応用情報処理Ⅰ

応用情報処理Ⅰ
アセンブラの基礎
ＰＩＣ１６Ｆ８４Ａの
内部構造
ごちゃごちゃしているが、
ざっと把握するとよし。
プログラムする側からとっ
て重要なのはフラッシュプ
ログラムメモリ（ＦＰＲ）と
ワーキングレジスタ（Wreg)
初期設定等やＩ/Oの入出
力のためのＦＳＲも大事か
も
フラッシュプログラムメモリ
アセンブラされたＨＥＸ
ファイルの内容がここに
ストアされる
１０２４命令を格納可能
（１命令１４ビット）
ワークレジスタ
（Ｗｒｅｇ）
計算動作の結果の一
時的保管や演算。
他のレジスタからコピー
したり他のレジスタへコ
ピーする。
コピー先がＩ/Oポートで
あれば、ポート値を読
み書きできる。
ＲＡＭ
ＳＦＲ(Special Function
Register)や
ＧＰＲ(General Purpose
Register)からなる。
ＳＦＲではＰＩＣの設定やＩ/Ｏ
読み書きなどの機能が、まと
められている。
ＧＰＲを個人用レジスタ（変
数）として使える
SFRレジスタの構造
• SFR(Specifial Function Register)は
PICのI/Oポートの設定や状態を設定
したり保持できる特別用途のメモリで
ある。
• SFRはバンク０とバンク１から構成さ
れている。必要に応じて、バンクを切
り替え、必要なメモリにアクセスする。
• メモリにはこちらが書き込んでPICの
動作条件を設定するもの、PICの動
作の結果が反映され、該当メモリの
中身を読むという、両方の用途があ
る。
初期設定１
LIST P=PIC16F84A;
INCLUDE "P16F84a.INC" ;標準ヘッダ定義ファイルのインクルード
CNT1 EQU 0CH
;タイマ用変数
・・・・・・・・・・・・
初期設定２
ORG
MAIN
BSF
CLRF
CLRF
BCF
0
STATUS,RP0 ;バンク１へ切り替え
TRISA
;TRISAをクリア
TRISB
;TRISBをクリア
STATUS,RP0 ;バンク０に戻す
前処理
MOVLW 03H
MOVWF PORTA
;8列LEDを出力先に選択
メインループ
MAINLP
MOVLW 0FH
MOVWF PORTB
CALL TIMER
・・・・・・・・・・・・
GOTO MAINLP
;ポートBに出力
;少し待つ
タイマールーチン
TIM10 MOVLW 0F9H
MOVWF CNT1
TIMLP1 NOP
・・・・・・・・・・・・
RETURN
END
;1
;1+1=2
P16F84Aの中身
;----- Register Files-----------------------------------------------------INDF
TMR0
PCL
STATUS
FSR
PORTA
PORTB
EEDATA
EEADR
PCLATH
INTCON
OPTION_REG
TRISA
TRISB
EECON1
EECON2
EQU
EQU
EQU
EQU
EQU
EQU
EQU
EQU
EQU
EQU
EQU
H'0000'
H'0001'
H'0002'
H'0003'
H'0004'
H'0005'
H'0006'
H'0008'
H'0009'
H'000A'
H'000B'
EQU H'0081'
EQU H'0085'
EQU H'0086'
EQU H'0088'
EQU H'0089'
;----- STATUS Bits -------------------------------------------------------IRP
RP1
RP0
EQU H'0007'
EQU H'0006'
EQU H'0005'
初期設定１
「定数」の定義
LIST P=PIC16F84A
;
INCLUDE "P16F84a.INC" ;標準ヘッダ定義
ファイルのインクルード
; 変数レジスタの定義
CNT1 EQU
CNT2 EQU
CNT3 EQU
0CH
0DH
0EH
;タイマ用変数
;タイマ用変数
;タイマ用変数
GPRレジスタの構造
• アドレス0Chから4FhはGPR（General
Purpose Register）と呼ばれ、ユーザ
は変数などにつかうことができる。
• サンプルプログラムでは、0Ch、0Dh、
0Ehをタイマーカントルーチン用変数
として使用している。
ＣＮＴ１ＥＱＵ０Ｃｈ
ＣＮＴ２ＥＱＵ０Ｄｈ
ＣＮＴ３ＥＱＵ０Ｅｈ
• プログラムを格納するレジスタではな
いので注意。
初期設定２
ORG 0
MAIN
BSF
CLRF
CLRF
BCF
I/Oポートの切り替え
STATUS,RP0 ;バンク１へ切り替え
TRISA
;TRISAをクリア
TRISB
;TRISBをクリア
STATUS,RP0 ;バンク０に戻す
SFRレジスタの構造
• 例えばSTATUSレジスタをいじる時には、
SFRがバンク０になっていてもバンク１
になっていても可能である。
• これに対し、TRISAを操作するには、
SFRがバンク１の状態になっていないと
いけない。
• 同様に、PORTAをSFRがバンク０の状
態になっている必要がある。
• メモリにはこちらが書き込んでPICの動
作条件を設定するもの、PICの動作の
結果が反映され、該当メモリの中身を
読むという、両方の用途がある
SFRレジスタの構造
• 実は、TRISA(８ビット）は、PORTA（８
ビット）の対応する各I/Oを「入力にす
るか」「出力にするか」を定める。
• このため、PORTAを出力にするか入
力にするかは、まずバンク１に切り替
え、TRISAをいじる必要がある。
• この後で、バンク０に切り替え、
PORTAから実際に入出力をおこなう
ことができる。
• PORTBについても同じである。
SFRレジスタの構造
• サンプルプログラムの前処理
BSF STATUS,RP0
;バンク１へ切り替え
CLRF TRISA
;TRISAをクリア
CLRF
TRISB
;TRISBをクリア
BCF
STATUS,RP0
;バンク０に戻す
• バンクの切り替えはSTATUSレジス
タのビット０を操作しておこなう。
STATAUSレジスタは、両方のバンク
からアクセス可能なので、まずバン
ク１に切り替え、TRISAをいじり、
PORTA出力専用にしている。
• このあと、再びSTATUSレジスタをい
じり、バンクを０に戻し、PORTA、
SFRレジスタの構造
• レジスタへのアクセスは、本来はアド
レスでやるべきだが、アドレスに別名
がつけられていて、アクセスしやすく
なっている。
• 例えば、
BSF STATUS,RP0
では、STATUSは03hに、RP０は０に変
換され、結局
BSF ０３ｈ、０
が実行される。
• 別名はファイル”PIC16F84A.h"内で
定義されている。
前処理
８列LEDを出力先に選択
MOVLW 03H
MOVWF PORTA
;8列LEDを出力先に選択
MOVLW 0３H
• 値Ｏ３Ｈをワーキングレジストリ格納する。
０３Ｈ
ワーキングレジスタ
MOVＷＦＰＯＲＴA
• ワーキングレジスタの内容をＰＯＲＴAにコピーする。
• 実際にはＰＯＲＴA＝０５Ｈ（ＳＦＲレジストリのアドレス０５Ｈ）
• ＰＯＲＴAは「８ビットとも出力」に設定されているので、対応する８つ
のピンがＯＮ/ＯＦＦされる
ワーキングレジスタ
ワーキングレジスタ
ＰＯＲＴA
ポートＡの役割
• ポートＡは受け取った数値によって、ポートＢの出力を切り替える。
• 数値
• 数値
• 数値
• 数値
００
０１
１０
１１
－＞７セグ左側
－＞７セグ右側
－＞サイコロ
－＞８列ＬＥＤ
メイン処理の説明
• 中核の処理は
ＭＡＩＮＬＰ
MOVLW 0FH
MOVWF PORTB
CALL TIMER
・・・・・・
ＧＯＴＯＭＡＩＮＬＰ
である。
MOVLW 0FH
• 値ＯFＨをワーキングレジストリ格納する。
０ＦＨ
ワーキングレジスタ
MOVＷＦＰＯＲＴＢ
• ワーキングレジスタの内容をＰＯＲＴＢにコピーする。
• 実際にはＰＯＲＴＢ＝０６Ｈ（ＳＦＲレジストリのアドレス０６Ｈ）
• ＰＯＲＴＢは「８ビットとも出力」に設定されているので、対応する８つ
のピンがＯＮ/ＯＦＦされる
ワーキングレジスタ
ワーキングレジスタ
ＰＯＲＴＢ
SFRレジスタの構造
• 実は、TRISA(８ビット）は、PORTA（８
ビット）の対応する各I/Oを「入力にす
るか」「出力にするか」を定める。
• このため、PORTAを出力にするか入
力にするかは、まずバンク１に切り替
え、TRISAをいじる必要がある。
• この後で、バンク０に切り替え、
PORTAから実際に入出力をおこなう
ことができる。
• PORTBについても同じである。
CALL
TIMER
• サブルーチン TIMER を呼び出す。
• 実際には現在の処理位置を保存し、ＴＩＭＥＲラベルに処理位置が移
る。ただし、TIMERの処理が終わったら、ＲＥＴＵＲＮ命令で元の処理
位置に戻るようになっている。
プログラムカウン
タ（ＰＣ）とスタック
ＰＣ
現在どの命令を
実行しているか
スタック
サブルーチン（ＣＡ
ＬＬ命令など）を使
う場合、どの命令
に戻ればよいか
プログラム実行時のアドレス変化
ＧＯＴＯＭＡＩＮＬＰ
• ラベルＭＡＩＮＬＰに行け。
• 実際にはプログラムカウンタにＭＡＩＮＬＰのアドレスをいれる。
MOVLW ドローン（配送便イメージ）
• 商品「ドローン」を配送ボックスに入れる。
MOVWF 山田
（配送便イメージ）
• 配送ボックスの中身を「アドレス」山田に配送する。
• 実際の「アドレス」を記述すると面倒なので、「アドレス」の別名を使っ
ている。
山田
EQU
東京都中野区中野６丁目
• ＭＯＶＷＦ山田は実際にはMOVWF 東京都中野区中野６丁目と
解釈されるわけである。
ＣＡＬＬ休憩処理
（配送便イメージ）
• 現在の処理を中断し、（中断した処理を覚えておけ）、休憩時間処理
を実行せよ。
• ブラックな会社では休憩時間処理も仕事の一部である。
ＧＯＴＯ配送処理（配送便イメージ）
• 配送処理に行け。
配送会社イメージだとこーなる
配送処理
MOVLW ドローン
MOVWF 山田
CALL 休憩処理
MOVLW パソコン
MOVWF 山田
CALL 休憩処理
・・・・・・
ＧＯＴＯ配送処理
ＰＯＲＴB の役割
• 住所山田＝東京都中野区中央は実際には運び屋で、届いた荷物を
電車の荷だなに置いておく。
• 実際にどこ商品が伝わるかは、中野駅の状態による
前処理の説明（運送会社イメージ）
ＭＡＩＮ
←ラベル（実は一回も使われない）
「命令：東西」を配送ボックスに入れる。
配送ボックスの内容を中野駅に届ける
ポートＡの役割（運送会社イメージ）
• 中野駅は受け取った命令文書によって、電車の行き先をきりかえる。
• 命令：中上
• 命令：中下
• 命令：東西
• 命令：総武
－＞中央線上がり
－＞中央線下り
－＞東西線
－＞総武線
ＴＩＭＥＲルーチン
DECFSZ命令
DECFSZ CNT3,F
•
•
アドレスＣＮＴ３に格納されている数値を１引け。
さらに、もし結果が０であれば次の命令を飛ばせ。
ＴＩＭＥＲルーチン
TIMER MOVLW 5
MOVWF CNT3
;100msec* 5(about)
アドレスＣＮＴ３に５をいれろ。
TIMLP3 CALL TIM100
DECFSZ CNT3,F
GOTO TIMLP3
無限ループのなかでサブルーチンTIM100を呼び出している。ＤＥＣＦＳＺＣＮＴ３で１ルー
プごとにアドレスＣＮＴ３の値を１つづ引いている
RETURN
ＴＩＭＥＲルーチン
TIMER MOVLW 5
MOVWF CNT3
TIMLP3 CALL TIM100
;100msec* 5(about)
DECFSZ CNT3,F
GOTO TIMLP3
RETURN
• 一言でいうと、ループごとにアドレスＣＮＴ３が保持している数値が減って
いき、これが０になったとき、次のＧＯＴＯ命令が飛ばされる。
すなわち、５回、サブルーチンＴＩＭ１００を呼び出している。
ＴＩＭ１００ルーチン
TIM100 MOVLW
0F9H
MOVWF CNT2
TIMLP2 CALL TIM10
;0.4msec* 249(about)
;2+(999+2+3)*249-1=249997
DECFSZ CNT2,F
GOTO
TIMLP2
RETURN
• 一言でいうと、ループごとにアドレスＣＮＴ２が保持している数値が減って
いき、これが０になったとき、次のＧＯＴＯ命令が飛ばされる。
すなわち、０Ｆ９Ｈ＝２４９回、サブルーチンＴＩＭ１００を呼び出している。
ＴＩＭ１００ルーチン
TIM10 MOVLW 0F9H
MOVWF CNT1
TIMLP1 NOP
DECFSZ CNT1,F
GOTO TIMLP1
RETURN
;1
;1+1=2
;1+1+ 2= 4
;2+4*249-1=997
• 一言でいうと、ループごとにアドレスＣＮＴ１が保持している数値が減っていき、こ
れが０になったとき、次のＧＯＴＯ命令が飛ばされる。
一方、ＮＯＰ命令は何もしない命令で、他のサブルーチンを呼
び出していない。
両方の７セグをコントロールするには？
これまで、
１．ポートAに値をセットして７セグを出力先に指定する
ループ
２．ポートBに値をセットして７セグに好みのパターンを表示
３．時間待ち
ループに戻す
とやってきた。では２つの７セグを同時にコントロールするには？
両方の７セグをコントロールするには？
案１：ループ内でポートAによる出力先切り替えをやってしまう
ループ
１．ポートAに値をセットして７セグNO１を指定する
２．ポートBに値をセットして７セグに好みのパターンを表示
３．時間待ち
４．ポートAに値をセットして７セグＮＯ２を指定する
５．ポートBに値をセットして７セグに好みのパターンを表示
６．時間待ち
ループ終わり
うまくいくか？
両方の７セグをコントロールするには？
案２：タイマー内で表示をやってしまう
TIMER MOVLW 5
MOVWF CNT3
;100msec* 5(about)
TIMLP3 CALL TIM100
ポートAに値をセットして７セグNO！を指定する
ポートBに値をセットして７セグに好みのパターンを表示
ポートAに値をセットして７セグを指定する
ポートBに値をセットして７セグに好みのパターンを表示
DECFSZ CNT3,F
GOTO TIMLP3
RETURN
うまくいくか？
使えそうな命令
MOVF アドレス,f
アドレスアドレスの値をワーキングレジスタに書き込む
MOVF CNT3,f
アドレスCNT3に保存されている値をワーキングレジス
タに書き込む

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