AVR - zpožďujeme

Dnes si vysvětlíme, jak funguje program uvedený minule. Vím, že pro mnohé z vás to byl nenadálý skok, ale myslím, že po mnoha řádcích teorie to bylo příjemné zpestření. Zárověň si ukážeme tu nejzákladnější práci s debuggerem AVR Studia 4.

První část, která vás jistě zaujala, je:

		.NOLIST
		.INCLUDE "m16def.inc"
		.LIST

Řetězec .NOLIST je tzv. direktiva překladače. Říká, že to, co se bude nacházet po ní, se nemá vypisovat (pak uvidíme v debuggeru, že vložený soubor opravdu vyspsán nebude, což je žádoucí)

Řetězec .INCLUDE "m16def.inc" je další z direktiv, která nám zajistí vložení souboru. V tomto případě jde o soubor s pojmenováním registrů a návěští. Říkali jsme si totiž, jak jsou v paměti registry uloženy. Abychom však k nim mohli přistupovat pod nějakým „lidským“ jménem a nemuseli jsme je volat adresou, musíme si je nejprve pojmenovat. A právě tato pojmenování jsou obsažena v souboru m16def.inc. (Pozor, pro každý typ procesoru musíme vložit jiný soubor!)

		// --> nastaveni zasobniku 
		LDI		R16,LOW(RAMEND)		
		OUT		SPL,R16
		LDI		R16,HIGH(RAMEND)
		OUT		SPH,R16

Nejprve si musíme vysvětlit, co je to zásobník. Když procesor prochází program, každý jednotlivý řádek programu (instrukce) má své číslo. Jestliže například zavoláme podprogram, musí být toto číslo někam uloženo, aby se tam běh programu mohl po dokončení podprogramu vrátit. Princip je vlastně takový, že se uloží PC (program counter) na určitou adresu v paměti a pro další ukládání se tato adresa sníží. Protože se však nachází po zapnutí napájení ukazatel na 0, je nutné ho umístit na jiné vhodnější místo. (Nejlépe na konci RAM). Tím nám nebude zasahovat do jiných používaných dat.

První řádek nám načte do registru R16 nižší byte (adresa má 16 bitů) konce RAM. Druhý toto číslo přenese do registru SPL, který určuje nižší byte adresy zásobníku. Stejně tak druhé dva řádky nastaví vyšší byte.

		CLR		R2   ; vynuluje R2
		CLR		R3   ; vynuluje R3
		CLR		R19 ; vynuluje R19

Tyto řádky pouze vymažou obsah registrů. Je to stejné, jako kdybychom použili instrukci

		LDI		R2,$00
		LDI		R3,$00
		LDI		R19,$00

A dostáváme se k hlavnímu programu. Musíte uznat, že není dlouhý :-)

zacatek:

		RCALL	zpozdi	; zavola "zpozdi"
		
		RJMP	zacatek ; skoci na "zacatek"

Jediné, co dělá, je, že zavolá podprogram zpozdi a po jeho vykonání skočí zpět a zase zavolá zpozdi.

Další část už bude zajímavější. Ta nám dělá ono zpoždění a pro náš program je klíčová.

zpozdi:												
		INC		R2           ; inkrementuje R2
		LDI		R19,125      ; naplni R19 cislem 125
		CP		R2,R19       ; je-li R2 mensi nez 125 >>
		BRLO	        pryc          ; >> jde pryc

                CLR		R2
		INC		R3
		LDI		R19,25		
		CP		R3,R19
		BRLO	        pryc	     ; pozdrzi 25x, celkem tedy 3125x
	        CLR		R3
		; tady budeme dal neco delat...
pryc:	        NOP
RET

Myslím si, že z popisu je jasné, co tento podprogram dělá. Po každém zavolání zvýší hodnotu v registru R2 o jedno. Porovná ho s obsahem registru R19, kde je uložena hodnota 125, a když je menší, skočí rovnou na konec. Nakopak když je roven nebo vetší, tak se vynuluje a pokračuje ta samá procedura s registrem R3 s tím rozdílem, že tento registr se porovnává s číslem 25 (samozřejmě obsaženým v registru R19).

Jak to odsimulovat

Jsem toho názoru, že takto jednoduché programy není nutné nahrávat do procesoru. Zvlášť když byste výsledek stejně neviděli. K tomu, abychom viděli, zda náš program skutečně funguje tak, jak má, nám stačí AVR Studio, dnes ve verzi 4.

Program se zkompiluje stisknutím klávesy F7. Kombinací kláves Ctrl + Alt + Shift + F5 se dostaneme do debuggeru, kde můžeme program prokrokovat a dívat se, co nám všechno dělá.

V pravém rozbalovacím seznamu jsou obsahy registrů a zaškrtávací polička pro důležité bity. Rozbalte si registry 1-15 a 16-31. Program můžete procházek klávesou F11. Případně F10, když nechcete krokovat i podprogramy. Krokujte si program a sledujte, co se děje s registry.

Dnes jsme se vlastně naučili, jak přibrzdit program, takže příště bychom mohli zkusti zablikat LEDkou. Pro nedočkavé uvádím, že informace o nastavování portů najdete určitě v datasheetu…