Юрий Ревич - Занимательная микроэлектроника

clr r25

ldi r24,100

adiw r24,200

в регистрах r25:r24окажется записано число 300 (в r25будет записано $01, что эквивалентно 256 для 16-разрядного числа, а в r24окажется $2С = 44). Аналогично работает и процедура вычитания константы sbiw.

С арифметикой многоразрядных чисел мы познакомимся в главе 15 , там же попробуем освоить умножение и деление. Заметим, что все эти операции корректно работают с числами со знаком (см. главу 7 ), но вы удивитесь, узнав, насколько редко такая задача возникает на практике. А с дробными числами (с «плавающей запятой») AVR работать напрямую не «умеют», и тут приходится хитрить, о чем мы подробнее поговорим в главе 15 .

Кроме собственно арифметических, к этой группе команд еще иногда относят некоторые логические операции, например логический сдвиг, хотя чаще их помещают в группу инструкций для операций с битами. Самая простая такая операция — сдвиг всех разрядов регистра влево ( lsl) или вправо ( lsr) на одну позицию. Сдвиги приходится применять довольно часто, потому что, как вы знаете из главы 7 , такая операция равносильна умножению (соответственно, делению) на 2. Для того чтобы разряды не терялись при сдвиге, предусмотрены разновидности этих операций: rolи rоr. Они учитывают все тот же флаг переноса С, и его можно перенести в другой регистр. Например, в результате выполнения последовательности команд

lsl R1

rol R2

регистр R1будет умножен на 2, а старший его разряд (неважно, ноль он или единица) окажется в младшем разряде R2. Причем обратите внимание, что R2при этом также умножается на 2, и, следовательно, его младший разряд без учета переноса всегда окажется равным нулю (четные числа в двоичной системе оканчиваются на 0).

Здесь же имеет смысл рассмотреть инструкции установки отдельных битов. Команды, устанавливающие значения битов в регистрах общего назначения ( sbrи cbr) иногда относят к группе арифметических операций, а команды, устанавливающие биты в регистрах ввода/вывода ( sbiи cbi) — к группе битовых операций. Правда, в некоторых пособиях их относят к одной группе операций с битами, что, конечно, логичней. Но почему такой разнобой, если они, по сути, делают одно и то же?

Механизм работы этих команд существенно различается. Очевиднее всего устроены sbiи cbi:так, уже знакомая нам команда sbi PortB,5установит в единичное состояние разряд номер 5 порта В. Если этот разряд порта сконфигурирован на выход, то единица появится непосредственно на соответствующем выводе микросхемы (например, для микросхемы ATmega8 это вывод 19 , для 8515 или 8535 любого семейства это вывод 6 и т. п.), если на вход, то эта операция управляет подключением «подтягивающего» резистора.

Гораздо сложнее устроены команды установки бит в регистрах общего назначения. Взгляните на фрагмент ранее приведенного кода, где вы встретите команду sbr Flag, 0b00010000, устанавливающую бит номер 4 в единицу. Почему так сложно, да еще и в двоичной системе? Дело в том, что команды эти на самом деле не устанавливают никаких битов, а просто осуществляют некую логическую операцию между значением регистра и заданным байтом, который в этом случае называют битовой маской . Указанная команда расшифровывается как Flag OR ob00010000. Если вы вернетесь к главе 7 , то сообразите, что при такой операции четвертый бит (нумерация начинается с нуля) установится в единицу, какое бы значение он ни имел ранее, а все остальные останутся в старом состоянии. Понятно также, почему я предпочел использовать двоичное представление маски: так легче отсчитывать биты. Так, разумеется, можно за один раз установить хоть все биты в регистре — в этом отличие команды sbrот sbi, которая устанавливает только по одному биту.

Аналогично работает команда сброса бита cbr Flag, 0b000010000. Только для того, чтобы ее можно было записывать в точности в том же виде, что и sbr, логическая операция, которую она осуществляет, сложнее: Flag AND (NOT 0b000100000). Здесь сначала в маске инвертируются все биты (реально это производится вычитанием ее из числа $FF, т. е. нахождением дополнения до 1), а затем полученное число и значение регистра комбинируются операцией логического умножения (а не сложения, как в предыдущем случае). В результате четвертый бит обнулится обязательно, а все остальные останутся в неприкосновенности. Кстати, обнулять все биты некоего регистра R удобнее и нагляднее не командой cbr R, $FF, а с помощью инструкций clr Rили ldi R,0.

Призываю вас об этой разнице между регистрами общего назначения и регистрами ввода/вывода не забывать. Я и сам до сих пор «попадаюсь» на том, что в случае необходимости обнуления бита 1 в рабочем регистре temp записываю cbr temp, 1(аналогично верной команде cbi portB,1), хотя такая операция обнулит не первый, а нулевой бит в temp. А операция cbr R, 0(как и операция sbr R, 0) вообще ничего не делает, и такая запись бессмысленна.

Команды переноса данных

Последнее, что мы рассмотрим в этом разделе — команды, которые употребляются для переноса данных из одной области памяти в другую (здесь память рассматривается в широком смысле этого слова, и в нее включаются также и регистры). Некоторые команды из этой группы нам уже знакомы — это ldiи mov. Первая загружает в регистр непосредственное число (но действует только для регистров, начиная с r16), а вторая — значение другого регистра. Отметим еще, что для ldiочень часто применяется форма записи, которую можно пояснить следующим практическим примером:

ldi temp, (1<<<<<���ТХВ8)

Смысл этого выражения в том, что мы устанавливаем в единицы для регистра temp только биты с указанными именами (естественно, последние должны быть где-то определены, в данном случае это сделано в inc-файлах). Обратите внимание, что в отличие от команды sbi, остальные биты будут одновременно обнулены, а не останутся при своих значениях. Такая форма очень удобна для задания поименованных битов в процессе инициализации служебных регистров (при использовании «законной» команды sbiнужные биты пришлось бы указывать в числах, и предварительно обнулять регистр). В данном случае мы хотим инициализировать последовательный порт UART, и приведенная форма записи означает, что устанавливается разрешение приема ( RXEN) и передачи ( TXEN), причем и для того и для другого устанавливается 8-битный режим ( RXB8и TXB8). Подробнее мы в этом разберемся в главе 16 , когда будем «проходить» программирование UART, а пока заметим, что еще. не все доделали: установили биты в регистре temp, но он-то какое отношение имеет к последовательному порту?