Лабораторная работа по микропроцессорам

Министерство науки и образования Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования
«Магнитогорский государственный технический
университет им. Г.И. Носова»
Институт энергетики и автоматизированных систем
Кафедра электроники и микроэлектроники
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2
по дисциплине «Микропроцессоры»
Выполнение арифметических и логических операций с двоичными многобайтными числами
Выполнил: Рахмангулов А.Д
студент 5 курса, группы зЭАНб-13
Проверил, к.т.н., Усатый Д.Ю.
Магнитогорск, 2018
Цель работы
Исследовать работу микроконтроллера при работе арифметических, логических команд, команд сдвига и команд битового процессора.
Задание №1. Установить в «1» биты 0-3 порта 1.
Таблица 1 – Программа 1 на Ассемблере.
Метка
MAIN
Ассемблер
Комментарии
$MOD812
Ссылка на файл с предопределёнными символиками
CSEG
Директива для указания начала сегмента памяти
ORG 0000h
Начальный адрес, где размещаются команды
AJMP MAIN
Перейти на адрес начала программы
ORG 0100h
Начальный адрес основной программы
SETB P1.0
установка бита 0 порта 1 в 1
SETB P1.1
установка бита 1 порта 1 в 1
SETB P1.2
установка бита 2 порта 1 в 1
SETB P1.3
установка бита 3 порта 1 в 1
Рисунок 1 – действие программы установки в «1» биты 0-3 порта 1.
2
Задание №2. Сбросить в «0» биты 0, 2 и 6 порта 2.
Таблица 2 – Программа 1 на Ассемблере.
Метка
MAIN
Ассемблер
Комментарии
$MOD812
Ссылка на файл с предопределёнными символиками
CSEG
Директива для указания начала сегмента памяти
ORG 0000h
Начальный адрес, где размещаются команды
AJMP MAIN
Перейти на адрес начала программы
ORG 0100h
Начальный адрес основной программы
CLR P2.0
Сброс бита 0 порта 2 в 0
CLR P2.2
Сброс бита 2 порта 2 в 0
CLR P2.6
Сброс бита 6 порта 2 в 0
Рисунок 2 – действие программы сброса в «0» биты 0,2 и 6 порта 2.
Задание №3. Выбрать нулевой банк регистров.
Таблица 3 – Программа 3 на Ассемблере.
Метка
Ассемблер
Комментарии
$MOD812
Ссылка на файл с предопределёнными символиками
CSEG
Директива для указания начала сегмента памяти
ORG 0000h
Начальный адрес, где размещаются команды
AJMP MAIN
Перейти на адрес начала программы
3
MAIN
ORG 0100h
Начальный адрес основной программы
CLR RS0
Выбор нулевого банка регистров
CLR RS1
Выбор нулевого банка регистров
Рисунок 3 – действие программы выбора нулевого банка регистров.
Задание №4. Проинвертировать биты 7,6,5 порта 0.
Таблица 4 – Программа 4 на Ассемблере.
Метка
MAIN
Ассемблер
Комментарии
$MOD812
Ссылка на файл с предопределёнными символиками
CSEG
Директива для указания начала сегмента памяти
ORG 0000h
Начальный адрес, где размещаются команды
AJMP MAIN
Перейти на адрес начала программы
ORG 0100h
Начальный адрес основной программы
CPL P0.7
инвертирование бита 7 порта 0
CPL P0.6
инвертирование бита 6 порта 0
CPL P0.5
инвертирование бита 5 порта 0
4
Рисунок 4 – действие программы проинвертировать биты 7,6,5 порта 0.
Задание №5. Вычислить булеву функцию трех переменных:
𝑌 = 𝑋 × 𝑉 + 𝑊 × (𝑋 + 𝑉)
Переменные X, V, W поступают на линии 2, 1, 0 порта P0 соответственно. Результат Y выводится на линию 3 порта P1.
Таблица 5 – Программа 5 на Ассемблере.
Метка
Ассемблер
Комментарии
$MOD812
Ссылка на файл с предопределёнными символиками
Q1 EQU P2.0
Замена порта ввода-вывода P2.0 на символическое имя Q1
X EQU P0.2
Замена порта ввода-вывода P0.2на символическое имя X
V EQU P0.1
Замена порта ввода-вывода P0.1 на символическое имя V
W EQU P0.0
Замена порта ввода-вывода P0.0 на символическое имя W
5
MAIN
Y EQU P1.3
Замена порта ввода-вывода P1.3 на символическое имя Y
CSEG
Директива для указания начала сегмента памяти
ORG 0000h
Начальный адрес, где размещаются команды
AJMP MAIN
Перейти на адрес начала программы
ORG 0100h
Начальный адрес основной программы
CLR C
Сброс бита C
MOV C, X
Загрузка бита X в бит C
ANL C, V
Логическое умножение битов C и V
MOV Q1, C
Загрузка бита C в бит q1
MOV C, X
Загрузка бита X в бит C
ORL C, V
Логическое сложение битов C и V
ANL C, W
Логическое умножение битов C и W
ORL C, Q1
Логическое сложение битов C и Q1
MOV Y, C
Выгрузка бита C в бит Y
Рисунок 5 – действие программы вычисление булевой функции трех переменных
6
Задание №6. Сложить два двоичных многобайтных числа. Оба слагаемых расположены в Памяти Данных последовательно, начиная с младшего байта. Начальные адреса слагаемых хранятся в регистрах R0=00 и R1=02. Формат слагаемых задан в R2=02 (количество байт в слагаемых). Результат поместить на место 1 слагаемого.
Написать и загрузить в ADSim812 программу приведенную выше. Разобрать
ее работу и дать комментарии к программе. Составить алгоритм работы программы.
Определить время ее выполнения.
Таблица 6 – Программа на Ассемблере.
Метка
MAIN
M1
Ассемблер
Комментарии
$MOD812
Ссылка на файл с определением мнемокодов адресов
CSEG
Директива для указания начала сегмента памяти программ
ORG 0000h
Адрес нулевого вектора прерывания(вектора системного сброса)
AJMP MAIN
Переход на начальный адрес программы
ORG 0100h
Указываем компилятору на адрес начала программы
MOV R0, #00
Загрузка числа 00h в регистр R0
MOV R1, #02
Загрузка числа 02h в регистр R1
MOV R2, #02
Загрузка числа 02h в регистр R2
CLR C
Сброс бита C для следующего сложения с переносом
MOV A, @R0
Помещаем в аккумулятор слагаемое, адрес слагаемого в рег. 0
ADDC A, @R1
Складываем аккумулятор с слагаемым по адресу в рег. 1
MOV @R0, A
Перемещаем результат из аккумулятора по адресу в рег.1
INC R0
Увеличиваем на единицу R0
INC R1
Увеличиваем на единицу R1
DJNZ R2, M1
Декрементируем R2 и если не результат не ноль переходим на М1
END
Директива, указывающая компилятору на завершение программы
7
Рисунок 6 – программа в ADSim812
Алгоритм работы программы представлен комментариями к программе. Программа складывает нулевую ячейку ОЗУ со второй, размещает результат в нулевой
ячейке. Так же складывает первую ячейку с третьей, результат размещает в первой.
Полностью программа состоит из выполнения 17 инструкций, что составило 20 циклов тактового генератора, при частоте тактирования 12 МГц время выполнения программы эмулятором составило 20 микросекунд, мне не удалось понять, откуда есть
такое несоответствие, ведь при частоте 12МГц один такт составит примерно
0,083мкс. По-видимому, ядро подключено через предделитель. Один цикл сложения
составляет 6 инструкций, выполняемых за 7 тактов, в два такта выполняется инструкция DJNZ, также как и инструкция в начале программы – AJMP. Мне стало интересно, и я попробовал применить инструкцию SJMP, она так же выполнилась за
два такта, что позволяет утверждать – команды переходов выполняются дольше
других команд и для быстродействия программы необходимо стремиться их снизить.
8