avrasm-arytmetyka.pdf

http://www.easy-soft.tsnet.pl/

AVR Asembler:

Operacje arytmetyczne.

W dzisiejszym odcinku kursu nieco odbiegniemy od prezentowanych wcześniej sposobów wykorzystywania

zasobów mikrokontrolera. Każda aplikacja musi czasami dodać, odjąć lub porównać jakieś wartości. Tworząc ją

w języku wysokiego poziomu wszystko jest proste: deklarujemy typy zmiennych A i B a następnie prosty zapis

A+B rozwiązuje problem. W asemblerze nie jest niestety tak łatwo.

Operacje arytmetyczne w asemblerze AVR.

W lekturze dzisiejszego odcinka przydadzą się zdobyte wcześniej informacje na temat bitów wskazujących lub

inaczej flag. Szczególnej uwadze polecam zachowanie się flag C (przeniesienia) i Z (zera) bardzo użytecznych w

prezentowanych dziś przykładach procedur.

Dodawanie liczb: 8+8 bitów, 16+16 bitów, 16+8 bitów.

Do realizacji dodawania służą rozkazy add oraz adc. Ten pierwszy nie uwzględnia bitu przeniesienia, ten drugi

bierze go pod uwagę. Jak pamiętamy, bit przeniesienia sygnalizuje sytuację, w której wynik nie mieści się w

rejestrze go przechowującym. Wówczas to flaga C przyjmuje wartość logiczną 1. Rozkaz adc powoduje, że

wartość flagi C dodawana jest do bajtu jako bit znajdujący się na najmłodszej jego pozycji. Na listingu 1

przedstawiono wybrane implementacje funkcji dodawania. Są to: dodawanie dwóch liczb 8 bitowych ( add_8_8 ),

dodawanie dwóch liczb 16 bitowych ( add_16_16) , dodawanie liczby 16 i 8 bitowej ( add_16_8 ) oraz dodanie

stałej o długości 16 bitów do zmiennej 16 bitowej ( add_16_const ). Realizacja pierwszych trzech funkcji

dodawania jest bardzo prosta. Młodsze bajty dodaje się przy pomocy add . Operacje wykonywane na starszych

bajtach muszą już uwzględniać stan flagi C, która może być ustawiona przez wcześniej wykonane dodawanie

młodszych bajtów licz. Umożliwia to rozkaz adc . Dodawanie liczby 16 i 8 bitowej może spowodować sytuację, w

której wynik przekroczy rozmiar pojedynczego bajtu. Dlatego też rozkaz rol wprowadza flagę C na pozycję

najmłodszego bitu starszego bajtu wyniku.

Na uwagę zasługuje funkcja dodawania stałej do zmiennej - obie o długości 16 bitów. Lista rozkazów AVR nie

oferuje rozkazu dodawania stałej do zmiennej z przeniesieniem, więc dodawanie zostało przeprowadzone przez

... odejmowanie liczb ujemnych. Radzę zapamiętać tę metodę na przyszłość.

;deklaracje zmiennych

.def A1 = R16

;młodszy (A1)

.def A2 = R17

;i starszy (A2) bajt zmiennej A

.def B2 = R19

;i starszy (B2) bajt zmiennej B

;dodawanie dwóch liczb 8-bitowych,

;pierwsza liczba w A1,druga w B1

;wynik przechowywany w A2:A1

add_8_8:

clr A2 ;zerowanie rejestru, w którym zapamiętany będzie starszy bajt wyniku

add A1,B1 ;dodanie zmiennych bez uwzględnienia flagi C

rol A2 ;wprowadzenie flagi przeniesienia jako wartości liczbowej

ret

;dodawanie dwóch liczb 16-bitowych

;pierwsza liczba w A2:A1, druga w B2:B1

;wynik przechowywany w A2:A1 + flaga C

add_16_16:

add A1,B1 ;dodanie młodszych bajtów liczby bez uwzględnienia flagi C

adc A2,B2 ;dodanie starszych bajtów liczby z uwzględnieniem flagi C

ret

;powrót do wywołania z ustawioną lub nie flagą C

;dodawanie liczby 16 i 8-bitowej

;pierwsza liczba w A2:A1, druga w B2

;wynik przechowywany w A2:A1

add_16_8:

clr B2

call add_16_16

ret

J.Bogusz „AVR Asembler: Operacje arytmetyczne”

STRONA 1/3

.def B1 = R18

;młodszy (B1)

http://www.easy-soft.tsnet.pl/

;dodawanie stałych od długości 16 bitów do zmiennej 16-bitowej

;zmienna w A2:A1, stała zdefiniowana po dyrektywie .equ

;wynik przechowywany w A2:A1 + flaga C

.equ ccc = $18A0

add_16_const:

subi A1,low(-ccc) ;dodaj młodszy bajt (A1-(-ccc)=A1+ccc)

sbci A2,high(-ccc) ;dodaj starszy bajt z przeniesieniem

ret

Listing 1. Przykłady realizacji funkcji dodawania

Odejmowanie liczb: 8-8 bitów, 16-16 bitów, 16-8 bitów.

Na listingu 2 przedstawiono funkcje realizujące odejmowanie liczb. Analogicznie do dodawania, zdefiniowane są

funkcje odejmujące liczbę 8 bitową od 8 bitowej, 8 od 16, 16 od 16 oraz odejmują stałą od zmiennej. W

przypadku odejmowania nie ma problemu braku odpowiedniego rozkazu, toteż procedura może być

zrealizowana bez żadnych „sztuczek”. Do realizacji odejmowania służą rozkazy sub oraz sbc i sbci. Ten pierwszy

nie uwzględnia bitu przeniesienia, dwa następne wykonują działanie z uwzględnieniem przeniesienia. Rozkaz

sbci odejmuje od zmiennej stałą podaną jako jeden z parametrów wywołania.

;deklaracje zmiennych

.def A1 = R16

;młodszy (A1)

.def A2 = R17

;i starszy (A2) bajt zmiennej A

.def B2 = R19

;i starszy (B2) bajt zmiennej B

;odejmowanie dwóch liczb 8-bitowych,

;pierwsza liczba w A1,druga w B1

;wynik przechowywany w A2:A1

sub_8_8:

clr A2 ;wyzerowanie starszego bajtu wyniku

sub A1,B1 ;wykonanie operacji dla młodszych bajtów

rol A2 ;wprowadzenie flagi C na pozycję najmłodszego bitu msb wyniku

ret

;odejmowanie dwóch liczb 16-bitowych

;pierwsza liczba w A2:A1, druga w B2:B1

;wynik przechowywany w A2:A1 + flaga C

sub_16_16:

sub A1,B1 ;wykonanie operacji dla młodszych bajtów

sbc A2,B2 ;wykonanie operacji dla starszych bajtów z uwzględnieniem flagi C

ret

;odejmowanie od liczby 16 liczby 8-bitowej

;pierwsza liczba w A2:A1, druga w B2

;wynik przechowywany w A2:A1

sub_16_8:

sub A1,B1 ;wykonanie operacji dla młodszych bajtów

sbci A2,0 ;uwzględnienie przeniesienia

ret

;odejmowanie od zmiennej o długości 16 bitów stałych o długości 16 bitów

;zmienna w A2:A1, stała zdefiniowana po dyrektywie .equ

;wynik przechowywany w A2:A1 + flaga C

.equ ccc = $18A0

sub_16_const:

subi A1,low(ccc) ;odejmij młodszy bajt

sbci A2,high(ccc) ;odejmij starszy bajt z przeniesieniem

ret

Listing 2. Przykłady realizacji funkcji odejmowania

J.Bogusz „AVR Asembler: Operacje arytmetyczne”

STRONA 2/3

.def B1 = R18

;młodszy (B1)

http://www.easy-soft.tsnet.pl/

Porównywanie liczb: 8 i 8 bitów, 16 i 16 bitów.

Listing 3 zawiera operacje porównania liczb. Co prawda można prezentowane funkcje zastąpić przez

odejmowanie, jednak listing 3 to również próba pokazania w jaki sposób używa się rozkazów porównań

oferowanych przez język asembler AVR. Podobnie jak poprzednio, również rozkazy porównań ustawiają flagi Z i

C. Tak więc do porównania dwóch liczb bez uwzględnienia stanu flagi przeniesienia służy rozkaz cp , natomiast

porównanie z uwzględnieniem stanu flagi C przeprowadza rozkaz cpc. W przypadku porównania stałej ze

zmienną istnieje pewne niekonsekwencja: o ile można bowiem porównać stałą i zmienną z pominięciem stanu

flagi C, o tyle brak jest rozkazu uwzględniającego przeniesienie przy porównaniu stałej i zmiennej. Dlatego też

konieczne jest wykorzystanie zmiennej temp , do której załadowana zostanie stała do porównania.

;deklaracje zmiennych

.def A1 = R16

;młodszy (A1)

.def A2 = R17

;i starszy (A2) bajt zmiennej A

.def B1 = R18

;i starszy (B2) bajt zmiennej B

;porównanie dwóch liczb 8-bitowych zapamiętanych w zmiennych A1 i B1

;jeśli liczby są równe, ustawiana jest flaga Z

cp_8_8:

cp A1,B1 ;lista rozkazów AVR zawiera rozkaz porównania-tu bez flagi C

ret

;porównanie dwóch liczb 16-bitowych

;jeśli liczby są równe, ustawiana jest flaga Z

cp_16_16:

cp A1,B1 ;porównanie młodszych bajtów

cpc A2,B2 ;porównanie starszych bajtów ale z uwzględnieniem flagi C

ret

;porównanie liczby 16-bitowej i stałej o długości 16 bitów

;jeśli liczby są równe, ustawiana jest flaga Z

.equ ccc = $18A0

.def temp R20

cp_16_const:

cpi A1,low(ccc) ;porównanie młodszych bajtów

ldi temp,high(ccc) ;nie istnieje wariant cpc dla stałych stąd konieczność użycia

cpc B2,temp

;zmiennej temp i porównania starszego bajtu z tą zmienną

Znajomość podstawowych sposobów wykonywania podstawowych działań umożliwia budowę innych funkcji np.

mnożenia (przez dodawanie) czy dzielenia (przez odejmowanie). Umożliwia również konwersję liczb

szesnastkowych na dziesiętne – jest to zagadnienie bardzo często spotykane wśród pytań zadawanych przez

początkujących programistów na grupach tematycznych.

Jacek Bogusz

jacek.bogusz@easy-soft.tsnet.pl

J.Bogusz „AVR Asembler: Operacje arytmetyczne”

STRONA 3/3

.def B2 = R19

;młodszy (B1)

ret

Listing 3. Porównywanie liczb

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: