AVR Assembler Einführung

AVR Assembler Einführung

Es gibt mehrere Gründe, sich mit dem AVR-Assembler zu beschäftigen:

• reines Interesse
• Man hat eben keinen anderen Compiler, Bascom kostet ja was und GCC-C kann man möglicherweise genausowenig, also warum nicht gleich.
• Endlich Programmieren ohne Sprach-Restriktionen
• (theoretisch) sagenhaft schneller und kurzer Code

Dadurch ergeben sich aber auch verschiedene Haupt-Zielgruppen für eine Einführung. Die eine ist in einer oder mehreren anderen Sprachen durchaus versiert, und möchte endlich auch mal richtig in die Tiefen der Hardware steigen. Die andere ist totaler Neueinsteiger und hat eben gehört, daß man Micro-Controller eben am besten mit Assembler programmiert.

Unterschiede zu anderen Sprachen

Bildhaft ist der Unterschied der: Beim Assembler hat man ein weißes Stück Papier (ohne Linien) und ein Alphabet von A-Z. Aus diesen Buchstaben soll man nun erstmal Worte suchen und dann damit einen sinnvollen Text verfassen.

Bei "höheren" Sprachen ist das Papier zumindest mal liniert, und dazu kriegt man auch ein Wörtebuch und die Grammatik. Teile des Textes sind schon vorgeschrieben und ich muß nurmehr bei den ..... Punkten was einsetzen.

• Daten

Höherer Sprachen kennen alle möglichen Datentypen in allen möglichen Längen, integer, floating point, Strings. Dadurch sind aber auch gleich die möglichen und zulässigen Operationen damit schon eingeschränkt.

Beim Assembler gibt es nur zwei Typen: Bytes mit Vorzeichen und Bytes ohne Vorzeichen. Aus. Und es gibt wenige Einschränkungen, was man damit machen kann.

Gegenüberstellung Assembler und Hochsprache

Quellcode	Vorteile	Nachteile
Assembler	Prinzipiell der schnellste bzw kürzeste Code, weil man volle Kontrolle über die Maschine hat	komplette Neuimplementierung bei Portierung auf eine andere Architektur sogar Portierung innerhalb der gleichen Controllerfamilie (z.B. AVR) erfordert Anpassungen wegen unterschiedlichem Befehlssätze aufwändig in der Entwicklung, fehleranfällig, schwer zu debuggen und nachzuvollziehen
Hochsprache	gute Portierbarkeit schnelle Entwicklung weniger fehlerabfällig, bessere Fehlersuche beim Upgrade auf eine neue Compiler-Version mit besserten Optimierunsstrategien hat man die Optimierungen, ohne die Quelle ändern zu müssen	ineffizienterer Code Unsicherheit, wie der Code genau aussieht
Intermix Hochsprache + Assembler	Vorteile von Hochsprache und Assembler nur die Assembler Module/Schnippsel sind schwer portierbar Assembler kann ganz zielgerichtet an kritischen Stellen eingesetzt werden Quellcode bleibt gut lesbar	Nachteile von Hochsprache und Assembler die Konvention der Hochsprache muss genau befolgt werden (Registerverwendung bei Funktionsaufrufen, etc.) es sind zwei Sprachen zu beherrschen Objektformat bzw. Compiler und Assembler müssen zueinander passen

Struktur eines AVR-Maschinenprogrammes

Bei höheren Sprachen wird diese Struktur vom Compiler/Linker erzeugt, beim Assembler muß man sich selbst darum kümmern.

Der Controller beginnt mit der Abarbeitung links oben bei der Programmspeicheradresse 0000. Wenn man Interrupts verwenden will, muß man gleich das nächste Bereich (ISR-Vectoren) überspringen (mit "JMP"). Wenn nicht, kann man sich diese Vektoren aber auch wegdenken.

Man landet so oder so bei den Befehlen, die der Initialisierung dienen (Setzen der Startbedingung). Das ist zumindest die Festlegung des Stack-Pointers, sonst kann man keine "CALLS" oder Interrupts durchführen.

Danach kommt man von oben in die Haupt-Programm-Schleife, die (üblicherweise) immer wieder ohne Ende durchlaufen wird.

Das "End" ist bei Microcontrollern daher auch kaum wirklich notwendig. Wenn es da ist, ist das eine ewige Wiederholung eines einzigen Befehls.

Source-Code Muster

Das folgende Codebeispiel ist eine reine Basis-Initialisierung ohne irgendeine erkennbare Funktion. Für den Einstieg ist es am besten, das einfach abzuschreiben, wie es ist, und dann an den bezeichnenten Stellen mit eigenen Befehlen nach und nach zu erweitern.

Atmel AVR-Assembler

 .NOLIST                    ; List-Output unterdrücken
 .INCLUDE <m8def.inc>       ; das gibt es für jeden Controllertyp
 .LIST                      ; List-Output wieder aufdrehen
 .CSEG                      ; was nun folgt, gehört in den FLASH-Speicher


 ;------------------------------------------------------
 ;     Start Adresse 0000
 ;------------------------------------------------------
 RESET:
     rjmp INIT           ; springen nach "INIT"

 ;------------------------------------------------------
 ;     ISR VECTORS
 ;------------------------------------------------------
 ;    .....    hier kommen dann die Sprungadressen für die Interrupts rein
 ;             dazu kommen wir noch


 .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 m8def.inc (s.o.) festgelegt
     ldi r24,low(RAMEND)      ; 
     out SPL,r24              ;

 ;------------------------------------------------------
 ;   eigene Initialisierungen
 ;------------------------------------------------------
 ;....
 ;....
 ;....

 ;------------------------------------------------------
 ;   HAUPTSCHLEIFE
 ;------------------------------------------------------
 Hauptschleife: 
 ;....   eigene befehle
 ;....   eigene befehle
 ;....   eigene befehle
        rjmp Hauptschleife         ; immer wiederholen 

 ;------------------------------------------------------
 ;   ENDE
 ;------------------------------------------------------
 Ende:  
        rjmp Ende

Befehle

Autor: PicNick