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Forum: GCC AVR - Bitverschiebung

Autor: Henning Achter (Firma IAP) (wischmopp)
Datum: 30.06.2008 12:23

Hallo zusammen.
Vorweg: Ich bin ziemlicher Anfänger, was das Programmieren mit Embedded
Systems angeht.
Ich habe meinen Atmega32 über I2C mit einem PCF8574 verbunden. Hinter
diesem sitzt eine Matrix Tastatur, die ich abfragen will. Ausgabe
erfolgt auf LC-Display

Hier erstmal ein kleiner auszug aus dem Code:
int main (void)
{
  lcd_init();
  
  delay_s(1);
  
  lcd_on();
  
  twi_init(72);
  
    
  while(1)
  {
  
    for (int i=0; i<4; i++)
    }
    twi_m_start(32, TW_WRITE);
    twi_m_write(254 << i);
        
    twi_m_start(32, TW_READ);
    int j = twi_m_read();
    
    switch(j)
    {
      case 190:
        lcdxy(0,1);
        printf("1");
        break;
      
      case 222:
        lcdxy(0,1);
        printf("2");
        break;
        
      case 238:
        lcdxy(0,1);
        printf("3");
        break;  
      
      case 189:
        lcdxy(0,1);
        printf("4");
        break;
      
      case 221:
        lcdxy(0,1);
        printf("5");
        break;
        
      case 237:
        lcdxy(0,1);
        printf("6");
        break;
      
      case 187:
        lcdxy(0,1);
        printf("7");
        break;
      
      case 219:
        lcdxy(0,1);
        printf("8");
        break;
        
      case 235:
        lcdxy(0,1);
        printf("9");
        break;
    }
  }
      }
  


Ich muss im Prinzip 4x abfragen bis ich alle Reihen der Matrix einmal
auf 0 gesetzt habe. Der Wert der bei tw_m_write() übergeben wird ist
int. Ich habe das Problem, wenn ich die 254(1111 1110) nach 1 links <<
shifte, er von rechts wieder mit Nullen auffüllt (1111 1100). Konnte ich
ja am PCF auch nachmessen. Ich möchte aber, dass es nach einem 254 << 1
so aussieht: (1111 1101). Jetzt meine Frage, wie kann ich das
realisieren? Wie lautet der Befehl dafür? Für Antworten wäre ich  sehr
dankbar. Das, was ich suche, ist doch doch ein Rotate through Carry
oder?

Gruß Henning
Autor: Sven Pauli (haku) Benutzerseite
Datum: 30.06.2008 12:28

Mir ist davon ab noch ne Katastrophe aufgefallen:
twi_m_write(254 << i);

Des ist kacke, weil du um ne Variable schiebst (i), der AVR sowas aber
nicht von Haus aus kann. Speicher lieber die 254 in ne Variable und
schieb in jedem Durchlauf um eins nach links.
Autor: Stefan "stefb" B. (stefan) Benutzerseite
Datum: 30.06.2008 13:04

Henning Achter wrote:

> Das, was ich suche, ist doch doch ein Rotate through Carry
> oder?

Hast du schon im AVR 8-Bit Instruction Set
(http://www.atmel.com/dyn/resources/prod_documents/...)
nachgesehen, ob es sowas wie ein Rotate through Carry gibt? Mir fallen
da die ROL und ROR Instruktionen auf...

Du könntest diese Befehle in (avr-gcc) C mit Inline Assembler machen.
http://www.roboternetz.de/wissen/index.php/Inline-...
http://www.nongnu.org/avr-libc/user-manual/inline_asm.html

Oder in C nachstellen, also aktuelles MostSignificantBit MSB in Variable
carry merken, Shiften (<<) und carry als LeastSignificantBit LSB
dazuodern.
Autor: Henning Achter (Firma IAP) (wischmopp)
Datum: 30.06.2008 13:18

ja der ROL steht für Rotate throug Carry. Nur habe ich im Stillen
gehofft, dass ich das Problem mit C lösen kann. Ich kenne mich mit
Assembler nicht wirklich gut aus. :)

Aber werd mir deine Links mal verinnerlichen. danke schonmal

@Sven pauli.

Die Variable i ist bei jeden Duchlauf eins größer und das klappt auch
einwandfrei so, habs nachgemessen mit einem Oszi. Nur die
Bitverschiebung ist keine zyklische, sondern eine arithmetische.
Autor: Sven Pauli (haku) Benutzerseite
Datum: 30.06.2008 13:21

Henning Achter wrote:
> @Sven pauli.
>
> Die Variable i ist bei jeden Duchlauf eins größer und das klappt auch
> einwandfrei so, habs nachgemessen mit einem Oszi. Nur die
> Bitverschiebung ist keine zyklische, sondern eine arithmetische.

Du verstehst das falsch. Natürlich funktioniert das, aber schau dir mal
an, welchen riesen Code der Compiler draus macht.

Wenn du immer nur um 1 (eben um eine Konstante) schiebst, gibt das im
Code dann genau eine "lsl"-Instruktion. Wenn du um "i" schiebst, gibts
im Code ne Schleife, die "i"-Mal ausgeführt wird, und das ist total
ineffizient und in deinem Fall auch unnötig.
Autor: Henning Achter (Firma IAP) (wischmopp)
Datum: 30.06.2008 13:25

ok, das hast du natürlich recht. Darüber hab ich auch ehrlich gesagt
nicht nachgedacht. Ich wollte, dass es zumindest erstmal läuft und mich
dann um die Effienz kümmern. Habs aber nun geändert. danke :)
Autor: Jörg X. (Gast)
Datum: 30.06.2008 13:29

Eine leserliche C-Variante wäre sowas:
mask = 0x01
//...
for (int i=0; i<4; i++)
{
  //...
  twi_m_write( ~mask); ("~" bzw "com" geht in einem Asm-Befehl)
  // ...
  mask <<=1;
//...
}
Außerdem sind die ganzen Dezimalzahlen sehr verwirrend, ich würde auf
Jeden Fall die I2C-Adresse 'rausziehen' ("#define PCF8574 0x20" o.ä.)
und die case's zumindest in hex darstellen (0xbe, 0xde, 0xee...) oder
sogar binär...
(und den "case default:" einbauen).

hth. Jörg
Autor: Henning Achter (Firma IAP) (wischmopp)
Datum: 01.07.2008 11:02

ich bin nochmal erstmal danke für die zahlreichen Antworten.

Habe es mal mit asm volatile versucht. hier mal der code nur als
Prinzip.
int main (void)
{
  lcd_init();
  
  lcd_on();
  
  unsigned int i = 254;
  
  printf("%i", i);
  
  for (int j=0; j<3; j++)
  {
    delay_s(2);
  
    dspclr();

    asm volatile ("rol %0":"=r" (i));
  
    printf("%i", i);
  }
}


Als Ergebnis erhalte ich jedoch meiner Meinung nach immernoch eine
logische Bitverschiebung.
Beispiel 254 (1111 1110)
1. Shift 1111 1100 und nicht 1111 1101
2: Shift 1111 1000 und nicht 1111 1011
usw.

Stimmt da etwas mit der Syntax nicht in dem asm Befehl?

Danke im Voraus.

Gruß Henning
Autor: Johannes M. (johnny-m)
Datum: 01.07.2008 11:09

rol verschiebt den Wert im Register um eine Stelle nach links. Dabei
wird das, was grad (in diesem Fall wohl eher zufällig) im Carry-Flag
steht, von hinten in das Register reingeschoben und das MSB wird ins
Carry-Flag geschoben. Es ist sehr unwahrscheinlich, dass nach einem
printf-Aufruf im Carry für den nächsten Schiebevorgang noch der alte
Zustand steht...

Ich würde es ohne das Inline-Assembler-Zeugs machen. Das Carry-Flag kann
man in C auch abfragen. Ist ein recht gewöhnliches Bit im SREG.
Autor: Stefan Ernst (sternst)
Datum: 01.07.2008 11:10

> Stimmt da etwas mit der Syntax nicht in dem asm Befehl?

Nein, was nicht stimmt, ist dein Verständnis von "rotate through carry".
Was links raus fällt landet im Carry, und rechts wird nachgeschoben, was
vorher im Carry war.
Autor: Johannes M. (johnny-m)
Datum: 01.07.2008 11:13

variable = (variable << 1) | (SREG & 1);
könnte klappen. Wäre die einfachste und kürzeste Methode.

Aber besser ins Listing schauen, ob der Compiler nicht noch irgendeinen
Carry-Flag-beeinflussenden Befehl dareinschiebt.

Wenn Du auf Nummer sicher gehen willst, dann besser so:
variable = (variable << 1) | (variable & 0x80) ? 1 : 0;
...oder so ähnlich.
Autor: Karl heinz Buchegger (kbuchegg) (Moderator)
Datum: 01.07.2008 11:14

Je nachdem wie zeitkritisch das Ganze ist, könnte man
auch eine reine C-Lösung ins Auge fassen:
   tmp = i & 0x80;
   i <<= 1;
   if( tmp )
     i |= 0x01;
Autor: Karl heinz Buchegger (kbuchegg) (Moderator)
Datum: 01.07.2008 11:17

Johannes M. wrote:
>
> variable = (variable << 1) | (SREG & 1);
> 
> könnte klappen.

Streng genommen hast du keine Garantie, dass der Compiler das
so umsetzt wie du es erwartest. Der Compiler darf durchaus
(SREG & 1 ) berechnen noch ehe er Code für (variable << 1)
generiert.

Dann schiebst du wieder irgendein Bit hinein
Autor: Johannes M. (johnny-m)
Datum: 01.07.2008 11:18

Karl heinz Buchegger wrote:
> Streng genommen hast du keine Garantie, dass der Compiler das
> so umsetzt wie du es erwartest. Der Compiler darf durchaus
> (SREG & 1 ) berechnen noch ehe er Code für (variable << 1)
> generiert.
>
> Dann schiebst du wieder irgendein Bit hinein
Das ist natürlich richtig. Also besser in zwei Schritten. Und in jedem
Fall ins .lss schauen, was der wirklich draus macht.
Autor: Johannes M. (johnny-m)
Datum: 01.07.2008 11:22

Johannes M. wrote:
>
> variable = (variable << 1) | (variable & 0x80) ? 1 : 0;
> 
> ...oder so ähnlich.
Oder:
variable = (variable << 1) | ((variable & 0x80) && 1);
Autor: Stefan Ernst (sternst)
Datum: 01.07.2008 11:26

Karl heinz Buchegger wrote:
> Johannes M. wrote:
>>
>> variable = (variable << 1) | (SREG & 1);
>> 
>> könnte klappen.
>
> Streng genommen hast du keine Garantie, dass der Compiler das
> so umsetzt wie du es erwartest. Der Compiler darf durchaus
> (SREG & 1 ) berechnen noch ehe er Code für (variable << 1)
> generiert.
>
> Dann schiebst du wieder irgendein Bit hinein

In diesem Fall holt er zumindest vorher das SREG, klappt also nicht:
+00000074:   B78F        IN      R24,0x3F         In from I/O location
+00000075:   0F99        LSL     R25              Logical Shift Left
+00000076:   7081        ANDI    R24,0x01         Logical AND with immediate
+00000077:   2B98        OR      R25,R24          Logical OR
Autor: Henning Achter (Firma IAP) (wischmopp)
Datum: 01.07.2008 11:51

Vielen Dank erstmal,
tmp = i & 0x80;
   i <<= 1;
   if( tmp )
     i |= 0x01;
und
variable = (variable << 1) | ((variable & 0x80) && 1);

funktionieren.
Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
Datum: 01.07.2008 12:20

Stefan Ernst wrote:

> In diesem Fall holt er zumindest vorher das SREG, klappt also nicht:
>
> +00000074:   B78F        IN      R24,0x3F         In from I/O location
> +00000075:   0F99        LSL     R25              Logical Shift Left
> +00000076:   7081        ANDI    R24,0x01         Logical AND with
> immediate
> +00000077:   2B98        OR      R25,R24          Logical OR
> 

Wie bekommt man so ausführliche Assembler Listings mit dem AVR-GCC? ;)
Autor: Stefan Ernst (sternst)
Datum: 01.07.2008 12:25

Simon K. wrote:

> Wie bekommt man so ausführliche Assembler Listings mit dem AVR-GCC? ;)

Das stammt aus dem Disassembler-Fenster des AVR-Studio-Debuggers. ;-)
Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
Datum: 01.07.2008 13:00

Stefan Ernst wrote:

> Das stammt aus dem Disassembler-Fenster des AVR-Studio-Debuggers. ;-)

Besonders ,,nützlich'' finde ich immer die letzte Spalte...  Sie hätten
den Platz wirklich sinnvoller nutzen können, bspw. um für Adressen die
symbolischen Namen anzuzeigen (sofern bekannt) oder bei relativen
Sprüngen das Sprungziel auszurechnen.  Wer nicht weiß, dass "ANDI"
ein "Logical AND with" ist, dem wird auch der Kommentar beim Lesen
kaum noch helfen.
Autor: Stefan Ernst (sternst)
Datum: 01.07.2008 13:44

Jörg Wunsch wrote:

> Besonders ,,nützlich'' finde ich immer die letzte Spalte...

Ja, ist reichlich überflüssig.
Aber das lss-File hat auch so seine Macken. Im konkreten Fall steht da:
  e8:  8f b7         in  r24, 0x3f  ; 63
  ea:  99 0f         add  r25, r25
  ec:  81 70         andi  r24, 0x01  ; 1
  ee:  98 2b         or  r25, r24
Ich finde "lsl r25" lesbarer als "add r25,r25" (ist aber wohl
Geschmackssache).
Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
Datum: 01.07.2008 15:04

Stefan Ernst wrote:

> Ich finde "lsl r25" lesbarer als "add r25,r25" (ist aber wohl
> Geschmackssache).

Tja, das ist wohl das Dilemma eines Disassemblers, welchen von zwei
Mnemonics es sich für ein und denselben Opcode aussuchen darf...
Letztlich ist wohl das, was man gerade lesbarer findet, vom Kontext
abhängig.

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