MikroprozessorenGrundlagen

Aufbau, BlockschaltbildGrundlegende Datentypen

AVR-ControllerAnatomieBefehlssatzAssemblerSpeicherzugriffAdressierungsartenKontrollstrukturenStack

Input / Output (I/O)Parallel I/OSeriell I/OTimerZusammenfassung I/O

InterruptMathematische Operationen

Speicher

Direktiven: Anweisungen an den Assembler

Assemblerführt Direktiven aus

Flash-ROMProgrammspeicher

MCUführt Maschinenbefehle aus

RAMDatenspeicher

EEPROMKonfigurations-datenspeicher

Source-Code

Maschinencode

Beispiele: arithmetischer/logischer AusdruckZuweisungFunktion (LOW ▼(0x1234), HIGH▼(0x1234)) �String-Kostante ("ABC"), ASCII-Zeichen ('a') �

num. Konstante (0x0a, $0a, 0b00001010) �Liste von Ausdrücken, Namen, Konstanten

Direktiven (Syntax)�

[label: ] Direktive [Parameter]

Name

▼GNU-Asm: lo8(),hi8() �

Direktiven Auswahl AVR-Studio�

gibt einem Ausdruck einen Namen.EQU

bindet Source-Code von einem anderen File ein.INCLUDE

gibt einem Register einen anderen Namen.DEF

definiert absolute Adresse innerhalb eines Segments.ORG

definiert Word-Konstante(n) (2 Byte) �.DW

definiert Byte-Konstante(n) �.DB

reserviert Speicherplatz (im SRAM) für Variablen.BYTE

EEPROM-Segment.ESEG

Daten-Segment.DSEG

Code-Segment.CSEG

Direktiven Auswahl (GNUASM)�

.text Nachfolgend die Programm Sektion (Flash)

.data Nachfolgend die Daten Sektion (SRAM)

.byte Bytes anlegen (je 8 Bit)

.word Worte anlegen (je 16 Bit)

.ascii ASCII Zeichen anlegen (ohne '\0' am Ende)

.asciz ASCII Zeichen anlegen (mit '\0' am Ende)

.byte (AVR-Studio)�• Der Assembler reserviert Speicherplatz im Daten-Segment

(RAM) für Variablen, die durch das Programm verändert w erden können

• Name (label) enthält die erste Adresse dieses Speicherplatzes [label: ] .byte Ausdruck

• Beispiele: .equ tabsize = 1000

.dseg

short_var: .byte 2

char_var: .byte 1

table: .byte tabsize ; Feld (1000 Bytes) �

• im Listing.dseg

000060 short_var: .byte 2

000062 char_var: .byte 1

000063 table: .byte tabsize ; Feld (1000 Bytes) �

Speicher

Segment-Direktiven• Die folgenden Direktiven gelten für den angegebnen

Speicherbereich. • Direktiven funktionieren oft nur für einen bestimmten

Speicherbereich.

Flash-ROMProgrammspeicher

RAMDatenspeicher

EEPROMKonfigurations-datenspeicher

.CSEG/▼.text .ESEG .DSEG/▼.data

.equ (AVR-Studio)equal

• Der Assembler ersetzt vor dem Assemblieren den Namen im Programmcode durch das Ergebnis des Ausdrucks

• .equ name = Ausdruck• Beispiel:

.equ SREG = 0x3f ; gibt der Adresse des Status-; registers den Namen SREG

.equ TEILER = 10

.equFCPU=1000000

.equFREQUENZ=2*FCPU/TEILER ; 16-Bit-Konstante!

main:

ldi r16, TEILER

ldi r17, LOW ▼(FREQUENZ) ; FREQUENZ->r18:r17

ldi r18, HIGH ▼(FREQUENZ)

.equ (GNUASM)�

• Der Assembler ersetzt vor dem Assemblieren den Namen im Programmcode durch das Ergebnis des Ausdrucks

• .equ name,Ausdruck oder name=Ausdruck• GNUASM kann auch #define wie in C

• Beispiel: .equ SREG,0x3f ; gibt der Adresse des Status-

; registers den Namen SREG

.equ TEILER,10

.equFCPU,1000000

.equFREQUENZ,2*FCPU/TEILER ; 16-Bit-Konstante!

main: ldi r16, TEILER

ldi r17, lo8 ▼(FREQUENZ) ;FREQUENZ->r18:r17

ldi r18, hi8 ▼(FREQUENZ)

.include(AVR-Studio)�• Der Assembler bindet Code aus einem anderen

Assembler-File anstelle der include-Direktive in den aktuellen Code ein

.include "filename"

.equ FCPU=1000000

.equ RBAUD=FCPU/1000

.include "const.asm" main:

ldi r16,RBAUD

.equ FCPU=1000000

.equ RBAUD=FCPU/1000main:

ldi r16,LOW(RBAUD) �

ldi r17,HIGH(RBAUD) �

const.asmmain.asm

vor dem Assemblieren von main.asm

.include für ATMega128 (AVR-Studio)�

• Der Assembler braucht Definitionen für den speziellen Prozessor, der im Projektes verwendet wird:

.include "m128def.inc"

....equ PORTB=0x38

...

.include " m128def.inc" main:

lds r16,PORTB

....equ PORTB=0x38

...main:

lds r16,PORTB �

�

const.asmmain.asm

vor dem Assemblieren von main.asm

#include(GNUASM)�• Der Assembler bindet Code aus einem anderen

Assembler-File anstelle der include-Direktive in den aktuellen Code ein

.include "filename"

.equ FCPU,8000000

.equ RBAUD,FCPU/1000

#include "const.asm" main:

ldi r16,RBAUD

.equ FCPU,8000000 ¹

.equ RBAUD,FCPU/1000main:

ldi r16,lo8(RBAUD) �

ldi r17,hi8(RBAUD) �

const.asmmain.asm

vor dem Assemblieren von main.asm

¹ FCPU durch Eclipse IDE schon gesetzt

.def (AVR-Studio)define

• Der Assembler ersetzt angegebenen Namen durch das Register.

.def name = register• Beispiel:

.def TEMP = r16 ; gibt dem Register r16 den ; Namen TEMP

main: ...

mov TEMP,r17 ;Inhalt von r17 nach r16

.db und .dw (AVR-Studio)define byte, define word

• Der Assembler definiert Byte- bzw. Word-Konstanten (2Byte) im Code- oder EEPROM-Segment

• über den Namen des Labels kann man auf die Adresse des Beginns des Speicherbereiches zugreifen[label: ] .db ( Liste von) Ausdrücken, Konstanten, Strings[label: ] .dw ( Liste von) Ausdrücken, Konstanten

• Beispiele: CODE: .db 0x30, 0x31, '2', '3'TEILER: .dw 1000

• im Listing00000d 3130

00000e 3332 CODE: .db 0x30 , 0x31 , '2', '3'

00000f 03e8 K1: .dw 1000

.byte (AVR-Studio)�• Der Assembler reserviert Speicherplatz im Daten-Segment

(RAM) für Variablen, die durch das Programm verändert w erden können

• Name (label) enthält die erste Adresse dieses Speicherplatzes [label: ] .byte Ausdruck

• Beispiele: .equ tabsize = 1000

.dseg

short_var: .byte 2

char_var: .byte 1

table: .byte tabsize ; Feld (1000 Bytes) �

• im Listing.dseg

000060 short_var: .byte 2

000062 char_var: .byte 1

000063 table: .byte tabsize ; Feld (1000 Bytes) �

.comm (GNUASM) �• Der Assembler reserviert Speicherplatz in der Sektion. Dies

können Variablen sein, die durch das Programm verändert werden. Generell aber nur Platzhalter, also uninitialisiert !

• Name (label) enthält die erste Adresse dieses Speicherplatzes (aus dem Lokation-Zähler des Assemblers) �

.comm Name, Ausdruck• Beispiele:

.data ; Soll in die Daten Sektion (SRAM) �

.equ tabsize,1000 ; Assemblersymbol, Wert 1000

.comm short_var,2 ; Variable 2 Byte

.comm char_var,1 ; Variable 1 Byte

.comm table,tabsize ; Feld (1000 Bytes) �

.org (AVR-Studio)organize

• Der Assembler setzt den Adressenzähler in dem vorher durch .xSEG definierten Segment auf eine angegebene Adresse

• [label: ] .org Ausdruck• Beispiel:

.equ MEINE_KONSTANTEN = 0x0000c8

.CSEG ; im Flash-ROM

.org MEINE_KONSTANTEN

K1:.db 0x14, 102/3

K2:.dw 0x0123

• im Listing:.CSEG

0000c8 1422

0000c9 0123

.org (GNUASM)organize

• Der Assembler setzt den Location-Zähler in dem vorher durch .text definierten Segment auf eine angegebene Adresse

• .orgAusdruck• Beispiel:

MEINE_KONSTANTEN = 0x0000c8 .text ; im Flash-ROM

.org MEINE_KONSTANTEN

K1:.byte 0x14, 102/3

K2:.word 0x0123

– Das Symbol K1 bekommt den Wert 0xc8, K2 0xca

Speicherzugriff

Wir unterscheiden (Harvard Architektur):

• Datenadressraum und den

•Programmadressraum

LDS / STSLoad / Store Data

• Dient zum Laden / Speichernim Datenbereich(0..$ffff) �

• Geht nur für Bytes als Quelle

• Geht für R0 .. R31

• Syntax Beispiel :

lds R13,0x0123sts 0x0021,R13

LD: Load Indirect

ld r0,x ; r0=mem[ x ]ld r0,x +¹ ; r0=mem[ x++ ];ld r0, - x¹ ; r0=mem[ --x ];

• Lade Register (0..31) mit Speicherzelle, deren Datenadresse in x oder y oder z ist

• x = r27:r26• y = r29:r28• z = r31:r30

¹Autoinkrement/Autodekrement

LDDLoad Indirect With Displacement

ldd r0,y+1 ; r0=mem[ y+1 ]ldd r0,z+63 ; r0=mem[ z+63 ];

• Lade Register (0..31) mit Speicherzelle, deren Datenadresse y+d oder z+d ist

• d = displacement ∈ { 0 .. 63}

LPM: Load Program Memory (Indirect)�

ld r0,z ; r0=Pmem[ z ]ld r0,z +¹ ; r0=Pmem[ z++ ];ld r0, -z ¹ ; r0=Pmem[ --z ];

• Lade Register (0..31) mit Speicherzelle (Flash)deren Programmadressein x oder y oder z ist

• Geht nur über z = r31:r30 als Indirekt-Quelle• Alle Register r0..r31 möglich

¹Autoinkrement/Autodekrement

ADIW / SBIWAdd/Subtract Immediate from/to Word

• Addiere / Subtrahiere Zahl von / zu Register(Immediate)

• Geht für die Registerpaare:R25:24 R27:26 R29:28 R31:30

• Addierte / Subtrahierte Zahl: 0..63

• Syntax Beispiel:

adiw r25:24,63

IJMPIndirect Jump

• Sprung = Lade Program Countermit neuem Wert aus R31:R30 (Z-Register)�

ldi r31,high ▼(ziel) �

ldi r30,low ▼(ziel) �

ijmpnop

ziel: nop

▼GNU-Asm: lo8(),hi8() �

ICALLIndirect Call

icall = call (Z)�

main:mov R31, high(sub1) �

mov R30, low (sub1) �

icallrjmp main

sub1: ret

Anwendung ijmp: switch()�

switch( a) �

{case 10:

do10();break;case 11:

do11();break;case 12:

do12();break;default:break;}

Anwendung: Switch

#include <stdio.h>void uart_init();

void sub10() {printf("Hello 10\n");}void sub11() {printf("Hello 11\n");}void sub12() {printf("Hello 12\n");}

void to_switch(int index);

int main(int arg, char *arv[]) {uart_init();printf("pgm starts\n");to_switch(11);

}

ICALL Teil 1#include <avr/io.h>.global to_switchto_switch:;Parameter is passed in r25:r24

cpi r24,10 ;kleiner alsbrlo default ;10 ergibt default-Fallcpi r24,13 ;grösser gleichbrsh default ;13 ergibt default Fallsubi r24,10 ;relativiert auf 0lsl r24 ;*2, da Adressen 16 Bit langldi ZL,lo8(Liste) ;high Byte von Listenadresseldi ZH,hi8(Liste) ;low Byte von Listenadresse

ICALL, Teil 2clr r16 ;Null für adc

add ZL,r24 ;Offset für Liste addierenadc ZH,r16 ;mögliches Carry zu

High Bytelpm r0,Z+ ;r0 Low Byte der Fct-

Adresselpm r1,Z ;r1:r0 -> Fct-Adressemovw r30,r0 :Fct-Adr. Nach Z

kopierenicall ;UP aufrufen

default:ret ;zum Aufrufer zurück

Liste: ;Liste der Funktionen-Adressen.word sub10,sub11,sub12

MikroprozessorenGrundlagen

Aufbau, BlockschaltbildGrundlegende Datentypen

AVR-ControllerAnatomieBefehlssatzAssemblerSpeicherzugriffAdressierungsartenKontrollstrukturenStack

Input / Output (I/O)Parallel I/OSeriell I/OTimerZusammenfassung I/O

InterruptMathematische Operationen