Юрий Ревич - Занимательная микроэлектроника

Потому следующей по тексту программы командой мы обязаны перенести установленное значение в соответствующий регистр ввода/вывода, для которого, собственно, поименованные биты и имеют значение, называющийся UCR. Это делается традиционной для всех ассемблеров командой out:

out UCR,temp

Замечу, что указанные команды по отношению к UART справедливы для семейства Classic, для Mega это делается несколько сложнее (a Tuny, кроме модели 2313, вообще UART не имеют), но сейчас это неважно. В паре к команде out идет симметричная команда in (чтения данных из I/О-регистра).

Заметки на полях

Здесь уместно обратить внимание читателей на то, что в момент подобного рода установок надо тщательно следить за тем, чтобы значение рабочего регистра temp не могло измениться между командами его установки и переносом значения в I/O-регистр. А как это может случиться, спросите вы? Да запросто, — если разрешены прерывания, в обработчиках которых наверняка также будет присутствовать temp, то они могут «вклиниться» между командами. Пусть вероятность такого события крайне мала, и оно может не происходить годами, но программист обязан об этом помнить, и грамотно составленная программа во время таких установок прерывания запрещает. В секции RESETэто обеспечивается тем, что по умолчанию прерывания запрещены, а команда на их общее разрешение ( sei) ставится после всех установок. Куда меньше проблем вызывают сами обработчики, т. к. по умолчанию во время обработки прерывания другое, произошедшее позднее, ожидает своей очереди (автоматически прерывания разрешатся только на выходе из текущего обработчика по команде reti). Но если вам зачем-то нужно разрешить критичным прерываниям «вклиниваться» во время обработки некритичных (для этого следует явно разрешить прерывания внутри обработчика данного прерывания командой sei), то такая проблема снова возникает. Именно поэтому, в частности, не рекомендуется употреблять синонимы для имен рабочих регистров: слишком легко забыть, что tempи counter, к примеру, указывают на один регистр, и в разных процедурах, вложенных одна в другую, они будут произвольно менять свое значение. Если же все-таки запретить прерывания нельзя или не хочется (например, во время выполнения длинного цикла), то уберечься от ошибок можно, если в начале обработчика прерывания сохранять критичные регистры в стеке командой push, а в конце — извлекать их командой pop. Но тут также возникает немало возможностей наделать трудновылавливаемые ошибки в программе, поскольку отследить содержимое стека тоже не всегда просто.

Следующими по важности командами переноса данных будут команды загрузки и чтения SRAM— idи st. С этими командами связаны такие «жуткие» понятия, как «прямая» и «косвенная» адресации, а также «относительная косвенная адресация» и прочая подобная «лабуда» из арсенала разработчиков микросхем и теоретиков программирования. Эти понятия на практике абсолютно не требуются, и только затуманивают мозги, потому что зачастую относятся к совершенно разным командам и узлам кристалла (это единственный раздел в описаниях МК, который спокойно можно пропускать при чтении, все остальные изучать очень полезно). Мы постараемся от термина «адресация» вообще отказаться и разберем здесь три основных режима чтения/записи SRAM: простой, а также с преддекрементом и постинкрементом. Все три употребляются очень часто, хотя два последних режима работают не во всех типах AVR.

Во всех случаях в чтении и записи SRAM используются регистры X, Y и Z — т. е. пары r27:r26, r29:r28и r31:r30соответственно, которые по отдельности еще именуют ХН, XL, YH, YL, ZH, ZL в том же порядке (т. е. старшим в каждой паре служит регистр с большим номером). Если обмен данными производится между памятью и другим регистром общего назначения, то достаточно только одной из этих пар (любой), если же между областями памяти — целесообразно задействовать две. Независимо от того, какую из пар мы используем, чтение и запись происходят по идентичным схемам, меняются только имена регистров.

Покажем основной порядок действий при чтении из памяти для регистра Z ( r31:r30). Чтение одной ячейки с заданным адресом Address, коррекция ее значения и последующая запись выполняются так:

ldi ZH,High(Address) ;старший байт адреса RAM

ldi ZL,Low(Address) ;младший байт адреса RAM

ld temp,Z ;читаем ячейку в temp

inc temp ;например, увеличиваем значение на 1

st Z,temp ;и снова записываем

Заметки на полях

При всех подобных манипуляциях нужно внимательно следить за двумя вещами: во-первых, за тем, чтобы не залезть в несуществующую область памяти (если объем SRAM составляет 512 байт, как в большинстве моделей, которые мы будем использовать, то ZH в данном примере может иметь значения только 0 или 1). Во-вторых, не забыть, что младшие адреса SRAM заняты регистрами (в большинстве моделей под это зарезервированы первые 96 адресов от $00 до $5F). И запись, например, по адресу $0000 (ZH=0, ZL=0) равносильна записи в регистр r0. Во избежание коллизий я по возможности поступаю следующим образом: резервирую пару ZH, ZL только под запись/чтение в память, и устанавливаю с самого начала регистр ZH в единицу. Тогда при любом значении ZL мы будем «шарить» только в старших 256 байтах из 512, чего для любых практических нужд обычно достаточно (а если недостаточно, то, скорее всего, все равно придется задействовать внешнюю память), а случайно пересечься с регистрами нет никакой возможности. Обязательно нужно также помнить, что и последние адреса памяти также нельзя занимать: мы сами дали в начале программы команду задействовать их под стек.

Режимы с преддекрементом и постинкрементом удобны, когда нужно прочесть или записать в память целый фрагмент (эти команды недействительны для большинства МК семейства Tuny). Схема действий аналогичная, только при этом команды выглядят так:

st -Z,temp ;с преддекрементом, запись в ячейку с адресом Z-1, после выполнения команды Z = Z-1

st Z+,temp ;с постинкрементом, запись в ячейку с адресом Z, после выполнения команды Z = Z+1

Аналогично выглядят команды чтения:

ld temp, -Z ;с преддекрементом, чтение из ячейки с адресом Z-1, после выполнения команды Z = Z-1

ld temp,Z+ ;с постинкрементом, чтение из ячейки с адресом Z, после выполнения команды Z = Z+1

Вот как можно в цикле записать 16 ячеек памяти подряд одним и тем же значением из temp, начиная с нулевого адреса старших 256 байтов памяти:

ldi ZH,1

clr ZL

LoopW:

st Z+,temp ;сложили в память