МК

Методы адресации, команды передачи данных и управления (Лабораторная работа)

 

Цель работы: изучение методов адресации, команд передачи данных и управления.

 

1.                  Общие сведения

 

При создании программы для микроконтроллера (МК) на языке Ассемблер разработчик оперирует программно-доступными ресурсами микропроцессорной системы. У микроконтроллера ATmega128 эти ресурсы включают: программно-доступные регистры микроконтроллера, внутреннюю память данных, внешнюю память данных.

Каждая команда языка Ассемблер сообщает процессору выполняемую операцию и методы доступа к операндам. Командная строка Ассемблера включает метку (символический адрес), мнемонику (символическое имя) команды, поле операндов, комментарий.

Методы адресации представляют собой набор механизмов доступа к операндам. Одни из них просты и поэтому приводят к компактному формату команды и быстрому доступу к операнду, но объем доступных с их помощью ресурсов ограничен. Другие методы адресации позволяют оперировать со всеми имеющимися в системе ресурсами, но команда получается длинной, на ее ввод и выполнение тратится много времени. Набор методов адресации в каждой системе команд является компромиссным сочетанием известных механизмов адресации, выбранных проектировщиками архитектуры исходя из набора решаемых задач.

Заметим, что при двух операндах и приемнике результата имеет место трехадресная команда и каждый адрес формируется с использованием собственного метода адресации. Если адрес операнда или приемника результата не указан в команде, а подразумевается, то имеет место неявная адресация. В программах для микроконтроллера ATmega128 используется прямая, косвенная и относительная адресации. На рис.14 – 25 приведены схемы методов адресации.

Рис. Регистровая адресация (один регистр общего назначения)

 

 

 

Рис. Регистровая адресация (два регистра общего назначения)

 

Рис. Регистровая адресация (регистры ввода-вывода)

 

Рис. Прямая адресация данных

Рис. Косвенная адресация данных со смещением

 

 

 

Рис. Косвенная адресация данных

 

Рис. Косвенная адресация данных с преддекрементом

 

Рис. Косвенная адресация данных с постинкрементом

Рис. Адресация константы в памяти программ в командах LPM и ELPM

 

 

 

 

 

 

Рис. Прямая адресация памяти программ в командах JMP и CALL

 

Рис. Косвенная адресация памяти программ в командах IJMP и ICALL

 

Рис. Относительная адресация памяти программ в командах RJMP и RCALL

 

Команды передачи данных приведены в таблице ниже.

 

Таблица. Команды пересылки данных

 

Из таблицы видно, что набор этих команд представляет собой сочетание восьми операций с различными методами адресации.

Команды ELPM и LPM выполняют загрузку памяти программ. Команда MOV копирует содержимое одного регистра общего назначения в другой. Команда LDI загружает регистр общего назначения непосредственно константой (только R16 – R32), а команды LD выполняют загрузку регистра из ячейки ОЗУ при косвенной адресации, используя в качестве источника адреса регистры X, Y, Z, а также варианты с постинкрементом и преддекрементом источника. Команда LDD выполняет эту же операцию при помощи косвенной адресации со смещением. Команда LDS загружает в регистр общего назначения содержимое прямо адресуемой ячейки памяти данных.

Команда ST выполняет обратную операцию относительно LD – заносит в косвенно адресуемую ячейку памяти данных содержимое регистра общего назначения, используя также варианты с постинкрементом и преддекрементом адреса. Команда STD выполняет эту же операцию при помощи косвенной адресации со смещением, а команда STS прямо адресует ячейку ОЗУ.

Команда IN заносит содержимое регистра ввода-вывода в регистр общего назначения, а команда OUT выполняет обратную операцию.

Команда PUSH сохраняет содержимое регистра в стеке, а команда POP выполняет обратную операцию. При выполнении этих команд кроме программного счетчика изменяется и значение указателя стека SP.

Команды передачи управления (переходов) приведены в табл. 3.

 

Таблица. Команды переходов

 

Из табл. 2 и 3 видно, что команды пересылки данных и команды переходов значения флагов регистра SREG не изменяют.

 

2. Домашнее задание

 

1. Изучить описание структуры микроконтроллера ATmega128 и интегрированной системы его программирования на языке Ассемблер AVRStudio.

2. Изучить реализуемые микроконтроллером способы адресации и команды пересылки данных.

 

3. Порядок выполнения работы

 

1. Запустить на персональном компьютере интегрированную систему программирования AVRStudio. Командой Project | New Project создать новый проект Lesson1. С использованием редактора текста создать демонстрационную программу:

 

 

2. Выполнить команду Project/Build для компиляции проекта.

3. С помощью команды Debug/Start Debugging запустить симулятор. Командой View/Memory открыть окно с ячейками памяти программ. Прямым редактированием занести любой код в ячейку $40 памяти программ.

4. Выполнить программу по шагам, выполняя команду Debug/Step Intro (F11). После выполнения текущей команды курсор в окне редактора текста указывает на следующую команду.

5. Проверить правильность пересылки данных.

6. Составить программу выполнения заданной преподавателем последовательности операций передачи данных, провести пошаговый прогон программы, продемонстрировать полученный результат.