnd stiva plin, iar n momentul n care ajunge la valoarea 0, bitul STKFUNF (en. STAcK UNderFlow) este pus pe 1. Structura registrului STKPTR care conine indicatorul de stiv i cei doi bii de stare se prezint n Fig. 3.8.

7 0 STKFUL STKUNF - SP4 SP3 SP2 SP1 SP0

Fig. 3.8. Structura registrului STKPTR

n afara instruciunilor de apel i revenire din subrutin, setul de instruciuni al

microcontrolerelor din seria PIC18 mai curpinde dou instruciuni: PUSH i POP special concepute pentru manipularea indicatorului de stiv fr a produce saltul spre sau revenirea

dintr-o subrutin.

Instruciunea PUSH, prezentat n Fig. 3.9-a, incrementeaz indicatorul de stiv i copiaz coninutul numrtorului de program (care indic spre instruciunea care urmeaz

dup PUSH) pe stiv, care va fi apoi accesibil prin regitrii TOS. Instruciunea este asemntoare lui CALL fr a suprascrie ns PC cu adresa de nceput a unei subrutine. Instruciunea POP, prezentat n Fig. 3.9-b, decrementeaz indicatorul de stiv, iar TOS se modific pentru a reflecta coninutul stivei de pe noua poziie spre care indic indicatorul de stiv.


11

Fig. 3.8. Instruciunile PUSH i POP

3.2 MEMORIA DE DATE RAM

Acest tip de memorie este utilizat de regul pentru stocarea datelor temporare necesare

rulrii programelor (ex. variabile i constante de program).

Capacitatea total de adresare a memoriei RAM pentru microcontrolerele din familia

PIC18 este de 4096 de octei, fiecare octet purtnd denumirea de registru. Aceti regitri pot fi

mprii n dou categorii: regitri destinai stocrii datelor denumii Regitri de Uz General

(en. GPR = General Purpose Registers), respectiv regitri cu anumite funcii de configurare /

monitorizare cunoscui sub denumirea de Regitri Speciali (en. SFR = Special Function

Registers). Maparea regitrilor GPR i SFR n acelai spaiu de adrese permite accesarea lor

prin intermediul unui singur set de instruciuni. Din cei 4096 octei de memorie RAM,

microcontrolerul PIC18F4455 implementeaz un total de 2048 de octei.

Un spaiu de stocare de 4kBytes necesit o adres de 12 bii (4096 Bytes = 212 Bytes).

Dup cum s-a putut vedea n capitolul anterior, pentru marea majoritate a instruciunilor,

cmpul prevzut pentru adres n codul instruciunii este de doar 8 bii. Exist patru modaliti

de a ocoli acest inconvenient pentru a putea accesa ntreaga memorie:

- utilizarea Bank-urilor; - utilizarea Access Bank-ului;

- utilizarea instruciunii MOVFF; - utilizarea pointerilor (vezi capitolul urmtor).


12

3.2.1 Utilizarea Bank-urilor

Pentru a asigura adresarea pe un octet a ntregii zone de memorie (utiliznd

instruciuni scurte), memoria de date este mprit n bank-uri (Fig. 3.9). O asemenea

mprire nseamn c nu este necesar specificarea ntregii adrese (de 12 bii) pentru fiecare

operaie de scriere sau citire a memoriei, ci doar a unei pri a acesteia (8 bii din cei 12).

Fig. 3.9. Structura memoriei RAM la microcontrolerul PIC18F4455

Numrul de bank-uri pentru seria PIC18 este de 16, fiecare bank coninnd 256 de

octei. Din aceste 16 bank-uri, microcontrolerul PIC18F4455 implementeaz doar 8. Regitrii

SFR sunt implementai n partea superioar a bank-ului 15 (160 de octei), iar n rest regitrii

sunt de uz general. Dac se utilizeaz comunicarea prin USB, bank-urile 4-7 sunt folosite

pentru a asigura transferul de date USB.


13

Pentru formarea adresei complete de 12 bii se va utiliza un octet care specific adresa

n cadrul bank-ului (cei 8 bii inferiori ai adresei complete) i 4 bii reprezentnd numrul

bank-ului accesat (restul de 4 bii ai adresei complete).

Majoritatea instruciunilor din familia PIC18 utilizeaz cei 4 bii pentru selecia bank-

ului, acetia fiind accesibili prin intermediul registrului special BSR (en. Bank Select Register). Acest registru conine biii cei mai semnificativi ai adresei de 12 bii (BSR), ceilali 8 bii ai adresei fiind specificai n cadrul instruciunii.

Pentru modificarea coninutului acestui registru este disponibil o instruciune

special: MOVLB (en. Move Literal to BSR). De exemplu, selectarea bank-ului 2 se poate realiza cu urmtoarea instruciune:

MOVLB 0x02 sau, lund n considerare c BSR este un simplu registru ca oricare altul, valoarea sa se poate modifica i pe baza urmtoarei secvene de instruciuni:

MOVLW 0x02 MOVWF BSR

Trebuie menionat faptul c toate instruciunile de lucru cu regitrii se aplic i asupra

registrului BSR.

n exemplul urmtor se prezint modul de adresare al memoriei folosind bank-urile.

Exemplu

Pentru a modifica valoarea registrului de la adresa 0x20 din Bank-ul 2

trebuie parcuri urmtorii pai:

- se mut constanta 2 n registrul BSR - se acceseaz registrul de la adresa 0x20 asigurndu-ne c bitul a din

codul instruciunii are valoarea 1 (a=1 sau a=BANKED) Urmtoarea secven de cod terge coninutul registrului de la adresa 0x202.

;selectare Bank 2 (BSR = 2) MOVLB 0x02

;accesare registrul 0x20 din Bank 2 CLRF 0x20, BANKED

Avnd n vedere c pn la 16 regitri pot avea aceeai adres inferioar, utilizatorul

trebuie s se asigure c a selectat bank-ul de lucru potrivit nainte de a realiza operaii de

scriere sau citire. Aceast situaie este exemplificat n continuare:


14

Exemplu


;accesare registrul 0x00 din Bank 2. CLRF 0x00, BANKED


;accesare registrul 0x00 din Bank 3 INCF 0x00, BANKED

n exemplul anterior se observ faptul c cei doi regitri accesai, unul din

bank-ul 2 i cellalt din bank-ul 3, dispun de aceeai adres inferioar

(0x00) introdus prin intermediul instruciunilor. n Fig. 3.10 se prezint modul de formare al adresei complete n cazul

accesrii directe a memoriei prin intermediul bank-urilor i a registrului

BSR.

Fig. 3.10. Formarea adresei n vederea accesrii memoriei RAM prin Bank-uri

3.2.2 Utilizarea Access Bank-ului

Utilizarea registrului BSR mpreun cu adresa de 8 bii specificat prin intermediul instruciunilor permite adresarea ntregii memorii, dar ridic i anumite inconveniente pe care

utilizatorul trebuie s le ia n considerare. Acesta trebuie s se asigure ntotdeauna c este

selectat bank-ul de lucru corect, pentru a accesa datele din zona dorit de memorie. Aceste

inconveniente sunt mai evidente atunci cnd se dorete accesul la regitrii speciali (care se

gsesc n Bank 15) pentru anumite configurri, lucru care presupune schimbarea bank-ului de

lucru, iar apoi revenirea la bank-ul curent de lucru n vederea utilizrii regitrilor de uz

general. Astfel, verificarea i/sau modificarea coninutului registrului BSR pentru fiecare operaie de scriere sau citire a memoriei poate deveni foarte ineficient din cauza creterii


15

numrului de instruciuni utilizate, care conduce, n mod evident, spre creterea timpului de

execuie al programului, i predispune frecvent la erori.

Aceast problem a fost rezolvat prin introducerea unei zone virtuale de memorie

denumit Access Bank, accesibil fr modificarea bank-ului. Aceast zon de memorie

mapeaz primii 96 de regitri GPR (din Bank 0) i cei 160 de regitri SFR (din Bank 15).

Pentru a accesa zona de memorie mapat n Access Bank, utilizatorul va fi nevoit s

reseteze bitul de acces (a=0 sau a=ACCESS) existent n cadrul instruciunilor. Astfel, cnd bitul de access (a) al instruciunilor va avea valoarea 1 (BANKED), la

formarea adresei se va lua n considerare coninutul registrului BSR, iar operandul f al instruciunilor va reprezenta locaia accesat din cadrul bank-ului selectat. Cnd bitul de

access (a) al instruciunilor va avea valoarea 0 (ACCESS), coninutul registrului BSR este ignorat, iar operandul f al instruciunilor va reprezenta adresa unei locaii din Access Bank.

n exemplul urmtor se prezint modul de adresare al memoriei prin intermediul

Access Bank-ul.

Exemplu

Se consider cazul accesului la registrul special TRISA, aflat n Bank-ul 15 la adresa 0xF92, precum i accesul la registrul de uz general de la adresa 0x007 din Bank-ul 0, ambii regitri utilizai fiind mapai n Access Bank:

CLRF TRISA, ACCESS BSF TRISA, 4, ACCESS INCF 0x07, ACCESS

3.2.3 Utilizarea instruciunii MOVFF

Instruciunea MOVFF permite mutarea unui octet de date dintr-un loc n orice alt loc al memoriei RAM de date. MOVFF este una din cele doar patru instruciuni lungi (avnd 32 bii) disponibile n setul de instruciuni al microcontrolerului, lucru care i permite s stocheze, de

una singur, adresele complete de 12 bii ale regitrilor surs i destinaie. Astfel, dac se

dorete, de exemplu, s se mute un octet din registrul de la adresa 0xF81 (PORTB) n locaia de memorie de la adresa 0x220 se poate utiliza MOVFF 0xF81, 0x220, fr a recurge la Access Bank sau Bank-uri. Totui, avnd n vedere c MOVFF este o instruciune lung, aceasta va necesita dou cicluri instruciune pentru a fi extras din memoria program, avnd

astfel un timp de execuie dublu fa de instruciunile simple.


16

3.3 MEMORIA DE DATE EEPROM

Memoria EEPROM este o memorie nevolatil utilizat de regul pentru stocarea

datelor program persistente. De exemplu, aceast zon de memorie poate fi util la

memorarea configurrilor unui proces, astfel nct acestea s nu se piard cnd sistemul nu

este alimentat. Numrul de octei EEPROM disponibili pentru P18F4455 este de 256. Datele

se citesc i se scriu pe un octet. Specificaiile tehnice menioneaz un numr de 1.000.000 de

stergeri/scrieri posibile.

Memoria EEPROM nu este mapat n spaiul de memorie RAM sau program. n

schimb, se acceseaz indirect utiliznd un set de regitri speciali: EECON1, EECON2, EEDATA i EEADR.

Concluzii

n acest capitol s-a prezentat modul de organizare a memoriei

microcontrolerului PIC18F4455. Acest microcontroler dispune de trei

tipuri diferite de memorie.

Memoria program este utilizat pentru stocarea programului,

avnd o capacitate total de adresare de 2MB, din care sunt implementai

fizic 24kB. Pentru a putea adresa ntreaga memorie, microcontrolerul

dispune de un numrtor de program cu dimensiunea de 21 de bii, care

poate fi accesat prin intermediul a trei regitri mapai n spaiul de

memorie RAM. Stiva adreselor de revenire este implementat sub forma

unei structuri LIFO cu 31 de nivele.

Memoria RAM de date are rolul de a stoca datele temporare

necesare rulrii programelor. Are dimensiunea de 4kB, fiind mprit n

16 Bank-uri de 256B. Primii 96 de regitri GPR din Bank 0 i cei 160 de

regitri SFR din Bank 15 pot fi accesai prin intermediul unei zone

virtuale de memorie denumit Access Bank.

Memoria EEPROM este o memorie nevolatil utilizat pentru

stocarea datelor program persistente care poate fi accesat prin

instuciunile cunoscute cu ajutorul unor regitri SFR mapai n memoria

RAM.


17

1. Cum se formeaz adresa complet n cazul utilizrii Access Bank-

ului?

2. De ce este necesar modificarea atomic a regitrilor numrtorului

de program?

3. Care este diferena ntre instruciunile GOTO i CALL din punct de vedere al stivei i al numrtorului de program?

4. Care este rolul Access Bank-ului?

5. Cum se poate modifica manual coninutul stivei?

6. Ce rol ndeplinete parametrul a n codul instruciunii? 7. Cum se formeaz adresa complet n cazul utilizrii Bank-urilor?

Teste de autoevaluare

8. Ce rol ndeplinete registrul BSR?

[1] Sid Katzen The Essential PIC18 Microcontroller, Springer Verlag

London, 2010

[2] Genge Bela, Haller Piroska Proiectarea sistemelor dedicate i

ncorporate cu microcontrolerul PIC, Editura universitii Petru

Maior din Tg. Mure, 2008

[3] Microchip PIC18F2455/2550/4455/4550 Data Sheet, Microchip

Technology Inc. 2006

Bibliografie

[4] www.microchip.com


18

Dicionar

Access Bank

Zon virtual de memorie prin intermediul creia se pot accesa primii 96

de regitri GPR din Bank 0 i cei 160 de regitri SFR din Bank 15.

Bank

Zon de memorie format din 256 de octei utilizat ca diviziune a

memoriei RAM de date.

BSR

Bank Select Register. Registru de selecie a Bank-urilor

EEPROM

Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory. Memorie

nevolatil utilizat pentru a stoca mici cantiti de date care trebuie

pstrate n lipsa alimentrii.

Etichet

Identificator introdus n codul surs pentru a marca adresa de nceput a

unei instruciuni

GPR

General Purpose Registers. Regitri de uz general

LIFO

Last In First Out. Mod n care sunt stocate i scoase datele din stiv.

Memorie de date

Spaiu de stocare temporar (RAM) pentru datele cu care lucreaz

programul

Memorie program

Spaiu de stocare pentru program

Memorie virtual

Tehnic de gestiune a memoriei care virtualizeaz diferite forme de

stocare a datelor (ex. RAM) care pot fi accesate din program n mod

asemntor memoriei fizice.

Numrtor de program

Numrtor binar utilizat pentru adresarea instruciunilor. Conine adresa

instruciunii care urmeaz a fi executat

Octet

1 Byte = 8 bii. Capacitatea de stocare a unui registru

PCL

Program Counter Low. Registrul care conine biii ai numrtorului


19

de program.

PCLATH

Program Counter Latch High. Registru tampon asociat PCH PCLATU

Program Counter Latch Upper. Registru tampon asociat PCU PCH

Program Counter High. Registrul care conine biii ai

numrtorului de program. Este un registru ascuns i nu poate fi accesat

direct.

PCU

Program Counter Upper. Registrul care conine biii ai

numrtorului de program. Este un registru ascuns i nu poate fi accesat

direct.

Registru

Spaiu de stocare . Locaie de memorie. Octet n memoria RAM de date

SFR

Special Function Registers. Regitri cu funcii speciale

STKPTR

Stack Pointer Register. Registrul care conine indicatorul de stiv i doi

bii care indic starea stivei.

Stiv

Spaiu de memorie n care se salveaz adresele de revenire n cazul

apelurilor de subrutin

TOS

Top of stack. Regitrii de la vrful stivei (TOSU:TOSH:TOSL) care conin imaginea datelor din stiv spre care indic indicatorul de stiv

c03-organizarea memoriei

Documents