63_65.pdf

Mikroprocesorowy system edukacyjny

P R O J E K T Y

Mikroprocesorowy system

edukacyjny, część 3

kit AVT−353

Jest to przedostatnia czÍúÊ

artyku³u poúwiÍconego opisowi

konstrukcji mikroprocesorowego

systemu edukacyjnego.

Prezentujemy w niej

oprogramowanie i procedury

opracowane przez autora.

Moøliwoúci

i†wykorzystanie systemu

operacyjnego

Na dostarczonej wraz z†zesta-

wem dyskietce znajduj¹ siÍ dwa

pliki tekstowe - sysop.def oraz

sysop.ref . Pierwszy z†nich zawiera

definicje adresÛw procedur syste-

mu i powinien byÊ do³¹czony do

treúci ürÛd³owej programu uøyt-

kownika. Drugi plik - sysop.ref

jest úci¹gawk¹ zawieraj¹c¹ krÛtki

opis tych procedur i†dalej trakto-

wany bÍdzie jako przewodnik

podczas opisu. Przedstawienie

kaødej procedury sk³ada siÍ z†na-

g³Ûwka (s³owo kluczowe -

DZIA£ANIE), prezentuj¹cego

w†zwiÍz³y sposÛb wykonywan¹

przez ni¹ operacjÍ, nastÍpnie

okreúlone zostaj¹ ewentualne pa-

rametry wejúciowe oraz wyjúcio-

we (s³owa kluczowe - IN, OUT),

po czym (po s³owie UØYWA)

wyszczegÛlniono angaøowane re-

jestry procesora wraz z†opcjonal-

nym okreúleniem zajmowanego

banku rejestrÛw. ZaznaczyÊ nale-

øy, øe system operacyjny gene-

ralnie uøywa zerowego banku

rejestrÛw (bity RS0, i†RS1 w†s³o-

wie PSW rÛwne zero), jakkolwiek

moøliwe jest uøycie dowolnego

spoúrÛd czterech dostÍpnych, ale

tylko dla procedur oznaczonych

inskrypcj¹ ìBANK aktualnyî. Pro-

cedury systemu operacyjnego uøy-

waj¹ takøe wskaünikÛw opera-

cyjnych w†s³owie stanu programu

(CY,AC,OV i†P), co nie jest za-

znaczone w†ich skrÛconym opisie.

Kolejn¹ czÍúci¹ opisu proce-

dury w†pliku sysop.ref jest po-

danie liczby zajmowanych baj-

tÛw na stosie systemowym (po

s³owie kluczowym STOS). Jest to

niezbÍdna rezerwa wymagana

przez dan¹ procedurÍ, jednak

w†kalkulacji rozmiaru stosu

uwzglÍdniÊ naleøy jego obci¹øe-

nie wnoszone dodatkowo przez

procedury obs³ugi przerwaÒ za-

implementowane w†programie

uøytkownika. Ostatnim elemen-

tem opisu kaødej procedury jest

jej nazwa zastrzeøona wraz z†de-

finicj¹ adresu wywo³ania. Nad-

mieniÊ naleøy, øe jakakolwiek

zmiana adresu podanego w†de-

finicji uniemoøliwi dzia³anie tak

zmodyfikowanych procedur sys-

temu, prowadz¹c najczÍúciej do

zawieszenia siÍ programu uøyt-

kownika.

Tak wiÍc plik sysop.ref moø-

na zamiennie, z†plikiem sy-

sop.def , do³¹czaÊ do treúci pro-

gramu uøytkownika - z†punktu

widzenia programu uøytkownika

oba spe³niaj¹ identyczn¹ rolÍ.

RÛønica polega jedynie na prze-

kazywanej treúci dla samego

uøytkownika. System operacyjny

zajmuje takøe jedn¹ komÛrkÍ

wewnÍtrznej pamiÍci RAM mik-

rokontrolera o†adresie 20h. Pro-

gram uøytkownika nie powinien

modyfikowaÊ jej zawartoúci w†ja-

kikolwiek sposÛb, poza dopusz-

czonym przez te procedury sy-

stemu, ktÛre wykorzystuj¹ j¹ do

w³asnych celÛw.

Elektronika Praktyczna 12/97

Mikroprocesorowy system edukacyjny

Generalnie ogÛlna struktura

programÛw uøytkownika powin-

na wygl¹daÊ nastÍpuj¹co:

ORG 8000h ;adres bazowy pamięci RAM U2

SJMP START

;skok do początku programu

ORG 8003h

;podprogram obsługi przerwania INT0

...

;treść podprogramu

do³¹czony zostaje plik definicji

adresÛw systemu operacyjnego.

Oczywiúcie, moøna tÍ operacjÍ

wykonaÊ poprzez zwyk³e ìskleje-

nieî dwÛch plikÛw testowych,

przy pomocy opcji zastosowanego

edytora - do pliku programu

do³¹czyÊ naleøy plik definicji.

Opis procedur systemu opera-

cyjnego przeprowadzony zostanie

w†kolejnoúci ich wystÍpowania

w†pliku sysop.ref . Jako pierwszy

znajduje siÍ tam blok operacji

arytmetycznych:

DIVIDE - procedura dziel¹ca

czterobajtow¹ dzieln¹ przez dwu-

bajtowy dzielnik, w†wyniku cze-

go otrzymywany jest dwubajtowy

wynik oraz, jeøeli wynik dziele-

nia nie jest przepe³nieniem, dwu-

bajtow¹ resztÍ modulo. Przepe³-

nienie uzyskiwane jest jeøeli wy-

nik dzieienia bÍdzie wiÍkszy od

szesnastobitowej liczby binarnej

(czyli 65535) i†sygnalizowane jest

wynikiem sk³adaj¹cym siÍ z†sa-

mych jedynek (czyli FFFFh).

DIVI - procedura dziel¹ca czte-

robajtow¹ dzieln¹ przez jednobaj-

towy dzielnik, w†wyniku czego

otrzymywany jest czterobajtowy

wynik, oraz jednobajtowa reszta

modulo. Procedura nie sygnalizu-

je wyst¹pienia przepe³nienia.

MULTIPLE - procedura mnoøe-

nia dwubajtowej mnoønej i†mnoø-

nika, w†wyniku czego otrzymywa-

ny jest czterobajtowy wynik.

MULTI - procedura mnoøenia

czterobajtowej mnoønej i†jednobajto-

wego mnoønika, w†wyniku czego

otrzymywany jest czterobajtowy wy-

nik, wraz z†ewentualnym je-

dnobajtowym przeniesieniem do R6.

NadmieniÊ naleøy, øe wszyst-

kie procedury arytmetyczne syste-

mu pos³uguj¹ siÍ liczbami natu-

ralnymi (nieujemnymi) w†zapisie

dwÛjkowym lub opcjonalnie szes-

nastkowym (heksadecymalnym).

Para rejestrÛw R3, R2, stano-

wi akumulator szesnastobitowy,

przechowuj¹cy liczbÍ wed³ug

schematu: R3 - starszy bajt, R2

- m³odszy. PrzyjÍty sposÛb za-

pisu, w ktÛrym rejestry o†coraz

wiÍkszych numerach identyfika-

cyjnych przechowuj¹ coraz bar-

dziej znacz¹ce cyfry lub bajty,

jest zgodny z†naturalnym sposo-

bem zapisu liczb dziesiÍtnych

(zawsze zaczynamy od najbar-

dziej znacz¹cej pozycji). Dyspo-

nuj¹c tym zestawem, zrealizo-

waÊ moøna obliczenie wed³ug

wzoru, np.

3275x25

——— = ?

1087

co w†asemblerze zastosowanego

mikrokontrolera zapisaÊ moøna:

PRZYKŁAD_1:

MOV R2,#0CBh

; załadowanie mnożnej (3275)

MOV R3,#0Ch

MOV R4,#0

MOV R5,#0

MOV R6,#25 ; załadowanie mnożnika (25)

LCALL MULTI

; wywołanie procedury systemu,

; wynik w R5,R4,R3,R2 (R6 - ignorowany)

MOV R6,#3Fh

;załadowanie dzielnika (1087)

MOV R7,#4

LCALL DIVIDE ;R3,R2 - wynik, czyli 75

;(część ułamkowa jest tracona)

czy teø np.

1278x0.52 = ?

co zapisaÊ moøna:

PRZYKŁAD_2:

MOV R2,#0FEh ;załadowanie mnożnej (1278)

MOV R3,#4

MOV R6,#52 ;załadowanie mnożnika (52)

MOV R7,#0

LCALL MULTIPLE ;wynik w R5,R4,R3,R2

MOV R6,#100

LCALL DIVI ;po podzieleniu przez 100

;otrzymujemy w R5,R4,R3,R2 właściwy wynik

ZauwaøyÊ naleøy, øe w†tym

przypadku zastosowano przeska-

lowanie u³amkÛw, czyli mnoøenie

ma postaÊ 1278x52=66456. WiÍc,

aby uzyskaÊ w³aúciwy wynik, na-

leøy dodatkowo wykonaÊ dziele-

nie przez wspÛ³czynnik przeska-

lowywuj¹cy u³amek (w tym wy-

padku jest to 100), aby otrzymaÊ

wymagane 664.

Kolejne procedury arytmetyczne

powoduj¹ zwiÍkszenie i†zmniej-

szenie zawartoúci zespo³u rejest-

rÛw, tworz¹cych licznik binarny:

INCR - zwiÍkszenie zawartoúci

licznika o†jeden (inkrementacja);

DECR - zmniejszenie zawar-

toúci licznika o†jeden (dekremen-

tacja).

ZwiÍkszenie lub zmniejszenie

zawartoúci licznika zapisaÊ moøna

nastÍpuj¹co:

PRZYKŁAD_3:

MOV R1,#LICZNIK_0

;adres (nie wartość) najmłodszego bajtu

MOV R2,#3 ;trzy bajty

LCALL INCR (lub DECR)

;———————

LICZNIK_0 EQU 30h

;trzy bajty pamięci definiujące

RETI

;

ORG 800Bh

;podprogram obsługi przerwania CT0

...

;treść podprogramu

RETI

;———————

START:

;początek programu głównego

LCALL RESETLcd

;odwołanie do procedur systemu

MOV A,#28h

;inicjacja wyświetlacza dwuliniowego

LCALL WRITEord

MOV A,#0Ch

;zapis rozkazu do kontrolera LCD

LCALL WRITEord

;odpowiada sekwencji !@0C@01

LCALL CLEARdisp ;w programie lcd4.exe

...

;———————

$include(sysop.def)

;dołączenie definicji adresów systemu

;———————

END ;koniec programu

Czytelnicy zauwaø¹ zapewne,

øe odwo³ania do procedur syste-

mu operacyjnego s¹ realizowane

jako dalekie wywo³ania podpro-

gramÛw. Specyfika ta spowodo-

wana jest faktem umieszczenia

programÛw uøytkownika w†gÛrnym

segmencie pamiÍci programu, na-

tomiast system operacyjny rezy-

duje w†segmencie dolnym. Jedy-

nym rozkazem mikrokontrolera

zdolnym do obs³ugi takiego wy-

wo³ania podprogramu jest LCALL.

Dodatkow¹ koniecznoúci¹ staje siÍ

wprowadzenie sta³ego przesuniÍ-

cia do adresÛw wektorÛw zerowa-

nia i†przerwaÒ. Tak wiÍc jest

konieczna zamiana wed³ug poni-

øej opisanego klucza:

0 —> 8000h ;zerowanie systemu

3 —> 8003h ;przerwanie INT0

0Bh —> 800Bh ;przerwanie CT0

13h —> 8013h ;przerwanie

; INT1 1Bh —> 801Bh

; przerwanie

; CT1 23h —> 8023h

; przerwanie UART

Po treúci programu uøytkow-

nika dyrektyw¹ makroasemblera

Elektronika Praktyczna 12/97

Mikroprocesorowy system edukacyjny

LICZNIK_1 EQU 31h ;licznik binarny

LICZNIK_2 EQU 32h

Dodatkowo, w†przypadku pro-

cedury dekrementacji, jest sygna-

lizowana przez stan wskaünika CY

zmiana znaku liczby przechowy-

wanej w†liczniku, wystÍpuj¹ca

przy przejúciu z†zera na -1. Od-

powiada to, w†kodzie uzupe³nieÒ

do dwÛch (U2), zapisaniu do

wszystkich bajtÛw tworz¹cych licz-

nik samych jedynek. DziÍki temu

istnieje prosta moøliwoúÊ odlicza-

nia zadanej liczby zdarzeÒ - na

pocz¹tku naleøy za³adowaÊ do licz-

nika wartoúÊ pomniejszon¹ o†je-

den, po czym kolejno dekremen-

towaÊ licznik, aø do chwili, gdy

wskaünik CY bÍdzie rÛwny 1.

Kolejnym blokiem procedur s¹

podprogramy konwersji dziesiÍt-

no-binarnej oraz heksadecymalno-

binarnej:

BIN2BCD - procedura zamienia

liczbÍ binarn¹ umieszczon¹ w†re-

jestrach R3,R2 na liczbÍ dzie-

siÍtn¹, sk³adowan¹ w†postaci roz-

pakowanej w†rejestrach R7,R6,

R5,R4, zawieraj¹cych kolejno

cyfry tysiÍcy, setek, dziesi¹tek,

oraz jednostki w†postaci: 00 do

09 (zapis skrÛtowy - 0x). Dodat-

kowo, jeøeli wyjúcie z†procedury

odbywa siÍ z†ustawionym wskaü-

nikm CY, to konwertowana licz-

ba jest wiÍksza od 9999, czemu

towarzyszy umieszczenie w†R2

cyfry dziesi¹tek tysiÍcy (postaÊ

0x), a jeøeli wskaünik CY pozo-

staje wyzerowany, to zawartoúÊ

R2 bÍdzie przypadkowa.

BCD2BIN - zamienia liczbÍ

dziesiÍtn¹, umieszczon¹ w†rejes-

trach R7, R6, R5, R4 (wed³ug

powyøej opisanej konwencji), na

liczbÍ binarn¹, zwracan¹ w†R3,

R2.

HEX2B - dokonuje zamiany

znaku ASCII, reprezentuj¹cego cyf-

rÍ heksadecymaln¹ umieszczonego

w†rejestrze A, na odpowiednik

binarny, zwracany w†A†w†postaci

od 00h do 0Fh (zapis skrÛtowy

- 0xh). Litery ma³e i†duøe trak-

towane s¹ rÛwnorzÍdnie. Podanie

znaku nie bÍd¹cego cyfr¹ heksa-

decymaln¹ da w†odpowiedzi nie-

okreúlon¹ wartoúÊ.

B2HEX - zamiana czterech naj-

m³odszych bitÛw liczby binarnej

umieszczonej w†rejestrze A na

znak ASCII reprezentuj¹cy cyfrÍ

heksadecymaln¹. Cztery najstar-

sze bity A†pozostaj¹ nieistotne

dla wyniku (zapis skrÛtowy -

Nxh).

W†zestawie procedur steruj¹-

cych alfanumerycznym wyúwietla-

czem LCD znajduj¹ siÍ:

RESETlcd - bezparametrowa

procedura inicjacji kontrolera wy-

úwietlacza dokonuje prze³¹czenia

w†tryb komunikacji cztrobitowej,

ustawia obs³ugÍ jednej linii o†d³u-

goúci 80 znakÛw, odpowiada <!>

z†programu lcd4.exe.

CRSRleft - bezparametrowa

procedura realizuj¹ca przesuniÍ-

cie kursora o†znak w†lewo, odpo-

wiada <@10>.

CRSRright - bezparametrowa

procedura realizuj¹ca przesuniÍ-

cie kursora o†znak w†prawo, od-

powiada <@14>.

CRSRhome - bezparametrowa

procedura realizuj¹ca ustawienie

kursora i†okna wyúwietlacza od

pozycji pocz¹tkowej linii, odpo-

wiada <@02>.

CLEARdisp - bezparametrowa

procedura realizuj¹ca kasowanie

wyúwietlacza oraz ustawienie kur-

sora i†okna wyúwietlacza od po-

zycji pocz¹tkowej linii, odpowia-

da <@01>.

WRITEspc - bezparametrowa

procedura zapisuj¹ca znak spacji

na aktualnie wskazywane kurso-

rem pole wyúwietlacza.

WRITEdata - zapis kodu ASCII

umieszczonego w†rejestrze A†na

wskazywane kursorem pole wy-

úwietlacza. Podanie kodu z†zakre-

su 0 do 7 spowoduje wyprowa-

dzenie na wyúwietlacz okreúlone-

go znaku definiowanego przez

uøytkownika.

WRITEord - zapis rozkazu

umieszczonego w†rejestrze A do

kontrolera wyúwietlacza, odpowia-

da ogÛlnej sekwencji <@hh>.

CHARdef - procedura definiu-

j¹ca znaki uøytkownika. Definicja

rozpoczyna siÍ zawsze od znaku

zerowego. Po wywo³aniu procedu-

ry naleøy podaÊ liczbÍ definio-

wanych znakÛw, po czym kolejno

oúmiobajtowe definicje kolejnych

znakÛw. Ostatni bajt definicji zna-

ku musi zawsze byÊ rÛwny zero,

procedurÍ naleøy wywo³ywaÊ za-

wsze po pe³nej sekwencji inicjacji

kontrolera wyúwietlacza.

Uøycie wed³ug przyk³adu:

PRZYKŁAD_4:

LCALL CHARdef ;wywołanie procedury

DB 3 ;definicja trzech znaków

DB 0Eh,1,0Fh,11h,0Fh,2,1,0

;definicja znaku numer 0

DB , , , , , ,0 ;definicja znaku numer 1

DB , , , , , ,0 ;definicja znaku numer 2

... ; ciąg dalszy programu

Uwaøny Czytelnik zauwaøy

z†pewnoúci¹, øe opisywane po-

wyøej procedury realizuj¹ rozka-

zy zaliczone podczas opisu pro-

gramowania kontrolera wyúwiet-

lacza do grupy drugiej i†trzeciej.

Przyk³adowa inicjacja sterow-

nika wyúwietlacza po restarcie

systemu uwidoczniona zosta³a

wczeúniej pod has³em ìogÛlnej

struktury programÛw uøytkowni-

kaî. Sekwencja ta jest analogicz-

na do stosowanej podczas ini-

cjacji wyúwietlacza, wymaganej

na pocz¹tku pracy z†programem

lcd4.exe. Instrukcje asemblera:

MOV A,#28h

LCALL WRITEord

s¹ wymagane jedynie przy wy-

úwietlaczu o†organizacji dwuli-

niowej. Dla jednoliniowego spo-

woduj¹ znaczne obniøenie kon-

trastu wyúwietlanych znakÛw.

Krzysztof Kuryłowicz

Elektronika Praktyczna 12/97

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: