Estructura de un programa en ensamblador (página 2)

    Las etiquetas se sitúan a la izquierda de las instrucciones y sirven para agrupar fragmentos de código. Estos fragmentos pueden ser de dos tipos:

• El primer tipo no es un fragmento tal cual, si no que es un punto del programa al que podremos saltar de manera incondicional a través de la instrucción adecuada.

• El segundo tipo es denominado subrutina. Este empieza con una etiqueta y acaba con la instrucción RETURN o RETLW, que veremos más adelante.

    Deberemos tener en cuenta:

• La etiqueta es el primer campo en una línea en lenguaje ensamblador y puede no existir.

• Si una etiqueta está presente, el ensamblador la define como el equivalente a la dirección del primer byte correspondiente a esa instrucción.

• Esta etiqueta puede volver a usarse en otro lugar pero como operando de una instrucción. El ensamblador reemplazará ésta etiqueta por el valor de cuando fue creada. Se usan frecuentemente en las instrucciones de salto.

• No puede existir más de una etiqueta en la primera columna o primer campo de instrucción.

• No pueden usarse como nombres de etiquetas a palabras ya reservadas por el ensamblador ( ORG, EQU, etc.) o nombres de instrucciones ( movlw, call, nop, etc.)

    Ejemplo:

DATO EQU 05h

INICIO movlw DATO

goto INICIO

    La instrucción goto INICIO causa que la dirección de la instrucción con la etiqueta INICIO (movlw) se cargue en el PC (Contador de Programa). Por lo tanto ésta instrucción será luego ejecutada.

    No se permite el uso de números o caracteres no alfabéticos como primera letra de la etiqueta. Como regla práctica: usar siempre letras, y en mayúscula, al menos la primera.

    Ejemplos:

TABLA2X2 Perrmitido

+PESO NO permitido!

=>SALIDA NO permitido!

-SALTO NO permitido!

5ALFA NO permitido!

Dato1 Permitido

Dato2 Permitido

Loop_A Permitido

Operandos y direcciones

    Los ensambladores permiten elegir con libertad el tipo de elemento a colocar en el campo de operando o dirección.

Sistemas de numeración

    Los ensambladores aceptan números Hexadecimales, octales, binarios o decimal. Esta es la forma de representarlos:

Hexadecimal:

0A00h

$0A00

Binario:

%01001011

B'00100101'

01011010b

Octal:

@123

123Q

Decimal:

D'250'

.250

    Ejemplo:

movlw .100

    Significa: "mover el número literal 100 en decimal al registro de trabajo W"

    Ya hemos indicado que MPLAB es el entorno de desarrollo de Microchip e incluye el ensamblador MPASM, para obtener información sobre la convención utilizada por este ver MPASM, el ensamblador de Microchip

Nombres

    Los nombres pueden aparecer en el campo de operando; éstos son tratados como el dato que representan (Ver directiva EQU).

Códigos de caracteres

Algunos ensambladores permiten el uso de caracteres en ASCII. Por ejemplo:

data "hola 1,2,3" ;cadena de caracteres

data 'N' ;carácter sencillo

CHAR equ 't'

movlw 'R'

Expresiones lógicas y aritméticas

    Los ensambladores permiten conbinaciones de datos con operandos especiales, aritméticos o lógicos. Éstos operandos se llaman expresiones.

    Por ejemplo:

REG1 EQU 05h

VALOR EQU 20h

movlw VALOR+2

addwf REG1,1

addwf REG1+1,1

    En estos caso el compilador utilizará el resultado de sumar (VALOR+2) o (REG+1) como operando.

Directivas del ensamblador

    Las instrucciones que podemos utilizar con un dispositivo son las que proporciona el fabricante para su producto y que forman parte del llamado "repertorio de instrucciones". Pero al utilizar un programa ensamblador podemos introducir además instrucciones o comando que proporciona el propio ensamblador. Estos comandos generalmente se utilizan para simplificar la tarea de programar, y reciben el nombre de directivas.

    Por lo tanto las directivas no se traducen directamente a instrucciones del lenguaje máquina sino que asignan al programa ciertas áreas de memoria, definen símbolos, designan áreas de RAM para almacenamiento de datos temporales, colocan tablas o datos constantes en memoria y permiten referencias a otros programas.

    Las directivas se utilizan como comandos escritos en el código fuente para realizar un control directo o ahorrar tiempo a la hora de ensamblar. El resultado de incorporar directivas se puede ver en el fichero *.LST, después de ensamblar el programa.

    Para usar éstas directivas o pseudo-operandos, el programador las coloca en el campo del código de operación, y, si lo requiere la directiva, una dirección o dato en el campo de dirección.

    Hay que aclarar que las instrucciones de los PIC's son únicas y que no hay nada mas, por ejemplo en el PIC16F84A son sólo 35 (ver instrucciones del PIC16F84A). Esto debe tenerse claro porque cuando se comienza con el ensamblador pueden confundirse un poco las propias instrucciones de los PIC's con las directivas propias del ensamblador.

    A continuación se exponen las más relevantes.

Directiva EQU

    El nombre viene de la palabra "equal", (igual)". La directiva EQU permite al programador "igualar" nombres personalizados a datos o direcciones. Los nombres utilizados se refieren generalmente a direcciones de dispositivos, datos numéricos, direcciones de comienzo, direcciones fijas, posiciones de bits, etc. Un nombre es más descriptivo que una simple dirección y la tarea de programar se hará mucho más sencilla. También podemos asignar un nombre a una instrucción que repitamos varias veces a lo largo de un algoritmo, de manera que sea mucho más sencilla la programación. A estos nombre que asignamos mediante esta directiva se les denomina constantes, ya que el registro al que apuntan no variará durante el programa

    Ejemplos:

temp equ 12

DATO EQU 22

PORT_A EQU 5

START EQU 0

CARRY EQU 3

TIEMPO EQU 5

Bank_1 EQU BSF STATUS,RP0

    Estas líneas también pueden están incluidas en un archivo aparte al ASM (véase directiva INCLUDE).

    No siempre es necesario que con esta directiva se igualen posiciones de memoria a las etiquetas, ya que podemos poner nombres a datos. Podemos definir una equivalencia con el nombre de otra equivalencia ya definida y rtealizar operaciones matemáticas. Por ejemplo, podemos calcular la frecuencia del ciclo máquina a partir de la frecuencia de reloj con la finalidad de emplearla para hacer otros cálculos de la manera que se describe a continuación:

PORT_B EQU PORT_A+1

PORT_C EQU PORT_A+2

FIN EQU START+100

FIN2 EQU START+200

clockrate EQU .4000000 ;frecuencia del cristal

fclk EQU clockrate/4 ;frecuencia del reloj interno

    El valor del operando debe estar ya definido anteriormente, sino el compilador entregará un error.

    Además de esto, podemos igualar a las etiquetas cualquier otro tipo de valores que usemos, como, por ejemplo, el cero y el 1 en el bit de destino:

W EQU 0

F EQU 1

    Con esto último, cuando usemos una instrucciónen donde debamos especificar donde se almacenará el resultado, en w o en un registro, en lugar de escribir :

• 1: para que el resultado se almacene en f.

• 0: para que el resultado se almacene en w.

    Pondremos:

• F: para que el resultado se almacene en f.

• W: para que el resultado se almacene en w.

    Generalmente esto último no será necesario realizarlo, siempre que incluyamos el fichero "INC" correspondiente al PIC con el que estemos trabajando (véase directiva INCLUDE).

Directiva ORG

    Esta directiva dice al ensamblador a partir de que posición de memoria de programa se situarán las siguientes instrucciones. Rutinas de comienzo, subrutinas de interrupción y otros programas deben comenzar en locaciones de memoria fijados por la estructura del microcontrolador. Recordemos que el 16F84 sólo tiene 1024 posiciones de memoria flash para código.

    La directiva ORG hace al compilador colocar el código que le sigue en una nueva dirección de memoria (la salida del compilador no solo coloca los códigos de operación sino también las direcciones de cada instrucción del programa). Usualmente se la utiliza para: reset, programas de servicios de interrupción, programa principal, subrutinas.

    Ejemplos:

    1) Inicia el programa en la posición cero:

ORG 0x00

    2) Inicia el programa en la posición 0000h y luego pasa a la 0005h para no utilizar la posición del vector de interrupción (0004 h)

ORG 0x00 ; El programa comienza en la dirección 0 y

GOTO inicio ; salta a la dirección 5 para sobrepasar

ORG 0x05 ; el vector de interrupción, situado en la posición 4

Inicio xxx…

    3) Inicia el programa en la posición 0000h y luego pasa a la 0005h para no utilizar la posición del vector de interrupción (0004 h). Si se produce una interrupción se pasa a la posición interr. Las subrutinas comienzan a partir de la dirección 0300h.

ORG 00h ;vector de reset

goto inicializa

ORG 04h ;vector de interrupción

goto interr

ORG 05h

inicializa movlw 08h ;aquí comienza el programa

..

ORG 300h ;subrutinas

Subrutina1

.

return

Subrutina2

.

return

Directiva #INCLUDE

    Esta directiva indica que archivos deberán tomarse en cuenta a la hora de compilar el código. Normalmente se usa para incluir el archivo de PIC que el ensamblador tiene entre sus archivos, con el cual el compilador será capaz de reconocer todos los registros especiales y sus bits. Su uso nos recordará al #include del lenguaje C. Esta línea debe colocarse al principio, y tiene la siguiente sintaxis:

#INCLUDE ; Lista de etiquetas de microchip

    En ciertas ocasiones gran cantidad errores son debidos a que el nombre del archivo puesto entre comillas no se escribe correctamente.

    Si utilizamos MPLAB, un entorno de desarrollo que proporciona gratuitamente Microchip, dispondermos de los archivos con extension .INC para cada uno de los PIC desarrollados hasta la aparición de la versión de MPLAB que utilicemos. En estos archivos se definen todos los registros así como otros elementos de acuerdo al microcontrolador que estemos utilizando.

    También podemos crear nuestros propios archivos "INC" con funciones, definiciones y subrutinas que utilicemos a menudo en nuestro código para evitar tener que copiarlas cada vez.

    El archivo P16F84A.INC que viene con MPLAB contiene definiciones de registros, bits y bits de configuración. Los archivos INC pueden verse con cualquier editor de texto pero no se recomienda modificarlos, para no perder compatibilidad con programas desarrollados por otros.

    Utilizar el INC del PIC que estamos utilizando en nuestro programa no es obligatorio, y podemos omitirlo, pero a cambio tendremos que definir los nombres de los registros que usemos o bien llamarlos por su posición de memoria.

    Esto puede a la larga ser problemático de manera que se recomienda utilizar los archivos INC correspondientes al PIC que utilicemos porque además de facilitar la creación del programa al no tener que recordar las direcciones reales de los registros también se facilita el paso de un programa diseñado para un microcontrolador hacia otro distinto.

    Si utilizamos las posiciones de memoria con la dirección real, podemos hacer incompatibles las operaciones entre registros. Por ejemplo, CLRF 0x05, borra el registro ubicado en esa direccion, que no es ni mas ni menos que el PORTA (Puerto A) en el PIC16F84A. Pues bien, si queremos actualizarnos a otro microcontrolador pero resulta que en este el registro 0x05 tiene otra función nos será mucho mas dificil actualizar el programa. Ahora bien, si hubiésemos utilizado CLRF PORTA, y el .INC correspondiente al nuevo microcontrolador ya se ocupará el ensamblador de realizar las correspondencias.

    Y por supuesto siempre será mas fácil recordar PORTA que no 0x05.

    También permite incluir otros programas. Por ejemplo:

#INCLUDE "DISPLAY.ASM"

    Esto le dice al compilador que incluya el código que se encuentra en el archivo DISPLAYY.ASM como si fuese parte del propio programa. Esto es muy util para reutilizar códigos realizados con anterioridad.

Directiva LIST

    Este comando sirve para que el compilador tenga en cuenta sobre qué procesador se está trabajando. Este comando debe estar en todo proyecto, situado debajo del "include", con la siguiente sintaxis.

LIST P=PIC16F84A

Directiva END

    Al igual que las dos anteriores, esta debe ir incluida una sola vez en todo el programa. En concreto, esta debe situarse al final, para indicar al ensamblador que el programa ha finalizado. Esta siempre debe estar presente, aunque el flujo de nuestro programa acabe en un bucle.

Directiva #DEFINE

    #DEFINE es una directiva muy util. Define se usa para crear pequeñas macros. Con estas macros podremos poner nombres a pequeños fragmentos de código que nos facilitarán la realización y comprensión del algoritmo.

Por ejemplo, podremos poner nombres a bits.

#define CERO STATUS,2

    Así, en vez de tener que llamar al bit por un numero y un registro, podremos usar directamente la palabra CERO.

#define CINCO 5

    Cada vez que se utilice la palabra CINCO será reemplazada en el momento de la compilación por el número 5.

    Otro ejemplo muy práctico es el de poner nombre a un fragmento de código usado frecuentemente. Este fragmento de código, puede ser por ejemplo, el que conmuta entre los dos bancos.

BSF OPTION,RP0

BCF OPTION,RP0

    Como cambiamos varias veces de banco a lo largo de un algoritmo, puede resultar más práctico ponerle un nombre.

#define BANCO1 BSF OPTION,RP0

#define BANCO0 BCF OPTION,RP0

    De este modo bastará con poner BANCO1 o BANCO0 para conmutar entre los dos bancos de memoria de manera que cada vez que se utilice la palabra BANCO1, en realidad se estará utilizando la instrucción BSF STATUS,RPO

    En el siguiente ejemplo:

#define salida PORTA,3

    No tendremos necesidad de recordar cual era la patilla de salida, sino que solo lo mencionaremos como salida. Cada vez que aparezca la palabra salida en el código, ésta será interpretada como PORTA,1 que es una instrucción válida. Podemos ponerlo a cero con la instrucción.

BCF salida

    En vez de tener que poner.

BCF PORTA,3

    Una cosa a tener en cuenta es que con la directiva INCLUDE, podemos prescindir del carácter almohadilla (#), pero en el caso de la directiva DEFINE, no.

    Esta directiva es muy util porque hace el código más fácil de leer y entender.

Directiva TITLE

    Esta directiva no sirve de mucho, pero será útil para aquellos que quieran que el compilador tenga en cuenta el título que le ha puesto a su código. Tiene la siguiente sintaxis:

TITTLE "Nombre del código"

    Este nombre aparecerá en los archivos .lst (listados) que cree el compilador.

Directivas IF…ELSE…ENDIF

    Algunos ensambladores permiten incluir o excluir partes del programa dependiendo de condiciones que existan en el tiempo de compilación.

    La forma típica es:

IF CONDICION

.

ELSE

.

ENDIF

Ejemplo:

SINK EQU 1 ; (cambiar por 0 en caso necesario)

IF SINK=1

BCF PORTA,0

ELSE

BSF PORTA,0

ENDIF

    En este caso el valor de SINK hará que el compilador utilice distintas instrucciones de código.

    Si la condición es verdadera en el tiempo de compilación, las instrucciones que están entre IF y ELSE se incluirán en el programa. Si la condición es falsa se incluirán en el programa las instrucciones entre ELSE y ENDIF.

    Los usos típicos son:

• Para incluir o excluir variables extras

• Para incluir código de diagnóstico en condiciones de testeo (DEBUG).

• Para permitir datos de distintos tamaños.

    Desgraciadamente, el ensamblado condicional, tiende a complicar la lectura del programa, por lo tanto, sólo debemos utilizarlo si es necesario.

Directiva MACRO

    Esta directiva resulta muy potente y a diferencia de la directiva #define se pueden crear macros más extensas, lo que nos evitará tener que ejecutar reiteradamente fragmentos de código idénticos. Cuando una macro es invocada, esta es copiada por el ensamblador en el lugar de la invocación dentro del código fuente. La macro se declara con la directiva MACRO, y termina con la directiva ENDM.

    Creación de una macro denominada activar:

activar macro

CLRF PORTA

BSF PORTB,2

endm

    Hemos creado una macro llamada activar de manera que en nuestro código cada vez que pongamos la palabra activar, el ensamblador la reemplazará por CLRF PORTA… etc. hasta el final de la macro que termina con la directiva ENDM (fin macro).

    Las macros permiten asignar un nombre a una secuencia de instrucciones de manera que son útiles cuando ocurren secuencias de instrucciones repetitivas. Luego se utiliza el nombre de la macro en el programa como si se usara la secuencia de instrucciones anterior.

    Las macros no son lo mismo que las subrutinas. El código de las subrutinas aparece una sola vez en un programa y la ejecución del programa salta a la subrutina. En cambio, el ensamblador reemplaza cada aparición del nombre de la macro con la secuencia especificada de instrucciones. Por consiguiente la ejecución del programa no salta a la macro como una subrutina.

    Ejemplo:

    Archivo "MULX10.ASM"

    Archivo "EJEMPLO1.ASM":

    Si ensamblamos "EJEMPLO1.ASM" notaremos que el listado final (EJEMPLO.LST) queda de la siguiente forma:

Problemas con las MACROS

    Con las macros se puede trabajar rápidamente, pero pueden resultaer poco eficientes. Veamos un error muy común al utilizar macros, en este caso se utiliza una macro denominada MOVFF:

MULX10 MACRO ;comienzo de la macro

MOVF AUX1,W ;Mueve contenido de un registro a otro

MOVWF AUX2 ;a través del acumulador

ENDM ;fin de la macro

    Porción de código:

MOVLW .1 ;TEMP=1

MOVWF TEMP

DECF TEMP,F ;Z se va a 1

BTFSS STATUS,Z ;salta si o si

MOVFF AUX1,AUX2 ;Macro

MOVWF PORTA

; …

    En la línea de la macro está el error porque los saltos (BTFSS) no pueden saltar macros. Las macros están compuestas por más de una instrucción, y el salto se producirá dentro de la misma.

    El código anterior con la macro incrustada sería:

MOVLW .1 ;TEMP=1

MOVWF TEMP

DECF TEMP,F ;Z se va a 1

BTFSS STATUS,Z ;salta si o si

MOVF AUX1,W ;líneas de anterior macro

MOVWF AUX2 ;

MOVWF PORTA

; …

    Otro tema importante, que se ilustra en este ejemplo, es que las macros pueden modificar registros (en este caso W) de forma que el programador podría no tener en cuenta.

    En el ejemplo anterior, PORTA se debería cargar con 1, que aparentemente era el valor de W, pero la macro lo ha modificado, lo que resulta en otro error.

Ejemplos de macros

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

; macros.asm ;

; "MACROS para 16F84" ;

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

callz macro subbrutina

btfsc STATUS,Z

call subrutina

endm

callnz macro subrutina

btfss STATUS,Z

call subrutina

endm

movff macro f2,f1 ;(atención, se destruye W)

movf f1,w

movwf f2

endm

movlf macro file,literal ;(atención, se destruye W)

movlw literal

movwf file

endm

;Atención, para usar estas macros ya debe estar activo el banco 1

CONF_PORTA macro dato

movlw dato

movwf TRISA

endm

CONF_PORTB macro dato

movlw dato

movwf TRISB

endm

;configurar Option Register:

CONF_OPTION macro dato

movlw dato

movwf OPTION_REG

endm

;configurar el registro de interrupciones:

CONF_INTCON macro dato

movlw dato

movwf INTCON

endm

SET_BANK_0 macro

BCF STATUS,RP0

endm

SET_BANK_1 macro

BSF STATUS,RP0

endm

;enable y disable all the mascarable interrupts (16F84):

EI macro

bsf INTCON,GIE

endm

DI macro

bcf INTCON,GIE

endm

#define iEnable EI

#define iDisable DI

;arrancar el timer:

RESET_TIMER macro

bcf INTCON,T0IF

endm

; inicializar timer antes de hacer RESET_TIMER para que arranque.

INIT_TIMER macro dato

movlw dato

movwf TMR0

endm

jmp macro salto

goto salto

endm

ret macro

return

endm

;Complemento a 1 de W:

comw macro

xorlw 0xff

endm

;Instrucciones de salto tipo Z80

jz macro _salto ;salta si zero

btfsc STATUS,Z

goto _salto

endm

jnz macro _salto ;salta si no zero

btfss STATUS,Z

goto _salto

endm

jc macro _salto ;salta si carry

btfsc STATUS,C

goto _salto

endm

jnc macro _salto ;salta si no carry

btfss STATUS,C

goto _salto

endm

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

; FIN

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

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Autor:

Omar Alejandro Palermo

Profesor – Escuela Municipal N° 5 Don Bosco – Mar del Plata