В начало

Лабораторная работа

 Команды обработки данных

 

 

Цели работы: изучение команд арифметических и логических операций, сдвигов и битовых операций, практическое освоение приемов программирования на Ассемблере, изучение директив.

 

1. Общие сведения

 

Для обработки данных микроконтроллер ATmega128 использует группу команд, реализующих арифметические и логические операции, сдвиги и операции над отдельными битами. Арифметические операции являются операциями над 8-разрядными целыми числами. Для выполнения целочисленных операций над длинными словами служат команды сложения и вычитания с учетом флага переноса.

Арифметические и логические команды приведены в табл. 4 и 5.

 

Таблица 4. Арифметические и логические команды

 

 

Окончание табл. 4

1	2	3	4	5	6
SBIW	Rd, K d½Î{24,26,28,30} 0£K£63	Вычесть непосредственное значение из слова	Rdh:Rdl ¬ Rdh:Rdl - K	Z, C, N, V	2
AND	Rd, Rr 0£d£31 0£r£31	Выполнить логическое AND	Rd ¬ Rd · Rr	Z, N, V	1
ANDI	Rd, K 16£d£31 0£K£255	Выполнить логическое AND	Rd ¬ Rd · K	Z, N, V	1
OR	Rd, Rr 0£d£31 0£r£31	Выполнить логическое OR	Rd ¬ Rd Ú Rr	Z, N, V	1
ORI	Rd, K 16£d£31 0£K£255	Выполнить логическое OR с непосредственным значением	Rd ¬ Rd Ú K	Z, N, V	1
EOR	Rd, Rr 0£d£31 0£r£31	Выполнить исключающее OR	Rd ¬ Rd Å Rr	Z, N, V	1
COM	Rd       0£d£31	Выполнить дополнение до единицы	Rd ¬ SFF - Rd	Z, C, N, V	1
NEG	Rd     0£d£31	Выполнить дополнение до двух	Rd ¬ S00 - Rd	Z, C, N, V, H	1
SBR	Rd, K 16£d£31 0£K£255	Установить биты в регистре	Rd ¬ Rd Ú K	Z, N, V	1
CBR	Rd, K 16£d£31 0£K£255	Очистить биты в регистре	Rd ¬ Rd · (SFF - K)	Z, N, V	1
INC	Rd    0£d£31	Инкрементировать	Rd ¬ Rd + 1	Z, N, V	1
DEC	Rd      0£d£31	Декрементировать	Rd ¬ Rd - 1	Z, N, V	1
TST	Rd 0£d£31	Проверить на ноль или минус	Rd ¬ Rd · Rd	Z, N, V	1
CLR	Rd      0£d£31	Очистить регистр	Rd ¬ Rd Å Rd	Z, N, V	1
SER	Rd 16£d£31	Установить все биты регистра	Rd ¬ SFF	Нет	1
CP	Rd, Rr 0£d£31 0£r£31	Сравнить	Rd - Rr	Z, C, N, V, H	1
CPC	Rd, Rr 0£d£31 0£r£31	Сравнить с учетом переноса	Rd - Rr - С	Z, C, N, V, H	1
CPI	Rd, K 16£d£31 0£K£255	Сравнить с константой	Rd - K	Z, C, N, V, H	1

 

Таблица 5. Команды сдвигов и операций с битами

 

 

Окончание табл.5

 

2. Выполнение работы

1.  Изучить набор команд арифметических, логических, битовых операций и сдвигов, выполняемых микроконтроллером ATmega128.

2.  Запустить на персональном компьютере интегрированную систему программирования AVRStudio. Командой Project | New Project создать новый проект Lesson2. С использованием редактора текста создать демонстрационную программу:

 

.device ATmega128

.include   "m128def.inc"

;***** Определение констант  ******************************

.EQU   IniX    =$0100

.EQU   IniY    =$0110

.EQU   IniZ    =$0120

.EQU   SPadr   =$10FF

.EQU   NCircle =16

;*** Инициализация указателя стека ************************

Ldi R20, $FF; загрузка промежуточного регистра R20

   ; младшим байтом адреса начала стека

out SPL, R20      ; загрузка младшего байта указателя стека

ldi R20, $10      ; загрузка промежуточного регистра R20

              ; старшим байтом адреса начала стека

out SPH, R20      ; загрузка старшего байта указателя стека

;*** Инициализация указателeй, счетчика циклов и флага управления переносом ***

ldi R26,low(IniX) ; загрузка рег. X значением указателя

ldi R27,high(IniX) ; на память данных

ldi R28,low(IniY) ; загрузка рег. Y значением указателя

ldi R29,high(IniY) ; на память данных

ldi R30,low(IniZ) ; загрузка рег. Z значением указателя

ldi R31,high(IniZ) ; на память данных

ldi R16,Ncircle   ; в R16 – счетчик циклов=2*N_ЧИСЕЛ

ldi R17,$00       ; в R17 – 0

ldi R18,$01       ; в R18 – 1 в младший бит

 

;*** Сложение массивов 16-разрядных чисел ***************

LP1:

    sbrs   R17, 0

    clc

LP2:   ld  R3, X+; загрузка байта 1-операнда

    ld  R4, Y+   ; загрузка байта 2-операнда

    adc R3, R4   ; сложение байтов операндов с учетом переноса

    st  Z+, R3   ; запись результата в память

    eor R17, R18 ; чередование 0 и 1 в младшем бите R17

    dec R16      ; декремент счетчика байтов

    brne LP1  ;зацикливание, если счетчик байтов не равен нулю

loop: 

    rjmp loop ; зацикливание программы для исключения зависаний

 

Эта программа читает восемь пар двухбайтных операндов из ОЗУ данных, складывает операнды побайтно с учетом флага переноса и посылает результаты также в ОЗУ. В программе использованы директивы EQU, с помощью которых определяются имена констант, встречающихся далее в тексте. Этими константами являются значения адреса областей ОЗУ, где хранятся операнды и результаты, количество циклов сложения. Область первых операндов начинается с адреса $0100, вторых операндов – с $0110, результата – с $0120. Количество циклов равно 2байта*8операндов=16.

Для сокращения числа команд внутри цикла предусмотрена одинаковая обработка первых байтов операндов, которые складываются без учета переноса, и вторых байтов, складываемых с учетом значения бита С. Единый цикл использует команду ADC, но дополнительно привлекается бит 0 регистра R17, значение которого изменяется при каждом проходе. При R17.0==0 (обработка первых байтов) бит переноса обнуляется. Такой алгоритм применим только для 16-разрядных операндов. Для работы программы необходим счетчик, три указателя на области ОЗУ и флаг обнуления бита переноса. В качестве счетчика циклов используется регистр R16. Его содержимое декрементируется и проверяется командой BRNE, которая организует цикл. В качестве указателей на ячейки-источники операндов используются регистры X и Y. На текущую ячейку-приемник результата указывает регистр Z.

3.    Выполнить команду Project/Build для компиляции проекта.

4.    При успешной компиляции с помощью команды Debug/Start Debugging запустить симулятор. Командой View/Memory открыть окно с ячейками ОЗУ. Используя прямое редактирование ОЗУ данных (матрица Data в окне Memory) занести в ячейки с адреса $0100 шестнадцать байтов любого кода, которые будут представлять восемь первых двухбайтных операндов. С адреса $0110 занести шестнадцать байтов другого кода, которые будут представлять восемь вторых двухбайтных операндов.

 

 

Рис. Окно Memory

 

5.    Выполнить программу по шагам, выполняя команду Debug/Step Intro (F11). Наблюдать изменение значений в регистрах микроконтроллера и ячейках ОЗУ данных. При указанных выше операндах результаты должны быть, как на рисунке ниже.

 

 

Рис. Изменения в окне Memory

 

6.     Составить программу выполнения задания, провести пошаговое выполнение программы, продемонстрировать полученный результат.

 

3. Задания для самостоятельней работы

1. Выполнить попарно сложение 16-разрядных чисел со знаком, содержащихся в двух массивах объемом по 15 чисел с начальными адресами $xx, $yy, результаты сохранить в массиве с начальным адресом $zz. Номера чисел, при сложении которых возникло переполнение, записать в регистры R20 и R21. Общее количество переполнений указать в регистре R22.

2. Выполнить попарное вычитание 16-разрядных чисел со знаком, содержащихся в двух массивах объемом по 10 чисел с начальными адресами $xx, $yy, результаты сохранить в массиве с начальным адресом $zz. При переполнении результат округлять до максимального положительного или отрицательного значения. Общее количество округлений указать в регистре R22.

3. Выбрать числа с минимальным и максимальным значениями из массива, содержащего 40 16-разрядных чисел со знаком, которые размещены в памяти, начиная с адреса $xx. Минимальное и максимальное числа записать в регистры R20, R21, а порядковые номера этих чисел в исходном массиве данных - в регистры R22 и R23.

4. Выполнить сравнение 8-разрядных чисел, содержащихся в массиве объемом из 50 чисел с начальным адресом $xx, с эталоном, хранящимся в регистре R17. Числа, не совпадающие с эталоном, разместить в массиве с начальным адресом $yy. Общее число несовпадающих чисел записать в регистр R20.