Programación en assembler y en C en ATMEL

Programación en
ensamblador y en alto nivel
(C)
Taller de Microcontroladores
año 2012
Optativa de grado y
Curso de Posgrado
El ISA del AVR
Preliminares…
Preliminares…
• 32 registros de 8 bits: R0 a R31
• Los registros pueden ser usados por su nombre genérico (Rx) o
renombrados mediante una directiva .def
.def registroTemporal = r16
• Las instrucciones son –en general- de 16 bits, con cero, uno o dos
operandos
• para instrucciones diádicas, el resultado es el primer operando
Add r5, r4
; r5 = r5 + r4
• en las instrucciones con operandos inmediatos el destino sólo puede
ser un registro del segundo grupo (r16..r31)
Addi r5, 4
; INVALIDO!!!
Addi r20, 4
; VALIDO!!!
El ISA del AVR
• Los pares de registros r26:r27, r28:r29 y r30:r31 actúan como los
registros de 16 bits X, Y y Z respectivamente.
• X, Y y Z se usan para acceder a la SRAM y Z para acceso a la memoria
de programa
• Las partes alta y baja de los registros indice (X, Y y Z) se acceden como
XH, XL; YH, YL y ZH, ZL respectivamente.
• Los puertos (A, B, C y D) tienen siempre una dirección fija independientemente del modelo de procesador.
• La SRAM no se accede directamente por al ALU de la CPU.
• El acceso a la SRAM se realiza a través de dos instrucciones específicas:
STS y LDS.
STS 0x0060, r1
LDS r1, 0x0060
; M[0x0060] = r1
; r1 = M[0x0060]
• El AVR soporta pila de hardware apuntada por un registro de 16 bits
SPH:SPL.
El ISA del AVR
• La pila crece hacia zonas bajas de memoria.
• La variable (de ensamblador) RAMEND aporta el valor de la dirección
mas alta de la memoria SRAM (la cual debe ser cargada en el SP)
Ldi r16, HIGH(RAMEND)
Out SPH, r16
Ldi r16, LOW(RAMEND)
Out SPL, r16
• Las instrucciones PUSH y POP escriben y leen directamente de la pila
El ISA del AVR
Diseño optimizado para ejecución eficiente de código C.
Las estructuras mas frecuentes de C se ensamblan en pocas (1, 2 ó 3)
instrucciones del procesador.
Aritméticas y lógicas
Salto
Grupos de
instrucciones
Transferencia de datos
Bit y bit-test
Control de CPU
Instrucciones aritmético-lógicas
Add
rd, rs
Adiw
rdl, W ; rdh:rdl = rdh:rdl + W
Inc
rd
; rd = rd + 1
Mul
rd, rs
; R1:R0 = rd * rs
Fmul
rd, rs
; R1:R0 = (rd * rs) << 1
Mulsu
rd, rs
; R1:R0 = rd * rs
Tst
rd
; rd = rd • rd
…..
; rd = rd + rs
Instrucciones de salto
Rjmp
k
Ijmp
; PC = PC + k + 1
; PC = PC + Z
Jmp
k
; PC = k
Cpse
rd, rs
; if (rd==rs) PC = PC + (2 else 3)
Sbrc
rs, b
; if (rs(b)==0) PC = PC + (2 else 3)
Sbrs
rs, b
; if (rs(b)==1) PC = PC + (2 else 3)
Breq
k
; if (Z==1) PC = PC + k + 1
Call
k
; push PC , PC = k
Ret
; pop PC
Instrucciones de transferencia de datos
Mov
rd, rs
; rd = rs
Movw
rd, rs
; rd+1:rd = rs+1:rs
Ldi
rd, k
; rd = k
Ld
rd, X
; rd = (X)
Ld
; St
X, rs
rd, X+ ; rd = (X) , X = X + 1
; St
X+, rs
Ld
rd, -X
; St
-X, rs
Ldd
rd, Y+q ; rd = (Y+q)
; Std
Y+q, rs
Lds
rd, k
; Sts
k, rs
; Out
P, rs
Lpm
Lpm
; X = X – 1 , rd = (X)
; rd = (k)
; R0 = (Z)
rd, Z
Spm
; rd = (Z)
; (Z) = R1:R0
Spm
k, rs
; (Z) = rs+1:rs
In
rd, P
; rd = P
Tratamiento de bits
Sbi
P, b
; IO(P,b) = 1
; Cbi
P, b
Bset
s
; SREG(s) = 1
; Bclr
s
Bst
rd, b
; T = rd(b)
; Bld
rd, s
Sec
;C=1
; Clc
Sei
;I=1
; Cli
Lsl
Clt
….
rd
; rd(n+1) = rd(n) , rd(0) = 0
;T=0
; Set
Control del procesador
Nop
; no operation
Sleep
; sleep processor
Wdr
; watch dog reset
Estructura de un programa en
ensamblador
Posee los siguientes elementos:
• Archivos a incluir (.include)
.include "8515def.inc“
.include “Uart.asm”
; Incluye el archivo completo en
este punto del archivo actual
• Reserva de espacio de memoria (.DB)
.DB 123,56,34,1
.DB “Esto es un texto”
.DW 13454
• Definición de símbolos (.def)
.def registroTemporal=r16
ldi registroTemporal, 150
; lista de 4 bytes
; lista de bytes, cadena de caracteres.
; una palabra
Estructura de un programa en
ensamblador
• Definición de constantes (.EQU)
.EQU bitCambiado = 5
sbi PortB, bitCambiado
cbi PortB, bitCambiado
• Modificación de dirección por defecto (.org)
.org 0x0000
rjmp reset
.org 0x0016
ldi r1, 54
.org 0x0010
.DB 1,2,3,4,5,6
Estructura de un programa en
ensamblador
• Inicio de código ejecutable (.CODE)
• Asignación a memoria SRAM (.DSEG)
• Definición de sección de eeprom (.ESEG)
• Definición de macros (.MACRO)
.MACRO Delay
nop
nop
nop
.ENDMACRO
Programando en C…
Hints importantes en un código C:
• Archivos include importantes:
#include <avr/io.h>
; Definiciones de IO específicas para el
dispositivo en uso
El archivo incluye:
• avr\common.h
• avr\sfr_defs.h
• avr\portpins.h
• avr\version.h
; descripción de registros comunes a
todos los AVR
; definición de registros especiales
Programando en C…
Hints importantes en un código C:
• La rutina principal
//Función principal
int main(void)
{
//Declaración e inicializaciones
//Ciclo infinito
while(1){
//Código del programa prinicpal
}
o y nes
z
i
l
ia pcio
c
i
n
á i terru
c
A
in
o
v
i
act
liza g
a
e
r
lin
e
o
s
o
ito ce p
n
i
f
in se ha s
o
l
l cic a y/o ositivo
e
En ram
isp
d
g
s
o
r
a lo
el p
}
NOTAR QUE:
Un programa C siempre arranca ejecutando la rutina main
Un programa en assembler siempre arranca ejecutando
la interrupción 0 [Reset]
Programando en C…
La rutina principal
#include <avr\io.h>
#include <util\delay.h>
int main(void) {
//Puerto D como salida
DDRD = 0xFF;
while (1){
_delay_ms(150);
portD(0xE4);
portD(0xE8);
portD(0xD8);
portD(0xD4);
}
}
.include "m8def.inc"
.org
.def
.def
.def
.def
0x0000
rjmp
Temp1
Temp2
Temp3
Step =
RESET
;Reset Handle
= r16
= r17
= r18
r20
; genera un delay de 256*256 unidades de tiempo
Delay:
Loop1:
ldi
Temp2,0
Loop2:
inc
Temp2
breq
Loop1End
rjmp
Loop2
Loop1End: inc
Temp1
breq
Loop1End
rjmp
Loop1
Loop1End: ret
RESET:
ldi
Temp1, low(RAMEND)
out
SPL, Temp1
ldi
Temp1, high(RAMEND)
out
SPH, Temp1
ldi
Temp1, 0xff
out
DDRD, Temp1
ldi
Temp1, 0
Loop0:
ldi Temp3, 55
Programando en C…
Las interrupciones…
#include <avr/io.h>
#include <avr/interrupt.h>
unsigned int incomingByte = 0x00;
#define CALC_BAUDRATE(baudrate) F_CPU/16/((baudrate)-1)
#define USART_BAUDRATE 51
void USART_Init(){
//Set baud rate
UBRRL=(unsigned char)USART_BAUDRATE;
//low byte
UBRRH=(unsigned char)(USART_BAUDRATE>>8); //high byte
//Data format: asynchronous,no parity, 1 stop bit, 8 bit size
UCSRC=(1<<URSEL)|(0<<UMSEL)|(0<<UPM1)|(0<<UPM0)|(0<<USBS)|(0<<UCSZ2)
|(1<<UCSZ1)|(1<<UCSZ0);
//Enable Receiver and Interrupt on receive complete
UCSRB=(1<<RXEN)|(1<<RXCIE);
}
Programando en C…
Las interrupciones…
void USART_Tx( unsigned int data ){
/* Wait for empty transmit buffer */
while ( !( UCSRA & (1<<UDRE)) ){}
/* Put data into buffer, sends the data */
UDR = data;
}
ISR(USART_RXC_vect) {
incomingByte = UDR;
}
int main(void){
USART_Init();
ENABLE_IRQ;
USART_Tx('O');
USART_Tx('K');
USART_Tx(':');
for(;;){}
}