Юрий Ревич - Занимательная микроэлектроника

cpi ZL,16 ; счетчик до 16

brne LoopW

Еще одна важная, хотя и нечасто употребляемая команда переноса данных — инструкция lpm, которая позволяет прочесть произвольный байт из памяти программ. Напомню, что архитектура у большинства разновидностей МК, в том числе и AVR, гарвардская, когда память программ отделена от памяти данных, и в память программ контроллер самостоятельно ничего писать не может (кроме случая самопрограммирования, но это экзотика). Потому хранение в памяти программ тех констант, которые никогда не будут изменяться, прямо рекомендуется разработчиками AVR, за много лет так и не сумевшими окончательно решить проблему безопасного хранения данных в EEPROM (о чем мы еще будем долго и много говорить).

Вот типичная задача такого рода: пусть контроллер осуществляет управление семисегментным индикатором в динамическом режиме, когда в каждом такте приходится выводить разные цифры. Выстраивать рисунки (битовые маски) этих цифр каждый раз замучаешься, и программа получится очень громоздкая, к тому же совершенно нечитаемая. Проще их «нарисовать» один раз и расположить по порядку (от 0 до 9) прямо в любом месте программы (удобно сразу после векторов прерываний). Дать понять компилятору, что это особая область памяти, которая его не касается, и должна быть перенесена без изменений, можно с помощью директивы db, а чтобы потом можно было найти эту область, ее следует пометить обычной меткой:

N_mask:;маски цифр на семисегментном индикаторе

.db0b000111111, 0b0000001110, 0b01011011, 0b01001111, 0b01100110, 0b01101101, 0b01111101, 0b00000111, 0b01111111, 0b01101111

Заметим, что таким образом можно формировать hex-файлы для предварительной записи констант в EEPROM, хотя мы будем пользоваться иным, более корректным методом (см. главу 15 ). Теперь можно в нужном месте использовать команду lpmследующим хитрым образом:

ldi ZH,High(N_mask*2) ;загружаем адрес начала маски

ldi ZL,Low(N_mask*2)

add ZL,5 ;адрес маски цифры «5»

lpm ;маска окажется в регистре r0

Надо сказать, что современные МК семейства Mega поддерживают и более простой формат команды lpm, аналогичный обычной id, но универсальности ради я привык к традиционному формату, который поддерживают все МК AVR. Здесь в регистр Z (и только Z!) заносится адрес начала массива констант, причем учитывается, что память программ имеет двухбайтную организацию, а в Z надо заносить побайтные адреса, отчего появляется множитель 2. По этому адресу, как мы договорились, располагается маска цифры «0». Для загрузки цифры «5» прибавляем к адресу это значение и вызываем команду lpm. Полученное значение маски окажется в самом первом регистре общего назначения го, так что при таких действиях его не следует занимать под какие-то переменные.

Это «несчастье» свалилось на нашу голову с появлением семейств Tuny и Mega и привело к многочисленным проклятиям на голову фирмы Atmel со стороны армии любителей, которые стали один за другим «запарывать» кристаллы при программировании. Теперь уже все привыкли и обзавелись соответствующим софтом, а сначала было довольно трудно. Положение усугублялось тем, что в описании этих сущностей действовала извращенная логика: как мы знаем, любая чистая EEPROM (по принципу ее устройства) содержит единицы, и слово «запрограммированный» по отношению к такой ячейке означает, что в нее записали нули. Поэтому разработчики программатора AS-2 даже специально написали в окне программирования конфигурационных ячеек (такое название более правильное, чем fuse-бит, буквально означающее «предохранительный бит») памятку на этот счет (рис. 13.7).

Рис. 13.7. Окно типового состояния конфигурационных ячеек в нормальном режиме работы ATmega8535

На рис. 13.7 приведено безопасное рабочее состояние конфигурационных ячеек для ATmega8535, причем выпуклая кнопка означает единичное состояние ячейки, а нажатая — нулевое (и не путайтесь с этим самым «запрограммированным» состоянием!). Для разных моделей набор fuse-битов различный, но означают они одно и то же, потому мы разберем типовое их состояние на этом примере. Перед первым программированием нового кристалла просто один раз установите эти ячейки в нужное состояние.

Переписывать фирменные руководства я не буду, остановлюсь только на самых необходимых моментах. По умолчанию любая микросхема семейств Mega или Tuny запрограммирована на работу от внутренней RC-цепочки, за что разработчикам большое спасибо, иначе было бы невозможным первичное программирование по SPI, а только через параллельный программатор.

Для работы с обычным кварцем, присоединенным по типовой схеме, требуется установить все ячейки CKSEL0—3 в единицы, что согласно логике контроллера означает незапрограммированное их состояние. Это и ведет к критической ошибке. Решив при поверхностном чтении очень невнятно написанного, и к тому же по-английски, руководства, что установка всех единиц означает запрограммировать все ячейки, пользователь смело устанавливает их на самом деле в нули, отчего микросхема переходит в состояние работы от внешнего генератора и разбудить ее через SPI-интерфейс уже невозможно. Легче всего в этом случае переустановить fuse-биты с помощью параллельного программатора, либо за неимением такового, попробовать-таки подключить внешний генератор (его можно собрать по одной из схем из главы 9 ), как описано в руководстве.

Это самая крупная ошибка, которую можно допустить, но есть и помельче, правда, легче исправляемые. Ячейка SPIEN разрешает/запрещает последовательное программирование по SPI и должна оставаться в нулевом состоянии.

Ячейка S8535C (в других моделях она, соответственно, будет иметь другое название, или вовсе отсутствовать) очень важна, она определяет режим совместимости с семейством Classic (в данном случае с AT90S8535). Если ее установить в нулевое состояние, то МК семейства Mega (а также и единственный представитель Tuny — модель 2313) перейдет в режим совместимости, про все «навороты» можно забыть (кроме, конечно, самих конфигурационных ячеек), и без изменений использовать наработанные старые программы. В режиме совместимости следует учесть, что состояния МК нельзя перемешивать: если fuse-бит совместимости запрограммирован, то программа компилируется полностью, как для семейства Classic (в том числе с помощью соответствующего inc-файла), иначе она может не заработать. Например, AT90S8535 имеет 17 прерываний, a ATmega8535 — 21, и те же самые прерывания могут оказаться на других местах.

Еще одна важная ячейка — EESAVE, которая на рис. 13.7 установлена в единицу (режим по умолчанию), но ее целесообразно перевести в нулевое состояние, тогда при программировании памяти программ не будет стираться содержимое EEPROM. Ячейки SUT определяют длительность задержки сброса, и в большинстве случаев принципиального значения их состояние не имеет.