コンピュータ系実験Ⅲ 「ワンチップマイコンの応用」第２週目実験内容  LED点灯回路の制御プログラムの作成  MPLABを用いたノートPC上でのシミュレーション  実験書16ページ、図10の回路を用いて実機動作（課題３のみ）  PICのアセンブリ言語でのプログラミングここで少し先週の復習アセンブリ言語とは？  こういう感じのものです。 ORG BSF CLRF BCF CLRF MOVLW MOVWF ・・・・ 0 STATUS,RP0 TRISB STATUS,RP0 PORTB 55H PORTB アセンブリ言語とは？プロセッサが解釈可能な言語（機械語）を人間が理解可能な形にした低水準言語 ⇔高水準言語,高級言語 ex）C言語, Java  ニーモニックともいう  プロセッサごとに定義された命令を用いる   プロセッサによって言語仕様が異なる Ex) PICとPentiumでは全く異なる命令  PICでは35種類の命令を使用する（実験書45～ 49ページ）機械語とは？プロセッサが解釈可能な言語  ディジタル回路では０と１で表現される  下記の０と１の羅列がプロセッサでのなんらかの動作を示す  11000000000100 00000010001100 11000000010001 00011100001100 ・・・機械語とアセンブリ言語機械語を人間が理解可能な形にしたもの  命令を見れば大体の動作の予想がつく  機械語 11000000000100 00000010001100 11000000010001 00011100001100 ・・・アセンブリ言語 MOVLW 04H MOVWF 0CH MOVLW 11H ADDWF 0CH,W ・・・用語① アセンブル：アセンブリ言語で書かれたプログラムを機械語に変換すること  アセンブラ：アセンブリ言語を機械語に変換するプログラム  アセンブリ言語 MOVLW 04H MOVWF 0CH MOVLW 11H ADDWF 0CH,W アセンブル機械語 11000000000100 00000010001100 11000000010001 00011100001100 用語②  アセンブリ言語の動作を示す部分をオペコード、引数を示す部分をオペランドという ADDWF 0CH,W オペコードオペランドアセンブリ言語の特徴  メモリやレジスタなど、計算資源を直接扱う  C言語のような変数は存在しない  C言語などのように変数に対してコンパイラがメモリを割り当てたり、計算に使用するレジスタを決めてくれたりはしないプロセッサの構造（レジスタの数や用途など）を知らないとプログラミングできない  一般に高級言語で書いたプログラムよりも高速に動作する  PIC（PIC１６F84）上の資源  PIC上でプログラミングする際に使用する資源は以下の通りである（実験書７～８ページ）  プログラムメモリ：プログラムを格納するメモリ  レジスタファイル：動作設定やデータ格納用メモリ STATUSレジスタ  ポートの入出力設定、入出力  汎用レジスタなど   Wレジスタ（Working Register）：演算する際に一時保存用に使用するレジスタ PICの構造プログラムメモリ（EEPROM）演算処理部メモリ（レジスタファイル）入出力ポート PICの構造プログラムメモリプログラムカウンタ命令レジスタレジスタファイル MUX W レジスタ ALU 入出力ポート RA0～RA7 RB0～RB7 PICの構造プログラムメモリプログラムカウンタ命令レジスタレジスタファイル MUX W レジスタ ALU データバス入出力ポート RA0～RA7 RB0～RB7 PICの構造プログラムメモリプログラムカウンタプログラムバス命令レジスタレジスタファイル MUX W レジスタ ALU 入出力ポート RA0～RA7 RB0～RB7 PICの構造プログラムメモリプログラムカウンタ命令レジスタレジスタファイル MUX Wレジスタ ALU プログラムメモリのアドレスを生成するカウンタ入出力ポート RA0～RA7 RB0～RB7 PICの構造プログラムアドレスプログラムメモリプログラムカウンタ命令レジスタレジスタファイル MUX Wレジスタ ALU 入出力ポート RA0～RA7 RB0～RB7 プログラムバスを通って、命令が読み出される PICの構造プログラムメモリプログラムカウンタ命令レジスタレジスタファイル MUX Wレジスタ ALU 入出力ポート RA0～RA7 RB0～RB7 命令に従って、 ALUで処理が行われたり、レジスタファイルの内容が読み出されたりする PICの構造プログラムメモリプログラムカウンタ命令レジスタレジスタファイル MUX Wレジスタ ALU 入出力ポート RA0～RA7 RB0～RB7 命令に従って、 ALUで処理が行われたり、レジスタファイルの内容が読み出されたりする PICの構造プログラムメモリプログラムカウンタ命令レジスタレジスタファイル MUX Wレジスタ ALU 入出力ポート RA0～RA7 RB0～RB7 プログラムメモリ  ０番地１番地２番地３番地４番地 BSF CLRF BCF CLRF MOVLW ・・・  PIC16F84Aではプログラムメモリを 1024ワード分搭載 1000命令程度までのプログラムを書き込み可能プログラムカウンタで指定された番地の命令が読み出される・・・・・・・・・・・・  プログラムメモリ１０２３番地プログラムカウンタプログラムメモリ  ０番地１番地２番地３番地４番地 BSF CLRF BCF CLRF MOVLW ・・・  PIC16F84Aではプログラムメモリを 1024ワード分搭載 1000命令程度までのプログラムを書き込み可能プログラムカウンタで指定された番地の命令が読み出される・・・・・・・・・・・・  プログラムメモリ１０２３番地プログラムカウンタ０プログラムメモリ０番地１番地２番地３番地４番地 BSF CLRF BCF CLRF MOVLW ・・・プログラムカウンタの値は自動的に+１され、次の番地を指す・・・・・・・・・・・・  プログラムメモリ１０２３番地プログラムカウンタ１プログラムメモリ０番地１番地２番地３番地４番地 BSF CLRF BCF CLRF MOVLW ・・・プログラムカウンタの値は自動的に+１され、次の番地を指す・・・・・・・・・・・・  プログラムメモリ１０２３番地プログラムカウンタ２プログラムメモリ０番地１番地２番地３番地４番地 BSF CLRF BCF CLRF MOVLW ・・・プログラムカウンタの値は自動的に+１され、次の番地を指す・・・・・・・・・・・・  プログラムメモリ１０２３番地プログラムカウンタ３プログラムメモリ０番地１番地２番地３番地４番地 BSF CLRF BCF CLRF MOVLW ・・・  プログラムカウンタの値は自動的に+１され、次の番地を指すジャンプ命令はプログラムカウンタの値を書き換えることで実現される・・・・・・・・・・・・  プログラムメモリ１０２３番地プログラムカウンタ４レジスタファイル   0B番地 0C番地 0D番地 4E番地 4F番地・・・０番地１番地２番地・・・レジスタファイルもプログラムメモリと同様に、アドレスを指定することで、データの読み書きができる読み出し、書き込みのいずれであるかは命令によって決定される実験書13ページ参照・・・  レジスタファイル  PICの動作設定 0B番地 0C番地 0D番地  ステータス  外部との入出力 4E番地 4F番地・・・０番地１番地２番地・・・０番地から0B番地まではSpecial Function Register （SFR）と呼ばれ、用途が決まっている・・・  0D番地 4E番地 4F番地・・・０C番地から4F番地０番地１番地までは汎用レジスタ２番地であり、プログラム実行中の一時データなどの保存に使用 0B番地する 0C番地・・・  ・・・レジスタファイル PICでのプログラミング   Wレジスタにレジスタファイルの値を読み出す（または直値をロード）その値とレジスタファイルの値（または直値）で演算  レジスタファイル Wレジスタ ALU：Arithmetic Logic Unit 各種演算をするブロック ALU 例）  04H 11H ０４Hを０CH番地にロードし、その値と１１Hを加算するレジスタファイルプログラム MOVLW 04H MOVWF 0CH MOVLW 11H ADDWF 0CH,W 04H Wレジスタ 04H 15H 11H ALU 15H 04H 11H 実験手順 1. サンプルプログラム１（19ページ）を21ページの操作に従って動かしてみる 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 先週、追加課題で動かしている人はやらなくてOK サンプルプログラム２（23ページ）を動かし、23ページの表を埋める→ TAのチェックサンプルプログラム２を参考に、課題１を解く→ TAのチェックサンプルプログラム３（26ページ）を動かしてみるサンプルプログラム３を参考に、課題２を解く→ TAのチェックサンプルプログラム４（29ページ）を動かしてみるサンプルプログラム４を参考に、課題３を解く → TAのチェック課題３を先週作成したボード（16ページ図10）で動かす → TAのチェックサンプルプログラムについて①  サンプルプログラムの最初の辺りの行はPIC の動作設定や初期化のコード（最初の３行はファイルの読み込み等）ここがプログラムの ORG 0 0番地であることを示す MAIN BSF STATUS,RP0 この３行で CLRF TRISB PORTBの BCF STATUS,RP0 入出力を設定 CLRF PORTB PORTBの初期化サンプルプログラムについて②  プログラム中のTRISBはレジスタファイル中のSFRのTRISBレジスタのこと  PORTBの入出力の設定を行う  これに関しては翌週解説サンプルプログラムについて③  プログラム中のPORTBはレジスタファイル中のSFRのPORTBのこと  PICのRB0～RB7（実験書5ページ図2参照）に対応する  例）PORTBを出力に設定した状態でPORTBの値を11110000とすると、RB0～RB3には0が出力され、RB4～RB7には１が出力される  今回の回路だと、１が出力されたRB4～RB7に接続されたLEDが点灯する初期化部分で初出の命令 BSF （Bit Set File register）  BCF （Bit Clear File register）  CLRF （CLeaR File register）  PICの命令③ ビット操作命令 -BSF  BSF （Bit Set File register）  ファイルレジスタの指定したビット（０オリジン）を１にする  例） BSF 0CH, 4  0CH番地の値の4ビット目を１にする  0CHに00000000が格納されていたとすると 00010000となる  指定可能なビットは０～７ PICの命令③ ビット操作命令 -BCF  BCF （Bit Clear File register）  ファイルレジスタの指定したビットを０にする  例） BCF 0CH, 4  0CH番地の値の4ビット目を０にする  0CHに11111111が格納されていたとすると11101111となる  指定可能なビットは０～７  BSF, BCF以外にもビット判定（指定したビットが０か１か）をして、分岐する命令も存在する PICの命令④ 初期化命令 -CLRF  CLRF （CLeaR File register）  指定したファイルレジスタの値を０にする  例）CLRF 0CH → 0CH番地の値が00H（00000000）になる  CLRF以外にもWレジスタを初期化する命令などが存在するサンプルプログラムについて④  サンプルプログラム３ではループ（繰り返し）を伴うコードが書かれている LOOP RLF DECFSZ GOTO MOVF 0CH, F 0DH LOOP 0CH, W サンプルプログラム３で初出の命令 RLF （Rotate Left File register through carry）  DECFSZ （DECrement File register, Skip of Zero）  GOTO  PICの命令⑥ シフト命令  RLF （Rotate Left File register through carry）  ファイルレジスタの内容を１bit左シフトする  7bit目はCarry（桁上がり）にシフトされる   Carryの実体はSTATUSレジスタのCarryビット当然、逆方向のシフト命令も存在する７６５４３２１０ C ０１１００１１００１１００１１００１ PICの命令⑤ 条件分岐命令  DECFSZ （DECrement File register, Skip of Zero）  指定したファイルレジスタの値から１を引いて（デクリメント）、その結果が０ならば次の命令をスキップする（１つ後の命令を実行する）  ０でないならば、次の命令を実行する  DECFSZ以外にもビット判定命令などで同様の動作をする命令も存在する PICの命令⑦ ジャンプ命令  GOTO  指定した番地（プログラムアドレス）に無条件分岐する  例） GOTO LOOP → LOOP（ラベル）に分岐する  分岐できる範囲は000H～7FFHの間 DECFSZの例 0DH番地に３が格納されているとする  下図では矢印で示した命令を実行しているものとする  0DH番地の値 LOOP RLF DECFSZ GOTO MOVF 0CH, F 0DH LOOP 0CH, W ０１３２サンプルプログラムについて⑤  サンプルプログラム４の最初 GPR_1 EQU 0CH GPR_2 EQU 0DH GPR_3 EQU 0EH  は、“0CHという値にGPR_1という別名を付けますよ” という意味（GPR_2, GPR_3も同様）上記の場合、以下のコードは同じ意味を持つ  MOVWF GPR_1  MOVWF 0CH サンプルプログラム４で初出の命令 CALL （CALL subroutine）  COMF （COMplement File register）  NOP （No OPeration）  RETURN （RETURN from subroutine）  PICの命令⑧ サブルーチンコール  CALL （CALL subroutine）  指定したサブルーチンにジャンプする  GOTO命令と異なる点はRETURN命令と組み合わせることで、サブルーチンの呼び元に戻ることができる点  例） CALL TIMER → TIMERというサブルーチンに飛ぶ  このTIMERはラベルであるが、直接サブルーチンのプログラムアドレスを数値で指定することも可能  例） CALL 0FFH → 0FFH番地から始まるサブルーチンに飛ぶ PICの命令⑧ サブルーチンコール  RETURN （RETURN from subroutine）  CALLで呼び出されたサブルーチンから、CALL の呼び出し元に戻る（CALL命令の次の命令に飛ぶ） PICの命令⑨ ビット反転命令  COMF （COMplement File register）  正確にはFile registerの値の（１の）補数（Complement）をとる命令  実行すると、指定したFile registerの値のビットが全て反転する  例） 0CH番地に11110000が格納されているとする COMF 0CH とすると、0CH番地の値は00001111になる PICの命令⑩ 何もしない命令  NOP （No OPeration）  その名の通り、何もしない命令  今回のように時間を計る場合など、用途は様々サンプルプログラムについて⑥  サンプルプログラム４の流れを以下に示すメインルーチン MAIN ・・・ ;===================== MOVLW 55H LOOP MOVWF PORTB CALL TIMER COMF PORTB, W ・・・・タイマサブルーチン・・・ TIMER ・・・ RETURN 実験書45～49ページの見方命令とその意味 ADDWF : ADD W and F（Wレジスタとファイルレジスタの加算）書式 : ADDWF 動作 : W ← W + f （d = 0（W）） f ← W + f （d = 1（F）） f, d アセンブリ言語で記述する際の書式 W : Wレジスタ f : ファイルレジスタ（７bit：00h～7Fh） d : 結果の格納先（０（W） or １（F）） PIC内部の動作この命令を実行したことによって影響するフラグ : C, DC, Z 影響を受けるステータスレジスタのビットマシン語： 00 0111 ｄｆｆｆｆｆｆｆマシン語に変換した際のビット列例： MOVLW 44H ・・・・； Wレジスタに44hを書き込むプログラム例プログラミング時の注意事項   Wレジスタの値に入っている値を把握するアルファベットで始まるアドレス、値には０を付ける  AH → 0AH  CH → 0CH    扱っている値がアドレスなのか数値なのか認識することアセンブル時にエラーが出た場合は、TAを呼ぶ前にエラーコードを読み、自分で原因追求をしてみること（実験書25ページ）プログラム中にコメント以外で全角文字（全角スペースも含む）を入れないこと作業中の注意  実験中は立ち歩かないこと  立ち歩く用件がある場合はTAに伝えてから PICライタに関して  PICライタを取り外すときは必ずPICライタの電源を落としてからにすること  Windowsがブルースクリーンになって、落ちることがあります  MPLABも落としておくと、より安全です