|
|
Организация цифрового ввода-вывода. 4 лаб асм. Институт кибербезопасности и защиты информации
Министерство образования и науки Российской Федерации
Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого
—
Институт кибербезопасности и защиты информации
Отчёт
по лабораторной работе №4
Организация цифрового ввода-вывода
Вариант 7
по дисциплине «Аппаратные средства вычислительной техники»
Выполнили:
|
студенты группы 4851004/90002
|
|
Е.И.Кирсанкин
|
|
|
(подпись, дата)
|
|
|
|
|
С.В.Логачева
|
|
|
(подпись, дата)
|
|
Проверил:
|
ассистент
|
|
А.С. Макаров
|
|
|
(подпись, дата)
|
|
Формулировка задания
Реализовать простейший шестнадцатиразрядный калькулятор. Регистр PORTA отображает младшие разряды результата предыдущей операции или первый введённый операнд. Регистр PORTB отображает старшие разряды предыдущей операции. Регистр PORTD используется для ввода восьмиразрядного операнда в двоичной системе счисления (необходима временная задержка, позволяющая зажать несколько кнопок одновременно). Разряды регистра PORTC отвечают за указание математического действия (PC1 – логический сдвиг влево, PC2 – логический сдвиг вправо, PC3 – циклический сдвиг влево, PC4 – циклический сдвиг вправо) или обнуление регистров PORTA и PORTB – PC0. Ввод данных должен осуществляться в следующей последовательности: ввод первого операнда (восьмиразрядного), указание действия, ввод второго операнда (восьмиразрядного). После выполнения первой операции в качестве первого операнда может выступать результат предыдущей операции (шестнадцатиразрядный). Ввод второго операнда до указания действия приводит к замене первого операнда (на введённый, восьмиразрядный). Повторное указание действия перед вводом второго операнда приводит к замене выполняемого действия.
Схема лабораторной установки
Схема лабораторной установки
Блок-схема алгоритма работы программы
Результаты работы
Был реализован простейший шестнадцатиразрядный калькулятор, который может воспроизвести логический сдвиг влево, логический сдвиг вправо, циклический сдвиг влево, циклический сдвиг вправо или обнуление регистров PORTA и PORTB. Ввод данных осуществляется в следующей последовательности: ввод первого операнда (восьмиразрядного), указание действия, ввод второго операнда (восьмиразрядного). После выполнения первой операции в качестве первого операнда может выступать результат предыдущей операции (шестнадцатиразрядный).
Алгоритм выполнения задействованных команд (конструкций) ассемблера
Команда
|
Операнды
|
Описание
|
LDI
|
Rd, K
|
Загружает восьмиразрядную константу K в регистр Rd
|
OUT
|
P, Rr
|
Запись содержимого Rr в регистр ввода-вывода P
|
SER
|
Rd
|
Установка всех битов регистра
|
DEC
|
Rd
|
Декрементирует значение регистра Rd
|
BRNE
|
k
|
Условный относительный переход. Осуществляется в случае, когда бит Z установлен в ноль.
|
MOV
|
Rd, Rr
|
В регистр назначения Rd загружается копия содержимого регистра Rr
|
CPI
|
Rd, K
|
Сравнение содержимого регистра Rd с константой
|
BREQ
|
k
|
Условный относительный переход. Осуществляется в случае, когда бит Z установлен в единицу.
|
SER
|
Rd
|
Установка всех битов регистра
|
COM
|
Rd
|
Дополнение до 1
|
RCALL
|
k
|
Относительный Вызов подпр.
|
RJMP
|
k
|
Относительный безУсл. переход
|
IN
|
Rd, P
|
Считывание значения порта в регистр
|
ANDI
|
Rd, K
|
Логическое И с константой
|
RET
|
RET
|
Возврат из подпрограммы
|
LSL
|
Rd
|
Логический сдвиг влево
|
LSR
|
Rd
|
Логический сдвиг вправо
|
ROL
|
Rd
|
Циклический сдвиг влево (через флаг переноса)
|
ROR
|
Rd
|
Циклический сдвиг вправо (через флаг переноса)
|
Ответы на контрольные вопросы
Какими способами можно подключить внешние устройства (диод, кнопку) к контроллеру?
Связь микроконтроллера с внешними устройствами осуществляется через порты ввода-вывода. Каждый разряд порта соответствует одному из выводов микросхемы. Для кнопки надо выбранную ножку подключить через кнопку на землю. Сам же вывод надо сконфигурировать как вход с подтяжкой (DDRxy=0 PORTxy=1). Тогда, когда кнопка не нажата, через подтягивающий резистор, на входе будет высокий уровень напряжения, а из бит PINху будет при чтении отдавать 1. Если кнопку нажать, то вход будет положен на землю, а напряжение на нем упадет до нуля, а значит из PINxy будет читаться 0. По нулям в битах регистра PINх мы узнаем, что кнопки нажаты. Вывод порта для работы со светодиодом надо сконфигурировать на выход (DDRxy=1) и тогда в зависимости от значения в PORTxy на ножке будет либо высокий, либо низкий уровень напряжения.
Выводы по лабораторной работе
В ходе данной лабораторной работы была написана программа на языке ассемблер, которая представляет собой простейший калькулятор. Были получены навыки работы с микроконтроллерами, подключением светодиодов через регистры.
Приложение 1
Комментированный листинг программы для МК на языке ассемблера
//настройка стека
.CSEG
LDI R16,Low(RAMEND) //Старшие разряды адреса
OUT SPL,R16 ; Установка вершины стека в конец ОЗУ
LDI R16,High(RAMEND) ; Младшие разряды адреса
OUT SPH,R16 ; Установка вершины стека в конец ОЗУ
//присваивание символических имен константам
.equ WC = 8
.equ ZC = 10
.equ YC = 5
.equ XC = 1
//присваивание символических имен портам
.def FIRST_OPERAND = R16
.def SECOND_OPERAND = R17
.def RESULT = R18
.def OPERATION = R19
.def STEP = R21
//настройка портов на ввод и вывод и инициализация регистров
SER R20;
OUT DDRA, R20
COM R20
OUT DDRB, R20
LDI FIRST_OPERAND, 0
LDI SECOND_OPERAND, 0
LDI RESULT, 0
LDI OPERATION, 0
//начало работы программы
start:
RCALL scan_operands //считывание операндов
CPI OPERATION, 0b00000001
BRNE start_cond
LDI FIRST_OPERAND, 0
LDI OPERATION, 0
start_cond: //начальное состояние
CPI FIRST_OPERAND, 0
BREQ start
CPI SECOND_OPERAND, 0
BREQ start
CPI OPERATION, 0
BREQ start
LDI R20, 0
OUT PORTC, R20
RJMP start_calculation
wait_calc:
LDI R23, WC
LDI R22, ZC
LDI R21, YC
LDI R20, XC
delay_sub_calc: //задержка после вывода
DEC R20
CP R20, R23
BRNE delay_sub_calc
DEC R21
BRNE delay_sub_calc
DEC R22
BRNE delay_sub_calc
RET
start_calculation: //определение подсчетов
RCALL calculation
MOV FIRST_OPERAND, RESULT
LDI SECOND_OPERAND, 0
LDI RESULT, 0
LDI OPERATION, 0
RJMP start
scan_operands: //считывание операндов
IN R20, PINB
CPI R20, 0
BREQ scan_operation
CPI FIRST_OPERAND, 0
BRNE read_second_operand;
read_first_operand: //считывание первого операнда
RCALL wait
IN FIRST_OPERAND, PINB
RJMP scan_operation
read_second_operand: //считывание второго операнда
CPI OPERATION, 0
BREQ scan_operation
CPI SECOND_OPERAND, 0
BRNE scan_operation
RCALL wait
IN SECOND_OPERAND, PINB
scan_operation: //считывание операции
IN R20, PINC
ANDI R20, 0b00011111
CPI R20, 0
BREQ exit_scan
CPI FIRST_OPERAND, 0
BREQ exit_scan
RCALL wait
IN OPERATION, PINC
ANDI OPERATION, 0b00001111
exit_scan: //выход из считывания
RET
wait:
LDI R23, WC
LDI R22, ZC
LDI R21, YC
LDI R20, XC
delay_sub: //задержка
DEC R20
CP R20, R23
BRNE delay_sub
DEC R21
BRNE delay_sub
DEC R22
BRNE delay_sub
RET
calculation:
IN R20, PINC
CPI R20, 0
BRNE calculation
shift_to_left: //побитовый сдвиг влево
CPI OPERATION, 0b00000010
BRNE shift_to_right
MOV RESULT, FIRST_OPERAND
MOV STEP, SECOND_OPERAND
shift_to_left_start:
LSL RESULT
DEC STEP
CPI STEP, 0
BRNE shift_to_left_start
RJMP end_calculation
shift_to_right: //побитовый сдвиг вправо
CPI OPERATION, 0b00000100
BRNE cycle_shift_to_left
MOV RESULT, FIRST_OPERAND
MOV STEP, SECOND_OPERAND
shift_to_right_start:
LSR RESULT
DEC STEP
CPI STEP, 0
BRNE shift_to_right_start
RJMP end_calculation
cycle_shift_to_left: //циклический сдвиг влево
CPI OPERATION, 0b00001000
BRNE cycle_shift_to_right
MOV RESULT, FIRST_OPERAND
MOV STEP, SECOND_OPERAND
cycle_shift_to_left_start:
CLC
ROL RESULT
BRCC SKIP_INC
INC RESULT
SKIP_INC:
DEC STEP
CPI STEP, 0
BRNE cycle_shift_to_left_start
RJMP end_calculation
cycle_shift_to_right: //циклический сдвиг вправо
CPI OPERATION, 0b00010000
BRNE shift_to_left
MOV RESULT, FIRST_OPERAND
MOV STEP, SECOND_OPERAND
cycle_shift_to_right_start:
CLC
ROR RESULT
BRCC SKIP_ORI
ORI RESULT, 0b10000000
SKIP_ORI:
DEC STEP
CPI STEP, 0
BRNE cycle_shift_to_right_start
RJMP end_calculation
end_calculation:
OUT PORTA, RESULT
end:
RET
Алгоритм расчёта: MD5
|
Контрольная сумма:
|
|
Санкт-Петербург
2021
|
|
|
Скачать 0.7 Mb.