Las Subrutinas - IES Antonio Machado

Las Subrutinas
La Instrucción CALL
El PIC 16f84, dentro de su set de instrucciones, y
para llamar a las subrutinas, posee la instrucción
CALL.
Esta instrucción, lo que hace es guardar en la
PILA, la dirección de retorno (que es la dirección
siguiente a la que se encuentra la propia
instrucción call) y luego salta a la dirección
indicada en la instrucción CALL.
La última instrucción que nos encontraremos en
una subrutina debe ser una instrucción de retorno
(RETURN ó RETLW).
CCFF DPE MÓDULO DE PROYECTOS
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La Instrucción CALL
™
™
™
Las subrutinas, se deben colocar entre las
primeras 256 posiciones de memoria, debido a que
el bit 8 del PC se pone a 0 si se ejecuta un CALL o
cualquier instrucción que modifique el valor del PC.
Las ejecución de subrutinas, como cualquier
programa, pueden modificar el contenido de los
registros y con toda seguridad modificarán el
contenido del registro de STATUS.
Como ya se ha indicado anteriormente, la pila
es una zona de RAM que escapa al control del
programador, y en la cual no se pueden guardar
contenidos de registros (esto es así para los PIC).
CCFF DPE MÓDULO DE PROYECTOS
3
La Instrucción CALL
™
™
¾
Si tenemos en cuenta lo anterior, enseguida
comprenderemos que al retornar de una subrutina
los valores que nos encontraremos en ciertos
registros estarán corruptos y no se podrán utilizar
dentro del programa principal.
Por lo tanto, lo primero que se debe hacer en el
programa de atención a una subrutina es salvar los
contenidos de los registros que serán modificados
dentro de ella; para justamente antes de retornar
podamos restaurar dichos registros con sus
contenidos originales (antes de efectuar el call).
Gráficamente sería como sigue:
CCFF DPE MÓDULO DE PROYECTOS
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Manejo De Una Pila Auxiliar
Inicio
Secuencia de
Instrucciones para
salvar los datos en la
pila
PUSH
Instrucción
Instrucción
CALL SUB_1
Instrucciones propias
de la subrutina
Instrucción
Instrucción
Secuencia de
Instrucciones para
restaurar el valor a los
registros
S
U
B
R
U
T
I
N
A
1
POP
Fin
RETURN ó RETLW
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Salvar y Restaurar Registros (1)
™
™
™
A la vista del juego de instrucciones, salvar y
restaurar los registros sin modificar sus
contenidos no es fácil ya que este micro no
posee las instrucciones PUSH y POP.
Además el registro W debe salvarse el primero
ya que todos los demás registros deben pasar
por W para el almacenamiento temporal de sus
valores.
Microchip recomienda la siguiente secuencia de
código que permite salvar y restaurar los
registros sin modificarlos.
CCFF DPE MÓDULO DE PROYECTOS
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Salvar y Restaurar Registros (2)
PUSH:
MOVWF W_TEMP
; Copia W en TEMP register, esta instrucción
; no modifica el R. De STATUS
SWAPF STATUS, W
; Swap R. De status y déjalo en W
MOVWF STATUS_TEMP ; Salva status en el registro STATUS_TEMP
ISR :
:
; rutina de servicio a una interrupción ó cuerpo de subrutina
:
POP:
SWAPF STATUS_TEMP, W
MOVWF STATUS
SWAPF W_TEMP, F
SWAPF W_TEMP, W
; intercambia nibbles en el R.
; STATUS_TEMP y déjalo en W
; copia W en el R, STATUS
; Swap nibbles en W_TEMP y déja el
;resultado en W_TEMP
;Swap nibbles en W_TEMP
;y deja el resultado en W
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Cálculo Del Tiempo de Ejecución de Una
Subrutina (1)
En numerosas ocasiones, se hace preciso calcular el tiempo que
tarda en ejecutarse un programa, o bien se desea
“entretener” el sistema un cierto tiempo para sincronizar
algunos eventos.
El tiempo de ejecución se puede calcular sumando el tiempo
que tarda en ejecutarse el conjunto de instrucciones en
estudio.
En el caso particular de los PIC, cada instrucción excepto las
de salto consumen un ciclo máquina, siendo el periodo de
dicho ciclo máquina de 4 periodos de reloj.
Si el reloj del sistema es de 4 Mhz, cada ciclo máquina ocupa
justamente 1 µsegundo.
Calculemos el tiempo que tarda en ejecutarse una típica rutina
de retardo.
CCFF DPE MÓDULO DE PROYECTOS
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Diagrama De Flujo De La Subrutina
RETARDO_1
Definir variables
CONTA_1 = 00h
Decrementa CONTA_1
NO
CONTA_1 = 0?
si
RETORNO
DE
SUBRUTINA
CCFF DPE MÓDULO DE PROYECTOS
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Edición De La Subrutina (1)
CCFF DPE MÓDULO DE PROYECTOS
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Edición De La Subrutina (2)
CCFF DPE MÓDULO DE PROYECTOS
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Cálculo Del Tiempo de Ejecución de La Subrutina
Analicemos la subrutina:
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Cálculo Del Tiempo de Ejecución de La Subrutina
Call RETARDO_1
Clrf CONTA_1
;se ejecuta 1 vez y tarda 1 ciclo
Decfsz CONTA_1,f ;1ciclo 255 veces y 2 ciclos 1 vez
Goto lazo
;255 veces 2 ciclos cada vez
Return
;1 vez 2 ciclos
TOTAL DEL RETARDO : 770 CICLOS
La fórmula para el cálculo del retardo sería:
T= 255 x 3 ciclos +1 ciclo de clrf + 2 ciclos del último
decfsz + 2 ciclos de return + 2 ciclos de call = 772
ciclos
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Cálculo del Tiempo de Ejecución
Una manera rápida de verificar el tiempo que tarda en
ejecutarse una subrutina es ejecutándola en el simulador
y utilizando el medidor de tiempos, junto con la opción
de puntos de ruptura.
CCFF DPE MÓDULO DE PROYECTOS
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Subrutina de Temporización Mejorada (1)
Partiendo de la subrutina tempo_1, vamos a
intentar mejorarla, para ello el valor con que
iniciaremos el contador será diferente de 0h,
evidentemente a menor valor de este
contador, el retardo será también menor.
Desarrollemos el ordinograma de dicha
subrutina:
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Subrutina de Temporización Mejorada (1)
RETARDO_1
Definir variables
CONTA_1 = N h
Decrementa CONTA_1
NO
CONTA_1 = 0?
si
RETORNO
DE
SUBRUTINA
CCFF DPE MÓDULO DE PROYECTOS
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Subrutina de Temporización Mejorada (2)
CCFF DPE MÓDULO DE PROYECTOS
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Subrutina de Temporización Mejorada (3)
CCFF DPE MÓDULO DE PROYECTOS
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Subrutina de Temporización Mejorada (1)
Partiendo de la subrutina tempo_1, vamos a
intentar mejorarla, para ello el valor con que
iniciaremos el contador será diferente de 0h,
evidentemente a menor valor de este
contador, el retardo será también menor.
Desarrollemos el ordinograma de dicha
subrutina:
CCFF DPE MÓDULO DE PROYECTOS
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Cálculo Del Tiempo de Ejecución de La Subrutina
Analicemos la subrutina:
CCFF DPE MÓDULO DE PROYECTOS
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Cálculo Del Tiempo de Ejecución de La Subrutina
Call TEMPO_1
movlw N
movfw CONTA_1
decsz CONTA_1,f
Goto
LAZO
Return
;1 vez 2 ciclos
;1 vez 1 ciclo
;1 vez 1 ciclo
;N-1 veces 1 ciclo + 1 vez 2 ciclos
;N-1 veces 2 ciclos
;1 vez 2 ciclos
La fórmula para el cálculo del retardo sería:
T= (N-1) x 3 ciclos +1 ciclo de movlw + 1 ciclo de movfw
+ 2 ciclos del último decfsz + 2 ciclos de return + 2
ciclos de call
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Cálculo Del Tiempo de Ejecución de La Subrutina
Siendo N el valor cargado en el registro que hace
de contador y que se va decrementando.
Hay que tener en cuenta que el valor mínimo de
temporización sería cuando N = 1 (8 ciclos),
mientras que el valor máximo se obtiene cuando
N= 0 (773 ciclos) ya que al almacenarse N en un
registro de 8 bits, N-1 = ffh = 255d.
CCFF DPE MÓDULO DE PROYECTOS
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Subrutinas Anidadas
„
„
„
En algunas ocasiones, el tiempo de retardo que nos
facilita una subrutina es insuficiente, en el caso
anterior, el retardo máximo que hemos conseguido
es de 773 µsegundos.
Una manera de aumentar el tiempo de ejecución es
anidar una subrutina dentro de otra.
Veamos su diagrama de flujo:
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Subrutinas Anidadas – Diagrama de Flujo
RETARDO_1
Definir variables
CONTA_1 = X h
CONTA_2 = Y h
Decrementa CONTA_1
NO
CONTA_1 = 0?
NO
si
CONTA_1 = X h
Decrementa CONTA_2
CONTA_2 = 0?
si
RETORNO
DE
SUBRUTINA
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Edición De La Subrutina
CCFF DPE MÓDULO DE PROYECTOS
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Edición De La Subrutina
CCFF DPE MÓDULO DE PROYECTOS
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Cálculo Del Tiempo De Ejecución
„
:
CCFF DPE MÓDULO DE PROYECTOS
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Subrutinas Anidadas – Cálculo del tiempo de ejecución
En primer lugar calculamos el tiempo de ejecución del
lazo corto:
decsz CONTA_1,f ;(X-1) veces 1 ciclo + 1 vez 2 ciclos
Goto LAZO
;X-1 veces 2 ciclos
Para un valor de X= 3 obtendríamos: T= 8 ciclos
Las siguientes instrucciones:
movlw X
;Y veces 1 ciclo
movwf CONTA_1
;Y veces 1 ciclo
Tardan en ejecutarse 2 ciclos.
Este bloque se ejecuta tantas veces como indique el lazo
externo (Y veces) CCFF DPE MÓDULO DE PROYECTOS
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Subrutinas Anidadas – Cálculo del tiempo de ejecución
Analicemos ahora el bucle externo, que es el que
multiplica al lazo corto :
decsz CONTA_2,f ;(Y-1) veces 1 ciclo + 1 vez 2 ciclos
Goto LAZO
;(Y-1) veces 2 ciclos
Return
;1 vez 2 ciclos
Además deberemos sumar los tiempos consumidos en:
Call RETARDO-2 ;1 vez 2 ciclos
movlw X
;1 vez 1 ciclo
movwf CONTA_1 ;1 vez 1 ciclo
movlw Y
;1 vez 1 ciclo
movwf CONTA_2 ;1 vez 1 ciclo
CCFF DPE MÓDULO DE PROYECTOS
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Subrutinas Anidadas – Cálculo De Tiempos
Call RETARDO_2
movlw X
movwf CONTA_1
movlw Y
movwf CONTA_2
decsz CONTA_1,f
Goto
LAZO
movlw X
movwf CONTA_1
decsz CONTA_2,f
Goto
LAZO
Return
;1 vez 2 ciclos
;1 vez 1 ciclo
;1 vez 1 ciclo
;1 vez 1 ciclo
;1 vez 1 ciclo
;Y(X-1 veces 1 ciclo + 1 vez 2 ciclos)
;Y(X-1 veces 2 ciclos)
;Y veces 1 ciclo
;Y veces 1 ciclo
;(Y-1) veces 1 ciclo + 1 vez 2 ciclos
;(Y-1) veces 2 ciclos
;1 vez 2 ciclos
CCFF DPE MÓDULO DE PROYECTOS
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Subrutinas Anidadas – Cálculo De Tiempos
Si expresamos lo anterior como fórmula obtendríamos
la siguiente expresión:
T= Y[3(X-1)+4]+3(Y-1)+10
Ó
T = Y [3(X-1)+7]+7
Por ejemplo: X = Y = 250
El resultado debe ser 188507 ciclos máquina que con
un reloj de 4Mhz daría 0.1885 segundos
Lo anterior se puede calcular mediante el simulador.
CCFF DPE MÓDULO DE PROYECTOS
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Subrutinas Anidadas – Cálculo De Tiempos
CCFF DPE MÓDULO DE PROYECTOS
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Subrutinas Anidadas – Cálculo De Tiempos
„
„
Repita el programa y realice la simulación
para los siguientes valores:
X = 31d, Y= 103d
CCFF DPE MÓDULO DE PROYECTOS
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