Allgemeines

Die Übungen sollten gut kommentiert werden. Ein Programm kann hinsichtlich Programmgröße oder Ausführungsgeschwindigkeit optimiert werden. Als Hilfe eignet sich die Kurzübersicht der AVR Assembler Befehle.

Daten vertauschen

Daten liegen im SRAM ab Adresse 0x60 bis zur Adresse 0x15F. Ziel des Assembler Programmes ist es, diesen Datenbereich zu "drehen" -> Der Wert in Adresse 0x60 wird mit dem Wert in Adresse 0x15F vertauscht, anschließend der Wert in Adresse 0x61 mit dem Wert in Adresse 0x15E, usw. .

Hinweise

• Nutze die Register X und Y zur indirekten Adressierung
• Funktioniert das Programm auch, wenn man das Ende des Datenbereiches (0x15F) nach hinten oder vorne verschiebt?
• Beachte den Fall, dass eine ungerade Anzahl von Bytes vertauscht werden!
• Wie groß ist das Programm und wie viel Taktzyklen werden für die Ausführung benötigt?

Multiplikation aller Elemente eines Arrays

Im SRAM liegen ab Adresse 0x60 insgesamt 32 16-Bit Werte (auf 0x60 liegt das höherwertigere Byte). Diese sollen alle mit 5 mulitpliziert werden und an der ursprünglichen Stelle im SRAM wieder abgelegt werden.

Hinweise

• Nutze das Y oder Z Register zur indirekten Adressierung (Anwendung von ldd)
• Für die Multiplikation m=n*5 gilt m=n*4+n, wobei sich Multiplikationen mit dem Faktor zwei durch linksschieben lösen lassen
• Das Schieben und Addieren von 16 Bit Werten wird aufgeteit in zwei 8 Bit Operationen mit Berücksichtigung des Übertrags
• Wie groß ist das Programm und wie viel Taktzyklen werden für die Ausführung benötigt?

Alarmanlage

An Port A sind drei Alarmsensoren angeschlossen (Bit 0 - 2). Wird ein Alarm ausgelöst, soll die entsprechende LED an Port C (Bit 0 - 2, High-aktiv) aufleuchten, um den Sensor zu signalisieren. Der Alarm wird mittels einem Taster auf Port A (Bit 3) zurückgesetzt. Der Taster sowie die Alarmsensoren benötigen einen aktivierten Pull-Up am Eingang und sind aktiv (bzw. sollen den Alarm auslösen), wenn sie auf Massepotential sind (Low-aktiv).

Hinweise

• Nutze eine Main-Loop um die Eingänge dauernd zu überprüfen
• Weise die Funktion im Simulator und auf der Megacard nach
• Wenn ein Sensor ausgelöst hat und später ein zweiter auslöst soll auch dieser angezeigt werden.
• Erweiterung 1: Der Alarm soll nur zurückgesetzt werden können, wenn kein Alarmsensor mehr aktiv ist
• Erweiterung 2: An Port C (Bit 3) wird ein Relais angesteuert (High-aktiv), um einen Alarmsirene anzusteuern. Wird einmal Alarm ausgelöst, soll dieses Relais anziehen. Beim Deaktivieren des Alarms soll es wieder abfallen.

Expertenaufgabe: Fibonacci

Erstelle eine Subroutine, die rekursiv die n-te Fibonacci Zahl berechnet. Dabei gilt:

• fib(0)=1
• fib(1)=1
• fib(n)=fib(n-1)+fib(n-2)

Hinweise

• Nutze den Stack um die Parameter und Ergebnisse zu übertragen
• Nutze das Register Y als Kopie des Stackpointers, um auf Daten relativ zum Stackpointer zuzugreifen (sog. Stackframe-Pointer)
• Mittels Displacment Adressierung kannst du nun auf die Parameter, die am Stack liegen zugreifen

Analyse 1

.include "m16def.inc"

  clr R16
loop:
  out PORTB, R16
  inc R16
  mov R17, R16
  andi R17, 0x0F
  cpi R17, 0x0A
  brlo loop
  ldi R17, 0x06
  add R16, R17
  cpi R16, 0xA0
  brlo loop
end:
  rjmp end

Was macht das Programm, wieviele Takte benötigt es für die Ausführung (bis zum Label end) und wie groß ist das Programm?

Hinweise

• Das Programm nutzt die BCD (Binary Coded Decimals) Darstellung einer Zahl
• Bei der Laufzeitanalyse ist wichtig, die genau Anzahl der Schleifendurchläufe zu kennen
• Beachte, dass die branch-Befehle je nach Erfüllung der Bedingung unterschiedlich viele Taktzyklen benötigt

Analyse 2

.include "m16def.inc"

  clr XH
  ldi XL, 0x60
  clr R17
  ldi R18, 8
loop:
  cpi R18, 0
  breq end
  dec R18
  ld R16, X+
  cp R16, R17
  brlo loop
  mov R17, R16
  rjmp loop
end:
  rjmp end

Der Speicherinhalt vor der Ausführung des Programmes:

0x5F	0x60	0x61	0x62	0x63	0x64	0x65	0x66	0x67	0x68	0x69
0x00	0x03	0x01	0x0e	0x03	0x05	0x16	0x00	0x05	0x15	0x20

Wie groß ist das Programm und wie viel Taktzyklen benötigt es? Wie schaut der Speicher nach der Durchführung aus? Was machen die Register R16, R17 und R18? Versuche in einem Satz zu formulieren, was das Programm macht.

Analyse 3

.include "m16def.inc"

  clr XH
  ldi XL, 0x60
  clr R17
start:
  ld R16, X+
  cpi R16, 0x00
  breq end
  cpi R16, 0x61
  breq vowelcount
  cpi R16, 0x65
  breq vowelcount
  cpi R16, 0x69
  breq vowelcount
  cpi R16, 0x6F
  breq vowelcount
  cpi R16, 0x75
  brne start
vowelcount:
  inc R17
  rjmp start
end:
  rjmp end

Der Speicherinhalt vor der Ausführung des Programmes:

0x5F	0x60	0x61	0x62	0x63	0x64	0x65	0x66	0x67	0x68
0x00	0x70	0x6C	0x61	0x74	0x65	0x61	0x75	0x00	0xAA

Wie groß ist das Programm und wie viel Taktzyklen benötigt es? Wie schaut der Speicher nach der Durchführung aus? Beschreibe in einem Satz die Funktion. Welchen Wert hat nach der Ausführung das Register R16, R17 und X?

Hinweis

Das Programm nutzt die ASCII Darstellung von Zeichen.