Samouchitel

"поставщиком" необходимой для анализа, исходной информации, но не "панацеей от всех бед".

Все основные "дела" должны "делаться" в мозгах.

Лентяи сразу же "выпадают в осадок", а "выживают" только упертые и въедливые, к которым, вне всякого сомнения, относятся такие люди как Марсель.

В идеале, программист вообще должен обходиться без помощи симулятора, работая только с текстом программы.

Примечание: никаких исправлений в текст программы Rlf.asm и в ее описание я вносить не буду, а иначе уничтожается предмет разбирательств.

"Самоучитель по программированию PIC контроллеров для начинающих" http://ikarab.narod.ru E-mail: karabea@lipetsk.ru

221

15. Введение в принцип построения подпрограммы динамической индикации. Косвенная адресация.

Атеперь, имея некоторый опыт и навыки, давайте разберемся, как осуществить вывод данных на индикацию, используя принцип динамической индикации.

Совершенно понятно, что устройство, в котором реализовано только это, практической ценности не представляет.

Оно представляет ценность только тогда, когда "вмонтировано" в более сложное устройство. Функция – визуальное отображение результата/результатов работы всего устройства. Динамическая индикация организуется тогда, когда линейка состоит из нескольких 7-сегментных индикаторов (знакомест).

Почему, когда речь идет о м/контроллерах, к которым нужно "пристегнуть" несколько 7-сегментных индикаторов, выбирается именно динамический способ индикации, а не "статический", который применялся "на заре" цифровой техники (вспомните про индикаторы, с "кучей" подключенных к ним проводов и "кучей" микросхем, обслуживающих их работу. У меня такая "каракатица" есть. В кладовке лежит. Выбрасывать жалко…)?

Объяснение простое: на эту "старушку", не хватит выводов портов даже достаточно "крутого" м/контроллера.

Аесли и хватит, то "овчинка выделки не стоит", ведь перейдя на динамическую индикацию, можно получить тот же результат, но гораздо более дешевым способом.

8-выводной порт (порты), которым "укомплектована" значительная часть ПИКов (но не все типы), вполне подходит для управления 7-сегментными индикаторами.

PIC16F84A имеет 2 порта.

В порте В, можно использовать все 8 выводов. В порте А, можно использовать 5 выводов.

Порт В, "в полном составе", выделяется под управление сегментами 7-сегментных индикаторов (включая и запятую), а функция последовательной активации знакомест передается в порт А.

Рассмотрим случай организации динамической индикации для линейки 7-сегментных индикаторов, состоящей из 8-ми знакомест.

Подпрограмма динамической индикации, о которой будет рассказано, достаточно универсальна, то есть, она может быть "врезана/встроена" в другие программы. Разрядность можно будет уменьшить (просто) или увеличить (сложнее).

Я об этом расскажу.

Советую Вам как следует разобраться с тем, что Вы прочитаете. Это очень востребовано.

Лично я, так и не встретил хотя бы более-менее внятного объяснения работы подобного рода подпрограммы, не говоря уж о какой-то универсальной "заготовке", рассчитанной на начинающих (и не только).

"Потрошить" подпрограмму динамической индикации будем в 2 этапа:

- на 1-м этапе, сформируем "скелет", - на 2-м этапе, "нарастим на нем мясо".

По идее, при "разборках" с подпрограммами, нужно "отталкиваться" от ее блок - схемы. В данном случае, я совместил текст подпрограммы с ее блок – схемой.

Это позволяет, не "распыляя" внимания, отслеживать и то, и другое, в одном месте (в тексте подпрограммы).

По ходу дела, разберемся с косвенной адресацией, и я расскажу о "хитром" способе записи константы в регистр.

Первый этап

Предмет разбирательства представляет собой текст программы с названием Fsr.asm, в которую "врезана" подпрограмма динамической индикации, обслуживающая линейку из 8-ми 7-сегментных индикаторов с общим катодом.

Это означает то, что внутри линейки, аноды светодиодов всех одноименных секторов запараллелены.

Таким образом, получается 8 "проволочин", которые, через гасящие резисторы, подключаются к 8-ми выводам порта В.

222

8 выводов общих катодов индикаторов подключаются к 8-ми выходам дешифратора 555ИД7 (подробнее об этом ниже).

Файл программы называется Fsr.asm (находится в папке "Тексты программ").

Это выглядит так:

;********************************************************************************

;ПРИМЕР ОРГАНИЗАЦИИ ДИНАМИЧЕСКОЙ ИНДИКАЦИИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ

;КОСВЕННОЙ АДРЕСАЦИИ ПРИ ОБРАЩЕНИИ К ТАБЛИЦЕ ДАННЫХ.

;********************************************************************************

;******************************************************************************** ; Fsr.asm Универсальная группа подпрограмм 8-разрядной динамической индикации

;.............................................................

;================================================================================

; Определение положения регистров специального назначения.

;================================================================================

;================================================================================

; Определение названия и положения регистров общего назначения.

;================================================================================

;.............................................................

;.............................................................

;================================================================================

; Определение места размещения результатов операций.

;================================================================================

;================================================================================

; Присваивание битам названий.

;================================================================================

Z equ 2 ; Флаг нулевого результата.

;.............................................................

;.............................................................

;================================================================================

;********************************************************************************

;******************************************************************************** ; РАБОЧАЯ ЧАСТЬ ПРОГРАММЫ

;******************************************************************************** ; Подготовительные операции.

;--------------------------------------------------------------------------------

223

START ......................................

......................................

;--------------------------------------------------------------------------------

; Группа подпрограмм преобразования двоичных чисел в двоично-десятичные.

;--------------------------------------------------------------------------------

Bin2_10 ......................................

......................................

....... ......................................

......................................

....... ......................................

......................................

На данный момент, регистры LED0 ... LED7 заполнены двоично-десятичными числами,

которые необходимо вывести на индикацию (отобразить) в линейку из 8-ми

7-сегментных индикаторов.

На момент начала группы подпрограмм динамической индикации, все прерывания должны

быть запрещены, выводы 8-разрядного порта, к которому подключена линейка должны

быть настроены на работу "на выход", работа должна происходить в нулевом банке.

;--------------------------------------------------------------------------------

;Подготовка счетчика количества малых колец индикации Index к началу полного

;цикла динамической индикации.

;Предварительная закладка количества больших колец индикации, которое нужно

;"пройти" за один полный цикл динамической индикации в регистр Count.

;++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

;Использование косвенной адресации при работе с таблицей данных.

;================================================================================

;Подготовка к косвенной адресации: запись в регистр W адреса регистра младшего

;разряда линейки 7-сегментных индикаторов ("привязка" к 7-сегментному

;индикатору, с активации которого начинается полный цикл первого большого

;кольца индикации).

;++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

; Группа команд установки запятой.

;--------------------------------------------------------------------------------

.......................

.......................

;--------------------------------------------------------------------------------

; Группа команд формирования адресного кода управления дешифратором.

;--------------------------------------------------------------------------------

.......................

.......................

224

;--------------------------------------------------------------------------------

; Группа команд вывода десятичной цифры на индикацию (в порт).

;--------------------------------------------------------------------------------

;Группа команд задержки, определяющей время нахождения одного 7-сегментного

;индикатора в активном состоянии (определяющей время прохождения малого кольца

;индикации).

; Увеличение на 1 содержимого счетчика количества малых колец индикации Index с

;равное 8), то переход к циклу активизации

;следующего по старшинству 7-сегментного

;индикатора (переход на новое малое кольцо

;индикации, то есть, в ПП CYCLE).

;Если =0 (в регистре Index - число равное

;8), то программа исполняется далее.

;--------------------------------------------------------------------------------

;Начало перехода на новое большое кольцо индикации после того, как

;последовательно активизируются все 8 7-сегментных индикатора линейки

;(после прохождения 8-ми малых колец индикации).

;--------------------------------------------------------------------------------

; Уменьшение на 1 содержимого счетчика количества больших колец индикации Count.

;--------------------------------------------------------------------------------

;--------------------------------------------------------------------------------

; Группы подпрограмм и команд, осуществляющие различные операции.

;--------------------------------------------------------------------------------

........................................

........................................

........................................

........................................

........................................

........................................

На данный момент, регистры LED0 ... LED7 заполнены двоичными числами, которые, в дальнейшем, нужно преобразовать в двоично-десятичные и сохранить их все в тех же регистрах LED0 ... LED7.

225

Естественно, что это не удобно.

Поэтому, скорость последовательной активации знакомест линейки нужно стремиться сделать как можно большей, но в пределах разумного (компромисс).

То есть, эта скорость должна быть такой, чтобы и минимизировать негативные последствия "мерцаний", и существенно не снизить яркость свечения индикаторов.

Далее, возникает вопрос о "рулевом", ведь процессом последовательной активации нужно как-то "рулить".

То есть, должно быть нечто, дающее "отмашку" на начало активации следующего разряда линейки (после того, как активация предыдущего разряда линейки закончится).

По здравому разумению, это нечто должно быть "встроено" в малое кольцо индикации и иметь "привязку" к количеству задействованных индикаторов линейки.

После окончания активации текущего знакоместа линейки, содержимое этого нечто должно измениться на 1 (увеличиться/уменьшиться) таким образом, чтобы на следующем, малом кольце индикации, произошла активация следующего, по старшинству, индикатора линейки. С учетом сказанного, не трудно догадаться, что "роль этого нечто исполняет" регистр общего назначения.

Вданном случае, это регистр с названием Index, который является счетчиком количества малых колец индикации.

Он "встроен" в цикл малого кольца индикации и инкрементируется в конце интервала времени активации, с последующим анализом его содержимого.

Вчисловом диапазоне от .00 до .07, рабочая точка программы последовательно

"отматывает" 8 малых колец индикации.

Вначале 9-го кольца (число .08), текущий, полный цикл большого кольца индикации заканчивается.

Сразу же после этого, начинается формирование "нового", большого кольца индикации, в начале которого, число .08, "лежащее" в регистре Index, сбрасывается в 0.

А теперь предположим, что динамическая индикация организована. Но ведь это же не самоцель. А отображать-то что?

Если рабочая точка программы все время, пока устройство включено, будет "мотать кольца" в подпрограмме динамической индикации, не выходя из нее, то такое устройство и даром не нужно.

Это как в "12-ти стульях": "Все это великолепие разбивалось о вывеску Штанов нет". Вывод: рабочая точка программы, "сделав все дела" в подпрограмме динамической индикации, должна из нее выйти, для того чтобы каким-то образом (вариантов может быть много), в других подпрограммах и группах команд, не относящихся к подпрограмме динамической индикации, сформировать число, которое нужно отобразить в линейке.

Винтервале времени между моментом выхода рабочей точки программы из ПП динамической индикации и моментом ее очередного "влёта" в ПП динамической индикации, программа должна сформировать данные, которые нужно вывести на индикацию.

Из этого следует простой вывод: необходимо ограничить "пребывание" рабочей точки программы в ПП динамической индикации.

Вопрос: "Каким образом"?

Ответ напрашивается сам собой. Количество больших циклов индикации нужно "поставить на счетчик".

"Покрутилась" (речь идет о рабочей точке программы) в ПП динамической индикации определенное количество больших циклов индикации?

Будь добра, покинь ее и подготовь то, что нужно вывести на индикацию в следующем, полном цикле программы.

Вот тогда и снова "милости просим".

Советую Вам представить себе рабочую точку программы в виде живого существа, которое, для того чтобы оно не сотворило чего-то нехорошего, нужно постоянно учить уму-разуму и опекать. Срабатывает на все сто (на себе проверил).

Итак, для того чтобы ограничить время пребывания рабочей точки программы в ПП динамической индикации, в качестве счетчика количества больших колец индикации, нужно назначить регистр общего назначения, предварительно (до "влёта" в цикл большого кольца индикации) записать в него константу (заданное количество больших колец индикации) и в конце цикла большого кольца индикации, декрементировать его содержимое.

Если результатом декремента будет являться число отличное от 0, то рабочая точка программы "улетит" на начало следующего цикла большого кольца индикации.

227

После того как в счетчике будет обнаружен 0 (заданное количество циклов отработано), отрабатывается сценарий "программа исполняется далее" (выход из ПП динамической индикации).

Подобное уже описывалось ранее, так что ничего нового в этом нет. Итак, терминология такая:

-малое кольцо динамической индикации,

-большое кольцо динамической индикации,

-полный цикл динамической индикации,

-полный цикл программы.

Почему "полный цикл динамической индикации", а не "полное кольцо динамической индикации"?

Потому, что полный цикл динамической индикации не является кольцом.

Впротивном случае, рабочая точка программы не сможет выйти из ПП динамической индикации.

По факту, "закольцовка"есть, но только через полный цикл программы.

А теперь, начиная с малого кольца индикации, в общем виде, представьте себе, как именно происходит движение рабочей точки программы, и какие "фигуры высшего пилотажа" она "проделывает".

Если будут затруднения, то еще раз повнимательнее прочитайте то, о чем говорилось выше. Прежде чем перейти к деталям, осталось выяснить, каким должно быть соотношение времени отработки полного цикла динамической индикации, к времени отработки

полного цикла программы.

Видеале, это соотношение должно быть чуть меньше 1 (больше чем 1, оно быть не может). То есть, величина интервала времени между моментом выхода рабочей точки программы из ПП динамической индикации и моментом начала следующего, полного цикла динамической индикации, должна быть как можно меньшей.

Проще говоря, рабочая точка программы, в интервале времени отработки большей части полного цикла программы, должна находиться в ПП динамической индикации, а всё остальное должно отрабатываться очень быстро.

Дело в том, что, после отработки ПП динамической индикации, и до начала "нового", полного цикла динамической индикации, процесс динамической индикации прерывается.

Не трудно догадаться, что при этом, в линейке будет "высвечиваться" содержимое одного знакоместа, а остальные будут "погашены" (пассивны).

При выходе из ПП динамической индикации, можно "погасить" и это знакоместо, но смысл в этом небольшой, так как это практически не уменьшает эффект "мерцаний".

Влюбом случае, периодическая "пассивность" подпрограммы динамической индикации приводит к "мерцаниям/морганиям" показаний, с периодом равным интервалу времени отработки полного цикла программы.

Для того чтобы максимально ослабить негативные последствия "мерцаний", необходимо максимально уменьшить время этого "моргания", то есть, стремиться к тому, чтобы та часть программы, которая не относится к ПП динамической индикации, отрабатывалась как можно быстрее.

То есть, в этой "части", в идеале, должны отсутствовать подпрограммы задержек, и количество команд должно быть минимальным.

Первое актуальнее, чем второе.

По причине того, что интервал времени, формируемый даже одной ПП задержки, может многократно превышать интервал времени отработки всех остальных команд, указанного выше, участка программы.

А если ПП задержек несколько и они "массивны" (по суммарному времени отработки)? Получим "сильнейшие моргания/мерцания".

Вывод в идеале: при разработке программы, в состав которой входит ПП динамической индикации, необходимо сделать так, чтобы в состав "участка пассивности" подпрограммы динамической индикации не входила ни одна ПП задержки, и он был "линейным и коротким". На практике, такое возможно сделать только в простых программах.

По мере возрастания их сложности, программист вынужден будет идти на компромисс. И еще одна особенность, связанная с ПП динамической индикации.

Предположим, что разрабатывается измерительное устройство, с отображением результатов измерений в линейке, состоящей из 7-сегментных индикаторов. Например, частотомер.

228

Следовательно, нужно сформировать, довольно-таки значительный, интервал времени измерения.

Если ПП динамической индикации будет работать отдельно от группы программ формирования интервала времени измерения, то соотношение времени отработки полного цикла динамической индикации, к времени отработки полного цикла программы, очень сильно ухудшится, что приведет к сильнейшим "мерцаниям".

Вопрос: "Как выйти из этого затруднительного положения?"

Ответ: цикл динамической индикации должен отрабатываться внутри цикла формирования интервала времени измерения, то есть, входить в его состав.

Вэтом случае, "и волки сыты и овцы целы" (совмещение функций). Как это делается?

Всущности, это делается очень просто.

Вначале полного цикла динамической индикации, время отработки которого калибровано (не "гуляет"), счетный вход микроконтроллера разблокируется (начало счета), а после окончания отработки полного цикла динамической индикации, блокируется (конец счета).

С таким расчетом, чтобы интервал времени, между моментом разблокировки счетного входа и моментом его блокировки, был в точности равен значению измерительного интервала времени.

Интервал времени отработки полного цикла динамической индикации нужно сделать несколько меньшим, чем минимальный (если их несколько) интервал времени измерения. Это обусловлено тем, что сразу же после окончания отработки полного цикла динамической индикации и до момента блокировки счетного входа микроконтроллера (окончания счета), нужно произвести точную "доводку" (калибровку) интервала времени измерения до требуемой величины.

Всостав ПП динамической индикации должны входить команды ветвления, обеспечивающие, в "границах" полного цикла динамической индикации (но не вне их), соответствующие "закольцовки".

А теперь, после того как сформированы общие представления о принципах работы подпрограмм динамической индикации, займемся деталями.

Работаем с текстом программы Fsr.asm

На "шапке" программы останавливаться не буду (ничего нового нет).

Вней "прописано" все то, что используется в рабочей части программы. ПП START - стандартная (подготовительные операции. С учетом специфики разрабатываемого устройства).

Далее следует ПП преобразования двоичных чисел в двоично - десятичные. Обоснование нужности этой ПП было дано ранее, а "разборки" с ней будут позднее. Для определенности, нужно "привязаться к начальной точке отсчета".

То есть, дать ответ на вопрос: "Какое знакоместо линейки, после влёта рабочей точки программы, в ПП динамической индикации, нужно активизировать первым?" Обычно, начинают с самого младшего знакоместа (разряда), что и имеет место быть.

Содержимое счетчика малых колец индикации сбрасывается в 0 (clrf Index).

Перед "влётом" в малое кольцо индикации, в счетчик количества больших колец индикации Count, нужно записать константу.

То есть, количество больших колец индикации, которые должна "отмотать" рабочая точка программы для того, чтобы выйти из полного цикла динамической индикации (по сценарию "программа исполняется далее").

Константа указана в общем виде (X).

Ее числовое значение определяет программист.

Далее, по тексту программы, Вы видите общую "точку входа" в малое и большое кольца индикации, которой является первая команда ПП CYCLE (movlw LED0).

Посмотрите в "шапку" программы.

Вы увидите, что в ней "прописаны" 8 регистров общего назначения LED0 ... LED7.

Вних, с соблюдением порядка старшинства, хранятся двоично-десятичные числа, которые, в дальнейшем, нужно "протащить" через ПП кодировки и после этого, вывести на индикацию. Эти числа записываются в них еще до "влёта" рабочей точки программы в ПП динамической индикации (а именно, после отработки ПП преобразования двоичных чисел в двоично - десятичные).

229

Винтервале времени отработки полного цикла динамической индикации, их содержимое не меняется (в них ничего не записывается).

Их содержимое только последовательно считывается.

Втексте программы, Вы видите только обращение к регистру LED0.

Куда "испарились" остальные 7 регистров (LED1 ... LED7), ведь в тексте программы, прямых обращений к ним нет?

Эти "чудеса" называются косвенной адресацией. Прежде всего, к ней нужно подготовится.

Необходимость этой подготовки обусловлена тем, что после каждого перехода, с предыдущего малого кольца индикации, на последующее, нужно активировать следующее (по старшинству) знакоместо.

То есть, принципом динамической индикации. Команда movlw LED0 является "хитрой" командой.

По определению, с ее помощью, в регистр W, должна быть записана некая константа, но только где она?

На ее "месте" находится LED0. Вопрос: "Какая же это константа"?

Ответ: а самая что ни на есть натуральная. Посмотрите в "шапку" программы.

Регистру LED0, директивой equ, присвоен адрес 10h. Это и есть константа.

Вэтом случае, MPLAB "видит" не название регистра, а его адрес. Таким образом, в регистр W, записывается адрес регистра LED0.

То есть, командой movlw LED0 задается "начальная точка отсчета", к которой, через процедуру косвенной адресации, осуществляется "привязка" адресов всех остальных LEDов. Содержимое регистра Index, от цикла к циклу малого кольца индикации, будет инкрементироваться, последовательно возрастая от .00 до .08.

Следовательно, если в каждом цикле малого кольца индикации, производить суммирование фиксированной константы 10h (адрес регистра LED0) и содержимого регистра Index (addwf Index,W), то от цикла к циклу малого кольца индикации, результат суммирования (сохраняется в регистре W) будет последовательно увеличиваться от 10h до 17h.

Почему не до 18h?

Потому, что "появление", в регистре Index, восьмерки, есть критерий сброса его содержимого в 0, который происходит в самом начале ее (восьмерки) "появления".

Таким образом, в ходе отработки ПП динамической индикации, в регистре W, будет происходить последовательный перебор (по кольцу) адресов регистров LED0 ... LED7. Зачем это нужно и "к какой стенке прислонить" содержимое этих регистров?

Чтобы ответить на этот вопрос, нужно поподробнее разобраться с тем, что называется

косвенной адресацией.

Вчасти касающейся байт-ориентированных команд (команды работы с константами не в счёт), до сих пор, использовалась только прямая (непосредственная) адресация, при которой команда обращается к названию регистра.

Косвенная адресация есть способ обращения к содержимому регистра, посредством выбора его адреса (название регистра не указывается).

К командам работы с константами это не относится.

Эта нужная, но "темная лошадка" многим попортила нервы, так что имеет большой практический смысл с ней разобраться.

Кроме того, косвенная адресация – "вещь" исключительно полезная, так как очень часто, ее применение позволяет заменить "громоздкие" процедуры на более "компактные" (выигрыш по количеству команд), причем, без изменения функциональности.

Косвенная адресация начинается с копирования (через регистр W), из области оперативной памяти, в регистр специального назначения с названием FSR, адреса регистра, содержимое которого, в дальнейшем, будет использоваться.

Регистр FSR задействуется только при косвенной адресации.

Естественно, что до исполнения команды movwf FSR, адрес этого регистра должен быть записан в регистр W (см. movlw LED0).

Вданном случае, в регистр W, на самом первом "витке" малого кольца индикации, записывается число 10h, и далее, в ходе отработки ПП динамической индикации, в регистр W, будут последовательно и по кольцу, записываться числа в диапазоне от 10h до 17h

230