(→Externe Interrupts) |
K (→GCC GNU-Assembler) |
||
Zeile 390: | Zeile 390: | ||
====GCC GNU-Assembler==== | ====GCC GNU-Assembler==== | ||
Das gleiche Beispiel, diesmal aber konsequenterweise gleich als [[GNU_Assembler|GNU-Assembler-Modul]]. | Das gleiche Beispiel, diesmal aber konsequenterweise gleich als [[GNU_Assembler|GNU-Assembler-Modul]]. | ||
− | Beim Hauptprogramm ändert sich nur die Funktionsdefinition auf " | + | Beim Hauptprogramm ändert sich nur die Funktionsdefinition auf "extern" |
extern unsigned short PulseIn(IO_REG* pPort, unsigned char PinNr, | extern unsigned short PulseIn(IO_REG* pPort, unsigned char PinNr, | ||
unsigned char Level); | unsigned char Level); | ||
− | In die Makefile wird diese Assembler-Source dazugeschrieben. Der Filetyp MUSS ".S" heissen, | + | In die Makefile wird diese Assembler-Source dazugeschrieben. Der Filetyp MUSS entweder ".S" heissen, |
+ | oder per Kommandozeilen-Option "--assembler-with-cpp" muss gesagt werden, um welchen Dateityp es sich handelt. Und diese Source sieht folgendermassen aus: | ||
<pre> | <pre> | ||
− | #include <avr | + | #include <avr/io.h> |
Zeile 413: | Zeile 414: | ||
Weiter unten wird man sehen, daß die Zählschleife 9 Cycles benötigt, plus n * 3 Cycles für die zusätzliche Idle-Schleife. Das ergibt | Weiter unten wird man sehen, daß die Zählschleife 9 Cycles benötigt, plus n * 3 Cycles für die zusätzliche Idle-Schleife. Das ergibt | ||
wIdle = (wDiv1 - 9) / 3 | wIdle = (wDiv1 - 9) / 3 | ||
− | das ergibt einen | + | das ergibt einen Divisionsrest von 0, 1 oder zwei |
wNop = (wDiv1 - 9 - wIdle * 3) | wNop = (wDiv1 - 9 - wIdle * 3) | ||
die werden unten dann mit "NOP" aufgefüllt | die werden unten dann mit "NOP" aufgefüllt | ||
Zeile 431: | Zeile 432: | ||
*.global macht die Funktions-Adresse allen anderen Projekt-Module bekannt (die schreiben dafür "extern" in den function-header | *.global macht die Funktions-Adresse allen anderen Projekt-Module bekannt (die schreiben dafür "extern" in den function-header | ||
*.func daß es eben eine Funktion mit diesem Namen ist | *.func daß es eben eine Funktion mit diesem Namen ist | ||
− | * r24:r25 R22:r23 r20:r21 Die | + | * r24:r25 R22:r23 r20:r21 Die Übergabe der Argumente erfolgt immer mit dem Registerpaar r24:25, und dann absteigend für die weiteren Argumente |
<pre> | <pre> | ||
PulseIn: | PulseIn: | ||
Zeile 526: | Zeile 527: | ||
subi r18, 0xFF | subi r18, 0xFF | ||
sbci r19, 0xFF | sbci r19, 0xFF | ||
− | ist notwendig, weil es für 16-Bit keine inkrement-Anweisung gibt. Nur für die Registerpaare r24:r25 - r30:r31 gibt es "ADIW". | + | ist notwendig, weil es für 16-Bit keine inkrement-Anweisung gibt. Nur für die Registerpaare r24:r25 - r30:r31 gibt es "ADIW". Daß dieser Befehl aber dann ebenso 2 Cycles braucht, hilft es im Grunde gar nichts. |
*Noch etwas: Da ja bei der Zählung keine Interrupts erwünscht sind, werden während der Funktion die Interrupt generell disabled. Vielleicht sind sie das aber garnicht. | *Noch etwas: Da ja bei der Zählung keine Interrupts erwünscht sind, werden während der Funktion die Interrupt generell disabled. Vielleicht sind sie das aber garnicht. | ||
Gängig ist der folgende Weg: | Gängig ist der folgende Weg: | ||
*Wir sichern zu Beginn das Status-register (wo dieser enable-Flag ja drinnen steht) | *Wir sichern zu Beginn das Status-register (wo dieser enable-Flag ja drinnen steht) | ||
− | *dann machen wir so oder so CLI (disable) | + | *dann machen wir so oder so CLI (disable Interrupts) |
− | *Am Ende sagen wir aber nicht "SEI", sondern stellen einfach nur das SREG wieder her, zusammen mit dem Global Interrupt enable-Flag. Dadurch der Zustand einfach wieder hergestellt.<br> | + | *Am Ende sagen wir aber nicht "SEI", sondern stellen einfach nur das SREG wieder her, zusammen mit dem Global Interrupt enable-Flag. Dadurch wird der Zustand einfach wieder hergestellt.<br/> |
Zu Beginn: | Zu Beginn: | ||
<pre> | <pre> | ||
Zeile 546: | Zeile 547: | ||
---- | ---- | ||
+ | |||
===Externe Interrupts=== | ===Externe Interrupts=== | ||
Dieses kleine Beispiel demonstriert, wie man in Bascom und GCC Interrupt-Routinen anlegt. Also Programmzeilen, die nur dann ausgeführt werden, wenn ein Low/High Pegel an einem bestimmten PIN eines Controllers wechselt. Bei einem solchen Wechsel wird das Hauptprogramm unterbrochen und die Interrupt-Routine aufgerufen. Anschließend wird das Hauptprogramm wieder weiter ausgeführt als sei nix gewesen. In diesem Beispiel macht das Hauptprogramm garnichts, es ist nur eine Endlosschleife. Die Interruptroutine schalten bei jedem Aufruf den Zustand einer LED um. | Dieses kleine Beispiel demonstriert, wie man in Bascom und GCC Interrupt-Routinen anlegt. Also Programmzeilen, die nur dann ausgeführt werden, wenn ein Low/High Pegel an einem bestimmten PIN eines Controllers wechselt. Bei einem solchen Wechsel wird das Hauptprogramm unterbrochen und die Interrupt-Routine aufgerufen. Anschließend wird das Hauptprogramm wieder weiter ausgeführt als sei nix gewesen. In diesem Beispiel macht das Hauptprogramm garnichts, es ist nur eine Endlosschleife. Die Interruptroutine schalten bei jedem Aufruf den Zustand einer LED um. |
Version vom 27. Dezember 2005, 22:47 Uhr
Inhaltsverzeichnis
Source-Vergleich
Es sollen hier einige Beispiele gebracht werden, wie einige Dinge in verschiedenen Sprachen gelöst werden können. Es sollte nicht als Wettbewerb der Compiler gesehen werden, welcher denn nun der "Bessere" sei. Über Vorzüge und Nachteile der verschiedenen Sprachen gibt es durchaus kontroversielle Ansichten. Daran will ich hier gar nicht rütteln, über Geschmack kann man nicht streiten.
Hello, world
Ein ganz einfaches Programm, oft auch das erste, ist, den Text "Hello, world !" auf dem Terminal erscheinen zu lassen.
Was so trivial klingt, hat den Zweck, mehrere Dinge zu überprüfen:
- Komme ich mit der Entwicklungsoberfläche zurecht
- funktioniert das Kompilieren und das Übertragen eines Programms auf den Microcontroller
- stimmen die Einstellungen Quartz und Baudrate
- funktioniert die RS232-Verbindung mit dem PC
Natürlich ist der Text vollkommen egal, er hat sich ganz einfach eingebürgert und fast jeder weiß, was damit gemeint ist.
BasCom
Die folgenden vier Zeilen lassen ahnen, warum Bascom speziell für Einsteiger geradezu ein Segen ist:
$Crystal=8000000 $Baud=9600 Print "Hello, world !" End
GCC
#include <avr/io.h> #define F_CPU 8000000 #define USART_BAUD_RATE 9600 #define USART_BAUD_SELECT (F_CPU/(USART_BAUD_RATE*16L)-1) char cText[] = "Hello, world !\r\n"; //----------------------------------------------------- void _writeChar (char c) { while (!(UCSRA & (1<<UDRE))) {} UDR = c; } //----------------------------------------------------- void _writeString (unsigned char *string) { while (*string) _writeChar (*string++); } //----------------------------------------------------- void main() { UCSRB |= (1<<TXEN); UCSRC = (1<<URSEL)|(1<<UCSZ1)|(1<<UCSZ0); UBRRL = (unsigned char) USART_BAUD_SELECT; _writeString(cText); // Endlossschleife: nichts mehr tun while (1) {} }
Wenn jemanden der Aufwand bei GCC erschrecken sollte:
GCC hat keine Standard-Annahme darüber, wie und wo eigentlich der Output stattfinden sollte. Es ist für ihn nicht selbstverständlich, die UART zu verwenden. Dadurch muß natürlich mehr definiert werden. Dem BasCom kommt zugute, daß er die ganze Konfiguration mit AVR, RS232 und PC-Terminal erstmal als gegeben nimmt.
AVRStudio (Assembler)
.NOLIST ; List-Output unterdrücken .INCLUDE <m32def.inc> ; das gibt es für jeden Controllertyp .LIST ; List-Output wieder aufdrehen .CSEG ; was nun folgt, gehört in den FLASH-Speicher #define F_CPU 8000000 #define USART_BAUD_RATE 9600 ;------------------------------------------------------ ; Start Adresse 0000 ;------------------------------------------------------ RESET: jmp INIT ; springen nach "INIT" ;------------------------------------------------------ ; ISR VECTORS ;------------------------------------------------------ ; ..... hier kommen dann die Sprungadressen für die Interrupts rein ; brauchen wir aber jetzt nicht .ORG INT_VECTORS_SIZE ; dadurch haben wir aber trotzdem für die Vektoren Platz gelassen INIT: ;------------------------------------------------------ ; INITIALIZE ;------------------------------------------------------ ldi r24,high(RAMEND) ; Stack Pointer setzen out SPH,r24 ; "RAMEND" ist in m32def.inc (s.o.) festgelegt ldi r24,low(RAMEND) ; out SPL,r24 ; ldi r24, (F_CPU/(USART_BAUD_RATE * 16)-1) out UBRRL,r24 ldi r24, (1<<URSEL)|(1<<UCSZ1)|(1<<UCSZ0) out UCSRC,r24 ldi r24,(1<<TXEN) |(1<<RXEN) out UCSRB,r24 ;------------------------------------------------------ ; HAUPTSCHLEIFE ;------------------------------------------------------ Hauptschleife: ldi ZL,low(Hello << 1) ; ZL:ZH ASCIZ String addr ldi ZH,high(Hello << 1) ; ZL:ZH ASCIZ String addr call printflash call PrintCrLf ;------------------------------------------------------ ; ENDE ;------------------------------------------------------ Ende: rjmp Ende ;------------------------------------------------------ ; PRINT String from Flash ;------------------------------------------------------ Printflash: call GetFlash ; get byte to R24 breq PrintXit ; zero (string end) exit rcall PrintR24 ; send byte rjmp Printflash ; loop PrintXit: ret ; ----------------------------------------------------------------------- ; PRINT CRLF ; ----------------------------------------------------------------------- PrintCrLf: ldi r24,0x0D rcall PrintR24 ldi r24,0x0A ; ----------------------------------------------------------------------- ; PRINT R0 ; ----------------------------------------------------------------------- PrintR24: sbis UCSRA,UDRE rjmp PrintR24 out UDR,r24 ret ; ----------------------------------------------------------------------- ; Get one Flash Char ; ----------------------------------------------------------------------- GetFlash: lpm adiw ZL,0x0001 mov r24, r0 and r24, r24 ret Hello: .db "Hello, world !", 0x00 , 0x00
Tastatur-Echo
Wenn das vorhergegangene Beispiel funktioniert hat, wird man natürlich auch überprüfen wollen, ob auch die umgekehrte Richtung VOM Terminal klappt. Die einfachste Methode ist es, ganz einfach jedes Zeichen, das eingegeben wird, sofort zurückzusenden.
BasCom
$Crystal=8000000 $Baud=9600 DIM Zeichen as Byte Do inputbin Zeichen Printbin Zeichen Loop End
GCC
#include <avr/io.h> #define F_CPU 8000000 #define USART_BAUD_RATE 9600 #define USART_BAUD_SELECT (F_CPU/(USART_BAUD_RATE*16L)-1) char bZeichen; //----------------------------------------------------- void main() { UCSRB = (1<<RXEN)|(1<<TXEN); UCSRC = (1<<URSEL)|(1<<UCSZ1)|(1<<UCSZ0); UBRRL = (unsigned char) USART_BAUD_SELECT; while (1) { while ( !(UCSRA & (1<<RXC)) ) {} bZeichen = UDR; while (!(UCSRA & (1<<UDRE))) {} UDR = bZeichen; } }
AVRStudio (Assembler)
.NOLIST ; List-Output unterdrücken .INCLUDE <m32def.inc> ; das gibt es für jeden Controllertyp .LIST ; List-Output wieder aufdrehen .CSEG ; was nun folgt, gehört in den FLASH-Speicher #define F_CPU 8000000 #define USART_BAUD_RATE 9600 ;------------------------------------------------------ ; Start Adresse 0000 ;------------------------------------------------------ RESET: jmp INIT ; springen nach "INIT" .ORG INT_VECTORS_SIZE ; dadurch haben wir für die Vektoren Platz gelassen INIT: ;------------------------------------------------------ ; INITIALIZE ;------------------------------------------------------ ldi r24,high(RAMEND) ;Stack Pointer setzen out SPH,r24 ; "RAMEND" ist in m32def.inc (s.o.) festgelegt ldi r24,low(RAMEND) ; out SPL,r24 ; ldi r24, (F_CPU/(USART_BAUD_RATE * 16)-1) out UBRRL,r24 ldi r24, (1<<URSEL)|(1<<UCSZ1)|(1<<UCSZ0) out UCSRC,r24 ldi r24,(1<<TXEN) |(1<<RXEN) out UCSRB,r24 ;------------------------------------------------------ ; HAUPTSCHLEIFE ;------------------------------------------------------ Hauptschleife: sbis UCSRA,RXC rjmp Hauptschleife WaitUDR: sbis UCSRA,UDRE rjmp WaitUDR out UDR,r24 rjmp Hauptschleife ; immer wiederholen
Bemerkungen
Hier ist der Unterschied des Codes nicht mehr so groß. Ganz klar, hier konnte BasCom wegen der Aufgabenstellung nicht auf eine vorgefertigte komplexe Funktion zurückgreifen.
Bei Assembler und GCC fallen große Ähnlichkeiten auf, von den Befehlscodes mal abgesehen.
Signallänge messen
Sehr oft ist es bei Controllern nötig, die Länge eines kurzen Impulses zu messen. Zum Beispiel wenn man einen RC-Empfänger (Modellbauempfänger) an ein Controllerboard anschließt. Ein RC-Empfänger sendet alle 20 Millisekunden ein High-Impuls von 1 bis 2 Millisekunden Länge aus. Die Länge dieses Impules bestimmt die Position des Steuerknüppels. Man braucht also nur diese Impulsdauer zu messen, um ein Fernsteuersignal auszuwerten.
BasCom
Bascom vefügt für diesen Zweck über den PULSEIN-Befehl, daher wird ein Programm extrem kurz. Die Messung erfolgt in etwa in 100 Abstufungen, da Pulsein in 10 µSek Schritten die Zeit ermittelt (läßt sich in Libary ändern)
$regfile = "m32def.dat" $framesize = 32 $swstack = 32 $hwstack = 32 $crystal = 16000000 'Quarzfrequenz $baud = 9600 Dim Rckanal As Word Do Pulsein Rckanal , Pind , 2 , 1 'Messung Zeit zwischen 1 und 0 Pegel Print "RC Signal: " ; Rckanal ; "0 uS" Wait 2 Loop End
GCC
Das GCC-Beispiel, das die gleiche Aufgabe erfüllt:
Das ist nun nicht so einfach, da "pulsein" ja eine komplexe Library-Funktion von BasCom ist, die für andere Sprachen normalerweise nicht verfügbar ist. Da BasCom für die Zählung keinen Timer verwendet, sondern die Maschinencycles als Maßstab nimmt, ist es in vergleichbarer Form eigentlich nur mit "inline-assembler" zu lösen, in Abhängigkeit von der Quartz-Frequenz. Trotzdem soll zu Demonstration die Sache mit möglichst C-Style Mitteln durchgezogen werden
Im folgenden Beispiel ist aber nur die "PulseIn" Funktion ausgeführt, das "print" des Ergebnisses hatten wir ja schon.
#define BAUD_RATE 9600 #include <stdlib.h> #include <stdio.h> #include <avr/io.h> #define PULS_C_LEV_LOW 0 // Die "LOW" Zeit des Pins soll gemessen werden #define PULS_C_LEV_HIGH 0xFF // Die "HIGH" Zeit des Pins soll gemessen werden typedef struct { volatile unsigned char bPin; // PINx Register volatile unsigned char bDdr; // DDRx Register volatile unsigned char bPort; // PORTx Register } IO_REG; unsigned short PulseIn(IO_REG* pPort, unsigned char PinNr, unsigned char Level); int main (void) { unsigned short RcKanal; RcKanal = PulseIn((IO_REG*)&PIND, 2, PULS_C_LEV_HIGH); return 0; }
Hier ist ersteinmal die Verwendung der Funktion dargestellt. Es wird
- das Port mit Adresse angegeben (PIND)
- die Pin-Nummer als Zahl 0-7 (2)
- Der Level, der gezählt werden soll (PULS_C_LEV_HIGH)
// ------------------------------------------------------------------------------------- // // ------------------------------------------------------------------------------------- unsigned short PulseIn(IO_REG* pPort, unsigned char PinNr, unsigned char Level) { unsigned char iX; // temporärer Zähler unsigned short wCounter = 0; // Time Zähler unsigned short wIdle; // Zusätzliche NOP cycles für 10 µS unsigned char mMask = 1; // Die PIN-Maske unsigned char mLev = Level; for (iX = 0; iX < PinNr; iX++) mMask <<= 1; // BitNr --> Bit-maske pPort->bDdr &= ~mMask; // define PINx as Input mLev &= mMask; // Level (0 or 1) while (!((pPort->bPin & mMask) ^ mLev)) // Warten auf PIN != Level { wCounter++; if (!wCounter) return (0); // overflow --> return 0 } wCounter = 0; // reset while ( (pPort->bPin & mMask) ^ mLev) // wait for starting edge PIN == Level { wCounter++; if (!wCounter) return (0); // overflow --> return 0 } wCounter = 0; // reset
Soweit alles klar. Bei dem folgenden Code muß man je nach verwendetem Optimizer die Verzögerung anpassen. Allerdings muß die gesamte Schleife berücksichtigt werden. Ziel war:
(F_CPU / 100000) Anzahl der notwendigen cycles für 10 µS Bei 8 MHZ ergibt das z.B. 80 Cycles
Das Schleifen-Grundmuster wurde erstmal übersetzt (der Optimizer war auf "Standard" gestellt), und die *.LSS-File wurde kontrolliert. Man konnte die Cycles nachzählen, die gesamte Schleife würde 16 Cylcles brauchen, + 6 Cycles für jede zusätzliche innere "Idle" Schleife. Dei erste Rechnung ergab also
16 + (n - 1) * 6 = 80 cycles also 6 * n = 70 --> n = 70 / 6
das wäre eine Dezimalzahl, die man nicht brauchen kann. Kürzer geht die Schleife nicht, aber länger, durch 4 zusätzlich "NOP" (4 * 1 Cycle). Das ergab dann
20 + (n - 1) * 6 = 80 cycles also 6 * n = 66 --> n = 66 / 6 --> 11
Somit das konkrete Endprodukt:
20 + (n - 1) * 6 = F_CPU / 100000
// start counting ------------------------------------------------------- while (!((pPort->bPin & mMask) ^ mLev)) // zählen bis PIN != Level { wIdle = 11; // Idle cycles für 10µS 8MHZ while (wIdle) { wIdle--; __asm__ __volatile ("; placeholder"); } __asm__ __volatile ("nop"); __asm__ __volatile ("nop"); __asm__ __volatile ("nop"); __asm__ __volatile ("nop"); wCounter++; if (!wCounter) return (0); // overflow (too long) --> return 0 } return (wCounter); // ergebnis (1 - 65535) }
Diese Rechnung läßt sich wahrscheinlich nicht wirklich gut zu einer einfachen Formel für jede CPU-Frequenz verallgemeinern. Aber es sollte gezeigt werden, wie man zum Ziel kommen könnte, ohne gleich ein Assembler-Programm zu schreiben. Die Cycles der Befehle findet man übrigens im Datasheet des Controllers.
GCC GNU-Assembler
Das gleiche Beispiel, diesmal aber konsequenterweise gleich als GNU-Assembler-Modul. Beim Hauptprogramm ändert sich nur die Funktionsdefinition auf "extern"
extern unsigned short PulseIn(IO_REG* pPort, unsigned char PinNr, unsigned char Level);
In die Makefile wird diese Assembler-Source dazugeschrieben. Der Filetyp MUSS entweder ".S" heissen, oder per Kommandozeilen-Option "--assembler-with-cpp" muss gesagt werden, um welchen Dateityp es sich handelt. Und diese Source sieht folgendermassen aus:
#include <avr/io.h> #ifndef F_CPU #define F_CPU 8000000 #endif #define wDiv1 (F_CPU / 100000) #define wIdle (wDiv1 - 9) / 3 // Idle cycles für 10µS 8MHZ #define wNop (wDiv1 - 9 - wIdle * 3) // addit. Nops für 10µS 8MHZ
Das ist wieder die Rechnerei mit den Cpu-Cycles. Der Vorteil in Assembler ist es, daß wir nun selbst die Anzahl bestimmen können. Weiter unten wird man sehen, daß die Zählschleife 9 Cycles benötigt, plus n * 3 Cycles für die zusätzliche Idle-Schleife. Das ergibt
wIdle = (wDiv1 - 9) / 3
das ergibt einen Divisionsrest von 0, 1 oder zwei
wNop = (wDiv1 - 9 - wIdle * 3)
die werden unten dann mit "NOP" aufgefüllt
Für die Struktur IO_REG müssen wir nun ein Äquivalent schreiben
#define bPin 0 #define bDdr 1 #define bPort 2 .global PulseIn .func PulseIn // r24:r25 R22:r23 r20:r21
- .global macht die Funktions-Adresse allen anderen Projekt-Module bekannt (die schreiben dafür "extern" in den function-header
- .func daß es eben eine Funktion mit diesem Namen ist
- r24:r25 R22:r23 r20:r21 Die Übergabe der Argumente erfolgt immer mit dem Registerpaar r24:25, und dann absteigend für die weiteren Argumente
PulseIn: movw r30, r24 ; Pointer-Reg '''Z''' für IO_REG* in r24, 0x3F ; SREG push r24 cli clr r18 ; counter lo clr r19 ; counter hi ; Umwandeln der Pin-Nummer in eine Bit-Maske---------------------- ldi r21, 0x01 ; Shift: tst r22 ; Pin-# ? breq ShiftX ; rol r21 ; shift left Mask dec r22 ; count rjmp Shift ; repeat ShiftX: ; setzen Pin auf Input mov r24, r21 ; com r24 ; 1-compl Maske ldd r25, Z+bDdr ; Register DDRx and r25, r24 ; auf Input setzen std Z+bDdr, r25 ; and r20, r21 ; Level Argument (#3) & Maske ; warten auf Pin-Level <> Argument Wait_1: ; wait for Pin state change ld r24, Z ; bPin (IO_REG* + 0) and r24, r21 ; mask pin cp r24, r20 ; argument ? brne Wait_1X ; unequal, exit wait-1 subi r18, 0xFF ; Counter++, aber umgesetzt auf addieren low(-1) sbci r19, 0xFF ; high(-1) brne Wait_1 ; repeat rjmp FuncExit ; overflow counter --> function Exit Wait_1X: clr r18 ; counter reset lo clr r19 ; counter reset hi ; warten auf Pin-Level = Argument (startbedingung) Wait_2: ; wait for count-start edge ld r24, Z ; bPin (IO_REG* + 0) and r24, r21 cp r24, r20 breq Wait_2X ; gotcha ! subi r18, 0xFF ; s.o. sbci r19, 0xFF ; s.o. brne Wait_2 ; repeat rjmp FuncExit ; overflow counter --> function Exit Wait_2X: clr r18 ; counter reset lo clr r19 ; counter reset hi
Jetzt kommt wieder die Zählschleife, wo alle Cycles gezählt werden müssen
;--------------------------------------------------------- ; start counting loop ;--------------------------------------------------------- Wait_C: ld r24, Z ; 2cyc and r24, r21 ; 1cyc cp r24, r20 ; 1cyc brne FuncExit ; 1/2cyc Pin <> Argument ldi r24, wIdle ; 1cyc Idle: dec r24 ; 1cyc brne Idle ; 2 / 1cyc #if (wNop > 0) ; wenn divisionrest (s.o.) #if (wNop == 2) nop ; 1cyc ein zweites nop einfügen #endif nop ; 1cyc ein nop einfügen #endif subi r18, 0xFF ; 1cyc sbci r19, 0xFF ; 1cyc brne Wait_C ; 2cyc FuncExit: pop r24 out 0x3F, r24 ; SREG movw r24, r18 ; return (counter) ret .endfunc .end
- Ein Funktionsergebnis wird immer mit r24:r25 zurückgegeben
- Anmerkung: das Umsetzen der Zähler-Inkrementierung (counter++) auf
subi r18, 0xFF sbci r19, 0xFF
ist notwendig, weil es für 16-Bit keine inkrement-Anweisung gibt. Nur für die Registerpaare r24:r25 - r30:r31 gibt es "ADIW". Daß dieser Befehl aber dann ebenso 2 Cycles braucht, hilft es im Grunde gar nichts.
- Noch etwas: Da ja bei der Zählung keine Interrupts erwünscht sind, werden während der Funktion die Interrupt generell disabled. Vielleicht sind sie das aber garnicht.
Gängig ist der folgende Weg:
- Wir sichern zu Beginn das Status-register (wo dieser enable-Flag ja drinnen steht)
- dann machen wir so oder so CLI (disable Interrupts)
- Am Ende sagen wir aber nicht "SEI", sondern stellen einfach nur das SREG wieder her, zusammen mit dem Global Interrupt enable-Flag. Dadurch wird der Zustand einfach wieder hergestellt.
Zu Beginn:
in r24, 0x3F ; SREG push r24 ; sichern auf den Stack cli ; disablen Interrupts
Am Ende:
pop r24 ; holen vom Stack out 0x3F, r24 ; SREG wiederherstellen
Externe Interrupts
Dieses kleine Beispiel demonstriert, wie man in Bascom und GCC Interrupt-Routinen anlegt. Also Programmzeilen, die nur dann ausgeführt werden, wenn ein Low/High Pegel an einem bestimmten PIN eines Controllers wechselt. Bei einem solchen Wechsel wird das Hauptprogramm unterbrochen und die Interrupt-Routine aufgerufen. Anschließend wird das Hauptprogramm wieder weiter ausgeführt als sei nix gewesen. In diesem Beispiel macht das Hauptprogramm garnichts, es ist nur eine Endlosschleife. Die Interruptroutine schalten bei jedem Aufruf den Zustand einer LED um.
BasCom
$regfile = "m32def.dat" 'z.B. rn-control $framesize = 32 $swstack = 32 $hwstack = 32 $crystal = 16000000 'Quarzfrequenz $baud = 9600 Config Pinc.2 = Output 'An dem PIN sollte LED sein Led3 Alias Portc.2 'Hier geben wir der Definition einen schöneren Namen Config Int0 = RISING 'Interrupt bei steigender Flanke On Int0 Irq0 'Festlegen wo bei externem Interrupt hin gesprungen wird Enable Int0 'Diesen Interrupt aktivieren Enable Interrupts 'Alle aktivierten Interrupts einschalten Do 'Endlosschleife Loop End 'Interrupt Routine wird immer ausgelöst wenn der Pegel von 0 auf 1 am 'INT0 (Pin 18 PD2) Eingang wechselt Irq0: Toggle Led3 Return
GCC
Das GCC-Beispiel, das die gleiche Aufgabe erfüllt:
#include <avr/io.h> #include <avr/interrupt.h> #include <avr/signal.h> #define LED3 (1 << PC2) /* Interrupt Routine wird immer ausgelöst wenn der Pegel von 0 auf 1 am INT0 (Pin 18 PD2) Eingang wechselt */ SIGNAL (SIG_INTERRUPT0) { PORTC ^= LED3; // Pin wechseln } //----------------------------------------------------- int main() { /* Ports und Interrupts initialisieren */ DDRC |= LED3; // PC2 als Ausgang DDRD &= ~(1 << DDD2); // PD2 als Eingang (ext. Interrupt 0) MCUCR |= ((1 << ISC01) | (1 <<ISC00)); // steigende Flanke an INT0 erzeugt einen Interrupt GICR |= (1 << INT0); // Diesen Interrupt aktivieren sei(); // Alle aktivierten Interrupts einschalten while(1); // Endlosschleife }
AVRStudio (Assembler)
.NOLIST ; List-Output unterdrücken .INCLUDE <m32def.inc> ; das gibt es für jeden Controllertyp .LIST ; List-Output wieder aufdrehen .CSEG ; was nun folgt, gehört in den FLASH-Speicher #define LED3 PC2 ;------------------------------------------------------ ; Start Adresse 0000 ;------------------------------------------------------ RESET: jmp INIT ; springen nach "INIT" .ORG INT0ADDR ; Vector für INT0 jmp IsrInt0 .ORG INT_VECTORS_SIZE ; dadurch haben wir für die Vektoren Platz gelassen INIT: ;------------------------------------------------------ ; INITIALIZE ;------------------------------------------------------ ldi r24,high(RAMEND) ;Stack Pointer setzen out SPH,r24 ; "RAMEND" ist in m32def.inc (s.o.) festgelegt ldi r24,low(RAMEND) ; out SPL,r24 ; sbi DDRC, LED3 ; PC2 als Ausgang cbi DDRD, PD2 ; PD2 als Eingang (ext. Interrupt 0) in r24, MCUCR ; steigende Flanke an INT0 erzeugt einen Interrupt ori r24, (1 << ISC01) | (1 << ISC00) in r24, GICR ori r24, INT0 ; Diesen Interrupt aktivieren out GICR, r24 sei // Alle aktivierten Interrupts einschalten ;------------------------------------------------------ ; HAUPTSCHLEIFE ;------------------------------------------------------ Hauptschleife: rjmp Hauptschleife ; immer wiederholen ;------------------------------------------------------ ; INTERRUPT ;------------------------------------------------------ IsrInt0: push r22 ; In diesem Beispiel eigentlich nicht notwendig push r24 ; In diesem Beispiel eigentlich nicht notwendig in r24, SREG ; In diesem Beispiel eigentlich nicht notwendig push r24 ; In diesem Beispiel eigentlich nicht notwendig ldi r22, (1 << LED3) in r24, PORTC eor r24, r22 out PORTC, r24 pop r24 ; In diesem Beispiel eigentlich nicht notwendig out SREG, r24 ; In diesem Beispiel eigentlich nicht notwendig pop r24 ; In diesem Beispiel eigentlich nicht notwendig pop r22 ; In diesem Beispiel eigentlich nicht notwendig reti
Bemerkung: die PUSH / POP Befehle sind in diesem Sonderfall, daß in der Hauptschleife nichts geschieht, überflüssig. Aber man sollte sich angewöhnen, in eine ISR-Routine den Status und die verwendeten Register zu sichern.