Система команд микроконтроллеров (стр. 4 из 5)

В табл. 4 и 5 используются следующие новые обозначения:

■ ЯчА — регистр общего назначения, регистр ввода-вывода, ячейка памяти в SRAM, ячейка памяти в ERAM, к которым производится обращение с использованием адреса А из адресного пространства SRAM;

■ (ЯчА) - байт в ЯчА;

■ X, Y, Z — пара регистров общего назначения X (R26, R27), Y (R28, R29), Z (R30, R31) соответственно;

■ (X), (Y), (Z) — слово в паре регистров X, Y, Z соответственно;

■ СТЕК — ЯчА, к которой производится обращение с использованием адреса, хранящегося в регистре-указателе стека SP;

■ (СТЕК) - байт в СТЕК, е;

■ (SP) — код числа в регистре SP.

В командах №№ 34 и 35 реализуется прямая адресация. Адрес байта (А = к) указывется в коде команды.

В командах №№ 36—57 реализуется косвенная адресация. Адрес байта находится в паре регистров X, Y или Z. При выполнении команд №№ 42—47 после выполнения пересылки адрес в паре регистров аппаратно увеличивается па единицу. При выполнении команд №№ 48—53 до выполнения пересылки адрес в паре регистров аппаратно уменьшается на единицу. При выполнении команд №№ 54—57 адрес, по которому производится обращение, равен адресу в паре регистров Y или Z, увеличенному на число q, которое указано в коде команды. Адрес в паре регистров остается без изменения.

В командах №№ 58 и 59 в качестве кода адреса используется код, находящийся в регистре-указателе стека. При запуске микроконтроллера в регистр-указатель стека заносится код числа 0. Для нормальной работы стека в регистр-указатель стека в начале программы необходимо занести код другого числа. Обычно в качестве такого числа используют старший адрес в SRAM. Например, для микроконтроллера типа 8515 таким адресом является число $025F.

Команды с обращением к регистрам ввода–вывода

По командам с обращением к регистрам ввода-вывода выполняются операции пересылки (копирования) байта между регистром общего назначения и регистром ввода-вывода с использованием для выбора регистра ввода-вывода его номера ($00 - $3F). Команды с обращением к регистрам ввода-вывода описаны в табл. 6. Машинные коды команд имеют формат "слово". Команды выполняются за один такт.

В табл. 6 используются следующие новые обозначения:

■ РгР — регистр ввода-вывода с номером Р;

■ (РгР) — байт в регистре РгР.

При записи мнемокода команды вместо конкретного номера регистра может использоваться его символическое имя. Все регистры ввода-вывода имеют штатные имена. Имена регистров ввода-вывода и их номера приведены в приложении П4. У микроконтроллеров разных типов регистры ввода-вывода, имеющие одинаковые имена, могут иметь разные номера. При записи в мнемокодах имен регистров вместо их номера необходимо использовать версию AVR-Ассемблера для микроконтроллера данного типа.

Команда с обращением к FlashROM

По команде с обращением к FlashROM выполняется пересылка (копирование) байта из половины ячейки памяти в FlashROM в регистр общего назначения R0. Команда описана в табл. 7. Машинный код команды имеет формат "слово". Команда выполняется за три такта.

До выполнения команды необходимо адрес, соответствующий ячейке памяти в FlashROM, в которой хранится константа, умножить на 2 и записать в пару регистров Z (№№ $30, $31).

При умножении на 2 (сдвиг кода влево на один разряд) в младшем разряде регистра ZL ($30) оказывается цифра 0. При нулевом значении младшего разряда выбирается байт из младшей половины ячейки FlashROM. Для выбора байта из старшей половины ячейки необходимо число, код которого находится в паре регистров Z, увеличить на 1 с использованием команды № 33 с мнемокодом ADIW R30, 1 или ADIW ZL, 1.

Запись констант в FlashROM выполняется при программировании микроконтроллера.

Команды операций с битами

Команды операций с битами описаны в табл. 8 и 9. Машинные коды всех команд имеют формат "слово". Команды №№ 65 и 66 выполняются за 2 такта, остальные команды — за 1 такт.

В табл. 8 используется следующее новое обозначение:

■ РгР.b — разряд b (b = 0—7) регистра ввода-вывода с номером Р (Р = $00 - $1F (!)), бит в разряде РгР.Ь.

По командам №№ 63 и 64 выполняется пересылка (копирование) бита между указанным разрядом регистра общего назначения и разрядом Т регистра SREG.

По командам №№ 65 и 66 устанавливается в требуемое состояние (0 или 1 соответственно) указанный разряд регистра ввода-вывода, а по командам №№ 67 и 68 - указанный разряд регистра SREG.

При записи мнемокодов команд №№ 65 и 66 вместо номера регистра (Р) может быть указано его символическое имя (см. приложение П4), а вместо номера разряды (b) — символическое имя разряда. В микроконтроллерах семейства AVR разряды многих регистров ввода-вывода имеют штатные имена. Эти имена приводятся в тексте при рассмотрении устройств, в которых эти разряды используются. Штатные имена разрядов регистров ввода-вывода, управляющих работой различных устройств микроконтроллера и отражающих состояние этих устройств приведены в приложении П5.

В микроконтроллерах некоторых типов разряды одноименных регистров с одинаковыми именами имеют разные номера. При использовании штатных имен регистров ввода-вывода и штатных имен разрядов в них необходимо использовать версию AVR Ассемблера для микроконтроллера соответствующего типа.

При назначении штатного имени разряда подразумевалось, что этот разряд принадлежит определенному регистру ввода-вывода, однако в мнемокоде команд №№ 65 и 66 необходимо указывать и имя/номер регистра и имя разряда. Требуемое значение бита (0 или 1) в разрядах регистров ввода-вывода с номерами от $20 до $3F устанавливается с использованием команд регистровых операций с мнемокодами CBR (№ 29) и SBR (№ 31) соответственно.

В табл. 9 приведены мнемокоды команд, по которым устанавливается в определенное состояние (0 или 1) разряды регистра SREG без указания в мнемокоде команды номера разряда.

В группу команд управления ходом программы входят команды безусловного и условного переходов, перехода в энергосберегающий режим, перезапуска сторожевого таймера и "холостая" команда.

В табл. 10 описаны команды безусловного перехода (№№ 85 и 86), безусловного перехода с возвратом (№№ 87 и 88), возврата из подпрограммы (№ 89) и возврата из прерывающей программы (№ 90). В таблице используются следующие новые обозначения:

■ PC — счетчик команд;

■ (PC) — код числа в счетчике команд;

■ k- приращение числа в счетчике команд.

При записи программы на языке ассемблера в мнемокодах команд №№ 85 и 87 вместо приращения к указывается метка (символический адрес), записанная перед мнемокодом команды, к выполнению которой нужно перейти. Приращение вычисляется и помещается в машинный код команды в процессе ассемблирования.

Машинные коды команд, описанные в табл. 10, имеют формат "слово". Команды безусловного перехода (№№ 85 и 86) выполняются за 2 такта, команды безусловного перехода с возвратом (№№ 87 и 88) — за 3 такта, команды возврата (№№ 89 и 90) — за 4 такта.

Группа команд условного перехода делится на две подгруппы. В командах первой подгруппы в качестве условия используется равенство нулю или равенство единице одного из битов в регистре SREG. Условия н мнемокоды команд первой подгруппы приведены в табл. 11. Если условие выполняется, совершается переход по адресу, который формируется с использованием приращения к, указанного в коде команды ((PC) + 1 + k-PC; -64 < k < 63).

Если условие не выполняется, происходит переход к следующей команде в программе ((PC) + 1->РС).

Фрагмент структурной схемы программы с командой условного перехода из первой подгруппы изображен на рис. 1.

При записи программы на языке ассемблера в мнемокоде команд, описанных в табл. 11, вместо приращения к указывается метка (символический адрес), записанная перед мнемокодом команды, к выполнению которой нужно перейти, если условие выполняется.

Машинные коды команд первой подгруппы (табл. 11) имеют формат 'слово". При выполнении условия команда выполняется за 2 такта, при невыполнении условия — за 1 такт.

Команды условного перехода второй подгруппы и используемые в них условия описаны в табл. 1 Если условие не выполняется, совершается переход к очередной команде в программе ((PC) + 1-РС). Если условие выполняется, происходит переход к выполнению команды, следующей за очередной ((PC) + 1 + 1/2-РС). Приращение числа в счетчике команд (1 или 2) определяется форматом машинного кода очередной команды (1 слово или 2 слова соответственно). Фрагмент структурной схемы программы с командой условного перехода из второй подгруппы изображен на рис. 2.

Машинные коды команд условного перехода второй подгруппы (табл. 2,12) имеют формат "слово". Команды выполняются за один такт, если условие не выполняется, за 2 такта, если условие выполняется и очередная команда (К1) имеет формат "слово", или за 3 такта, если условие не выполняется и очередная команда (К1) имеет формат "2 слова".

В табл. 13 приведены мнемокоды команд, при выполнении которых совершается переход микроконтроллера в один из энергосберегающих режимов (№ 116), выполняется перезапуск сторожевого таймера (№ 117) или в ходе программы появляется "холостой" такт, в котором не выполняются какие-либо операции (№ 118).

Дополнительные команды в системе команд микроконтроллеров типа m163 и m10З

Операции, выполняемые по командам, и мнемокоды дополнительных команд описаны в табл. 14. Знаком "+" отмечено вхождение команды в систему команд микроконтроллера указанного типа.

Таблица 14

№	Операция	Мнемокод команды	Тип МК
			m163	m103
119	d, r = 0,2 ,…, 30	MOVW	+
120	d, r = 0 – 31	MUL	+
121	d, r = 16 – 31	MULS	+
122	d, r = 16 – 23	MULSU	+
123	1.	FMUL	+
124	2.	FMULS	+
125	d, r = 16 – 23	FMULSU	+
126		JMP k	+	+
127	1. 2. 3.	CALL k	+	+
128	d = 0 – 31	LPM	+
129	1. 2. d = 0 – 31	LPM	+
130		ELPM	+
131	см. табл. 15	SPM	+

По команде регистровой операции с мнемокодом MOVW Rd, Rг (№ 119) выполняется пересылка (копирование) слова из одной пары регистров общего назначения в другую пару регистров. Машинный код команды имеет формат "слово", команда выполняется за один такт.