Лабораторные работы по исследованию микроконтроллеров

AVR-микроконтроллерам присущи все основные черты и характеристики современных восьмиразрядных универсальных микроконтроллеров. Однако они имеют преимущества перед аналогичными микроконтроллерами (например, PIC-контроллерами) по производительности, составу команд и, кроме того, фирма-производитель свободно распространяет удобную среду разработки – AVR Studio.

Поэтому, с одной стороны, эти микроконтроллеры можно эффективно использовать в различных разработках, включая курсовое и дипломное проектирование, а, с другой стороны, могут являться удобными объектами для исследования микроконтроллеров в лабораторных условиях.

Эти соображения стали основой выбора этих микроконтроллеров в качестве объектов лабораторных исследований.

Исследование арифметических и логических команд

Эти команды позволяют выполнять стандартные логические операции над байтами, такие как "логическое умножение" (И), "логическое сложение" (ИЛИ), операцию "исключающее ИЛИ", а также вычисление обратного и дополнительного кодов числа (таблица 3.1). К этой группе можно отнести также команды очистки/установки регистров и команду перестановки тетрад. Все операции производятся над регистрами общего назначения, результат сохраняется в одном из РОН. Все логические операции выполняются за один машинный цикл.

Таблица 3.1 – Группа команд логических операций

Программа исследования основных логических команд

.include "2313 def . inc"

rjmp RESET;

RESET:

ldi r 31, low ( ramend )          ; формирование стека

out SPL , r 31                       ; в верхней части ÎÇÓ

;**** Логическое умножение содержимого регистров r 16 и r 17

ldi r 16, 0 xff             ; занесение кода $ FF в регистр r 16

ldi r 17, 0 x 55           ; занесение кода $55 в регистр r 17

and r 16, r 17           ; результат логического умножения регистре  r 16

;**** Логическое сложение содержимого регистра r 17 и  константы

ldi r 17, 0 x 55           ; занесение кода $55 в регистр r 17

ori r 17, 0 x 0 f           ;лог. сложение содержимого регистра r 17 и  константы $0f

;**** Логическое сложение содержимого регистров r 18 и r 19

ldi r 18, 0 x 05           ; занесение кода $05 в регистр r 18

ldi r 19, 0 x 50           ; занесение кода $50 в регистр r 19

or r 18, r 19              ; логическое сложение содержимого регистров r 18 и r 19

;**** Сложение по модулю два содержимого регистров  r 20 и r 21

ldi r 20, 0 x 55           ; занесение кода $05 в регистр r 20

ldi r 21, 0 xf 0            ; занесение кода $50 в регистр r 21

eor r 20, r 21            ; сложение "мод 2" содержимого регистров r 20 и r 21

;**** Обнуление и установка всех разрядов регистра r 18

clr r 18                    ;обнуление регистра r 18

ser r 18                    ; регистра r 18

. EXIT

На рисунке 3.1 представлено рабочее поле программы, отражающее состояние регистров общего назначения и регистров процессора после выполнения команды логического умножения. В ходе выполнения программы в пошаговом режиме студенты должны отслеживать изменение состояния узлов микроконтроллера в рабочем поле программы.

К группе арифметических команд относятся команды, выполняющие такие базовые операции, как сложение, вычитание, сдвиг (вправо и влево), инкремент и декремент. Все операции производятся только над регистрами общего назначения. При этом микроконтроллеры AVR позволяют легко оперировать как знаковыми, так и беззнаковыми числами, а также работать с числами, представленными в дополнительном коде.

Все команды рассматриваемой группы выполняются за один машинный цикл, за исключением команд, оперирующих двухбайтовыми значениями, которые выполняются за два цикла.

Рисунок 3.1 – Отображение состояния узлов микроконтроллера после выполнения команды логического умножения