Programowanie mikrokontrolerów

Asembler AVR, część 2

Marcin Engel

Marcin Peczarski

22 października 2008

Mnożenie

I

Mamy następujące rozkazy mnożenia:

MUL

Rd, Rr

MULS

Rd, Rr

MULSU

Rd, Rr

FMUL

Rd, Rr

FMULS

Rd, Rr

FMULSU Rd, Rr

I

Każdy z rozkazów mnoży dwie 8-bitowe wartości, umieszczone
w rejestrach, które są jego argumentami.

I

Wynik jest wartością 16-bitową i jest umieszczany w parze
rejestrów R1:R0

Mnożenie całkowitoliczbowe

I

Rozkaz mul

I

mnoży liczby bez znaku,

I

wynik jest liczbą bez znaku,

I

argumenty mogą być w dowolnych rejestrach.

I

Rozkaz muls

I

mnoży liczby ze znakiem (U2),

I

wynik jest liczbą ze znakiem (U2),

I

argumenty mogą być w rejestrach R16, . . . , R31.

I

Rozkaz mulsu

I

mnoży liczbę ze znakiem (pierwszy argument) i liczbę bez
znaku (drugi argument),

I

wynik jest liczbą ze znakiem (U2),

I

argumenty mogą być w rejestrach R16, . . . , R23.

Liczby ułamkowe

I

W ograniczonym zakresie dostępne są operacje arytmetyczne
na liczbach ułamkowych.

I

Jeśli wartość 8-bitowa reprezentuje liczbę całkowitą x (bez
znaku lub ze znakiem), to przy jej interpretacji jako liczba
ułamkowa jest to liczba x 2

−7

.

I

Podobnie dla wartości 16-bitowej, reprezentującej liczbę
całkowitą x , jest to liczba x 2

−15

.

I

Liczba ułamkowa bez znaku jest z przedziału [0; 2).

I

Liczba ułamkowa ze znakiem jest z przedziału [−1; 1).

I

Do dodawania i odejmowania liczb ułamkowych używa się
tych samych rozkazów, co dla liczb całkowitych.

I

Do mnożenia służą rozkazy FMUL, FMULS i FMULSU.

Rozkazy mnożenia liczb ułamkowych

I

Argumenty mogą być w rejestrach R16, . . . , R23.

I

Rozkaz wykonuje tę samą operację, co odpowiedni rozkaz
mnożenia całkowitoliczbowego.

I

Wynik jest przesuwany o jeden bit w lewo.

I

Ewentualne przpepełnienie, czyli najstarszy bit jest
umieszczany w znaczniku przeniesienia C.

I

Mnożenie −1 przez −1 rozkazem FMULS daje wynik −1.

I

Przykład:

LDI

R16, Q7(-0.135)

LDI

R17, Q7(0.753)

FMULS R16, R17

Gdy nie ma rozkazu mnożenia

I

Mikrokontrolery z serii tiny nie mają rozkazu mnożenia.

I

Poniższy kod prawie dobrze emuluje rozkaz mul.

.macro emul

push

r2

push

r4

push

@0

mov

r4, @1

pop

r2

rcall

mul_emulator

pop

r4

pop

r2

.endmacro

Procedura mnożąca

mul_emulator:

push

r3

clr

r0

clr

r1

clr

r3

rjmp

mul_emulator_loop_condition

mul_emulator_loop:

lsr

r4

brcc

mul_emulator_no_addition

add

r0, r2

adc

r1, r3

mul_emulator_no_addition:

lsl

r2

rol

r3

mul_emulator_loop_condition:

tst

r4

brne

mul_emulator_loop

Procedura mnożąca, dokończenie

pop

r3

ret

Skoki bezwarunkowe

I

Skok bezpośredni

JMP

k

I

Skok względny

RJMP

k

I

Skok pośredni do adresu z rejestru Z

IJMP

I

Skok bezpośredni umożliwia skoczenie pod dowolny adres
w pamięci programu.

I

Skok względny umożliwia skoczenie pod adres odległy od
bieżącego w zakresie od −2047 do 2048 słów, ale wykonuje
się szybciej i zajmuje mniej pamięci programu.

Wołanie procedur

I

Bezpośrednie wołanie procedury

CALL

k

I

Względne wołanie procedury

RCALL k

I

Pośrednie wołanie procedury spod adresu z rejestru Z

ICALL

I

Do terminów bezpośredni i pośredni odnoszą się te same
uwagi co przy rozkazach skoków.

I

Wołanie procedury odkłada na stos adres powrotu.

I

Powrót z procedury

RET

I

Powrót z procedury (obsługi przerwania), włączenie przerwań

RETI

I

Powrót z procedury zdejmuje adres powrotu ze stosu.

Rozkazy porównujące wartości

I

Porównaj wartość rejestrów, wykonaj odejmowanie Rd - Rr,
ustaw znaczniki, ale nie zapisuj wyniku.

CP

Rd, Rr

I

Porównaj wartość rejestrów i znacznik przeniesienia C,
wykonaj odejmowanie Rd - Rr - C, ustaw znaczniki, ale nie
zapisuj wyniku.

CPC

Rd, Rr

I

Porównaj wartość rejestru ze stałą, wykonaj odejmowanie
Rd - K, ustaw znaczniki, ale nie zapisuj wyniku, tylko na
rejestrach R16, . . . , R31.

CPI

Rd, K

Rozkazy warunkowe

I

Pomiń następny rozkaz, gdy dwa rejestry mają tę samą
wartość.

CPSE Rd, Rr

I

Pomiń następny rozkaz, gdy bit w rejestrze wyzerowany.

SBRC Rr, b

I

Pomiń następny rozkaz, gdy bit w rejestrze ustawiony.

SBRS Rr, b

I

Przykład:

obliczenie wartości bezwzględnej

SBRC R16, 7
NEG

R16

Skoki warunkowe

I

Skocz, gdy bit w rejestrze stanu ustawiony.

BRBS s, k

I

Skocz, gdy bit w rejestrze stanu wyzerowany.

BRBC s, k

I

Przykład:

skocz do miejsca ETYKIETA, gdy bit Z (zero)

wyzerowany.

BRBC 1, ETYKIETA

I

Żeby nie musieć pamiętać numerów bitów w rejestrze stanu,
używamy następujących skrótów . . .

Skróty dla skoków warunkowych

rozkaz

warunek

komentarz

skoku

BREQ

Z = 1

porównywane wartości równe
wynik operacji zero

BRNE

Z = 0

porównywane wartości różne
niezerowy wynik operacji

BRCS

C = 1

wystąpiło przeniesienie

BRLO

pierwszy argument mniejszy

BRCC

C = 0

nie wystąpiło przeniesienie

BRSH

pierwszy argument większy lub równy

BRVS

V = 1

wystąpiło przepełnienie (U2)

BRVC

V = 0

nie było przepełnienia (U2)

BRMI

N = 1

wynik operacji ujemny (U2)

BRPL

N = 0

wynik operacji nieujemny (U2)

BRLT

S = 1

pierwszy argument mniejszy (U2)

BRGE

S = 0

pierwszy argument większy lub równy (U2)

Skróty dla skoków warunkowych, cd.

rozkaz

warunek

komentarz

skoku

BRHS

H = 1

wystąpiło przeniesienie z 3. bitu

BRHC

H = 0

nie było przeniesienia z 3. bitu

BRTS

T = 1

znacznik użytkownika ustawiony

BRTC

T = 0

znacznik użytkownika wyzerowany

BRIE

I = 1

przerwania włączone

BRID

I = 0

przerwania wyłączone

Skoki warunkowe, cd.

I

Przykład:

skok, gdy wartość w rejstrze R18 jest równa 0 lub

większa od 127

CPI

R18, 1

BRLT ETYKIETA

Operacje na znacznikach

I

Skopiuj bit z rejestru do znacznika użytkownika T.

BST

Rr, b

I

Skopiuj bit ze znacznika użytkownika T do rejestru.

BLD

Rd, b

I

Ustaw znacznik.

BSET s

I

Wyzeruj znacznik.

BCLR s

I

Żeby nie musieć pamiętać numerów bitów w rejestrze stanu,
używamy następujących skrótów . . .

Skróty operacji na znacznikach

rozkaz

operacja

rozkaz

operacja

SEC

C := 1

CLC

C := 0

SEZ

Z := 1

CLZ

Z := 0

SEN

N := 1

CLN

N := 0

SEV

V := 1

CLV

V := 0

SES

S := 1

CLS

S := 0

SEH

H := 1

CLH

H := 0

SET

T := 1

CLT

T := 0

SEI

I := 1

CLI

I := 0

Przesłania między rejestrami

I

Między dowolnymi dwoma rejestrami

MOV

Rd, Rr

I

Między parami rejestrów

MOVW Rd, Rr

I

Przykład:

przesłanie wyniku mnożenia do pary rejestrów

R17:R16

MOVW R17:R16, R1:R0

Adresowanie natychmiastowe

I

Inicjacja rejestru dowolną stałą, tylko rejestry R16, . . . , R31,
nie modyfikuje znaczników.

LDI

Rd, K

I

Wyzerowanie dowolnego rejestru, modyfikuje znaczniki.

CLR

Rd

; inny zapis dla EOR Rd, Rd

I

Ustawienie wszystkich bitów na 1, tylko rejestry R16, . . . ,
R31, nie modyfikuje znaczników.

SER

Rd

; inny zapis dla LDI Rd, $FF

Adresowanie bezpośrednie i pośrednie

I

Ładowanie rejestru wartością z pamięci danych

LDS

Rd, k

I

Zapisanie wartości z rejestru do pamięci danych

STS

k, Rr

I

Ładowanie rejestru wartością z pamięci danych, adres
w rejestrze X, Y lub Z

LD

Rd, Rxyz

I

Zapisanie wartości z rejestru do pamięci danych, adres
w rejestrze X, Y lub Z

ST

Rxyz, Rr

Adresowanie pośrednie z postinkrementacją
i predekrementacją

I

Ładowanie rejestru wartością z pamięci danych, adres
w rejestrze X, Y lub Z, który jest następnie zwiększany o 1.

LD

Rd, Rxyz+

I

Zapisanie wartości z rejestru do pamięci danych, adres
w rejestrze X, Y lub Z, który jest następnie zwiększany o 1.

ST

Rxyz+, Rr

I

Ładowanie rejestru wartością z pamięci danych, adres
w rejestrze X, Y lub Z, który jest uprzednio zmniejszany o 1.

LD

Rd, -Rxyz

I

Zapisanie wartości z rejestru do pamięci danych, adres
w rejestrze X, Y lub Z, który jest uprzednio zmniejszany o 1.

ST

-Rxyz, Rr

Adresowanie pośrednie z przemieszczeniem

I

Ładowanie rejestru wartością z pamięci danych, adres
w rejestrze Y lub Z plus przemieszczenie o wartości od 0 do 63.

LDD

Rd, Ryz+q

I

Zapisanie wartości z rejestru do pamięci danych, adres
w rejestrze Y lub Z plus przemieszczenie o wartości od 0 do 63.

STD

Ryz+q, Rr

Adresowanie pamięci programu

I

Załadowanie do rejestru bajtu z pamięci programu o adresie
w rejestrze Z

LPM

Rd, Z

I

Załadowanie do rejestru bajtu z pamięci programu o adresie
w rejestrze Z, następnie zwiększenie Z

LPM

Rd, Z+

I

Zapisanie zawartości pary rejestrów R1:R0 w pamięci
programu o adresie w rejestrze Z

SPM

I

Rozkaz LPM adresuje bajty.

I

Rozkaz SPM adresuje słowa.

I

Rozkaz SPM umożliwia samomodyfikowanie się programu. Aby
poznać dokładnie jego działanie zajrzyj do dokumentacji.

Adresowanie pamięci programu

I

Przykład:

załadowanie do rejestru Z 16-bitowej wartości

z pamięci programu

LDI

ZL, LOW(VALUE << 1)

LDI

ZH, HIGH(VALUE << 1)

LPM

R16, Z+

LPM

R17, Z

MOVW ZH:ZL, R17:R16

.CSEG
VALUE:

.DW

3456

Operacje na rejestrach we-wy

I

Odczyt

IN

Rd, A

I

Zapis

OUT

A, Rr

I

Przykład:

odczyt rejestru stanu do rejestru R16

IN

R16, SREG

I

Wyzerowanie bitu, tylko rejestry o adresach od $00 do $1F

CBI

A, b

I

Ustawienie bitu, tylko rejestry o adresach od $00 do $1F

SBI

A, b

I

Przykład:

ustawienie stanu wysokiego na nodze PA3 (musi

być skonfigurowana jako wyjście)

SBI

PORTA, PA3

Operacje na rejestrach we-wy

I

Pominięcie następnej instrukcji, gdy bit wyzerowany

SBIC A, b

I

Pominięcie następnej instrukcji, gdy bit ustawiony

SBIS A, b

I

Przykład:

aktywne oczekiwanie na zmianę stanu nogi PA2

z wysokiego na niski (noga PA2 musi być skonfigurowana jako
wejście)

CZEKAJ:

SBIC PINA, PA2
RJMP CZEKAJ

Operacje stosowe

I

Odłożenie na stos zawartości rejestru

PUSH Rr

I

Zdjęcie wartości ze stosu

POP

Rd

I

Przykład:

odłożenie na stos rejestru stanu na początku

procedury obsługi przerwania

PUSH R16
IN

R16, SREG

PUSH R16

I

Przykład:

odtworzenie rejestru stanu na końcu procedury

obsługi przerwania

POP

R16

OUT

SREG, R16

POP

R16

Pozostałe rozkazy

I

Nic nie rób.

NOP

I

Zresetuj układ nadzorujący (watchdog).

WDR

I

Zaśnij.

SLEEP

I

Pułapka używana przy debugowaniu w układzie (patrz JTAG
lub dW).

BREAK