AVR Assembler Makros

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Hier entsteht eine Sammlung von verschiedenen nützlichen Makros für den AVR-Assembler.

16-Bit-Konstante in Z-Pointer laden

.MACRO SetZPtr ;(Adresse)
        ldi     ZL, LOW(@0)
        ldi     ZH, HIGH(@0)
.ENDMACRO

Natürlich auch möglich mit X- und Y-Pointer.

Speicher

2 Register ohne Zwischenspeicher vertauschen

.MACRO SWAP ;(a, b)
        eor     @0, @1
        eor     @1, @0
        eor     @0, @1
.ENDMACRO

Arithmetik

Konstante addieren

.MACRO ADDI ;(a, k)
        subi    @0, -(@1)
.ENDMACRO

Konstante addieren (16 Bit)

.MACRO ADDIW ;(RdL:RdH, k)
        subi    @0L, LOW(-@1)
        sbci    @0H, HIGH(-@1)
.ENDMACRO

oder (sinnlos) 

.MACRO ADDIW ;(Rd, k)
        sbiw    @0, (-@1)
.ENDMACRO

DAS geht auch ohne Makro 

        adiw a, b

SBIW und ADIW sind aber beide auf die Register(paare) R24, R26, R28, R30 beschränkt UND nehmen nur Zahlen <64 an.

I/O

Bei größeren und neueren AVRs sind etliche I/O-Register nicht mit IN/OUT-Befehlen ansprechbar. LDS/STS erreicht zwar alle, ist aber bei kleineren oder älteren ineffizient.

Port lesen

.macro input
  .if @1 < 0x40
	in	@0, @1
  .else
  	lds	@0, @1
  .endif
.endm

Port schreiben

.macro output
  .if @0 < 0x40
	out	@0, @1
  .else
  	sts	@0, @1
  .endif
.endm

Portbit abfragen

Abfrage eines Bits eines I/O-Ports und Sprung wenn 1/0. Überschreibt u.U. ZL.

Branch if Bit in I/O-Register is Set 

.macro bbis ;port,bit,target
  .if @0 < 0x20
 	sbic	@0, @1
	rjmp	@2
  .elif @0 < 0x40
	in	zl, @0
	sbrc	zl, @1
	rjmp	@2
  .else
	lds	zl, @0
	sbrc	zl, @1
	rjmp	@2
  .endif
.endm

Branch if Bit in I/O-Register is Cleared 

.macro bbic ;port,bit,target
  .if @0 < 0x20
 	sbis	@0, @1
	rjmp	@2
  .elif @0 < 0x40
	in	zl, @0
	sbrs	zl, @1
	rjmp	@2
  .else
	lds	zl, @0
	sbrs	zl, @1
	rjmp	@2
  .endif
.endm

Location Pointer

Align

Manchmal ist es notwendig, Tabellen oder Puffer auf eine bestimmte Byte- oder Wortgrenze zu bringen, z.B. um beim Zugriff einen Überlauf des Index in das obere Adressbyte zu verhindern. 

.macro      align   ;align to 1<<@0
alignfromhere:
      .if (alignfromhere & ((1<<@0)-1))   ;if not already aligned
         .org  (alignfromhere & (0xffff<<@0)) + (1<<@0)
      .endif
.endmacro

@0 bezeichnet die Anzahl rechtsbündiger binärer Nullen. Beispiel: align 8 setzt die nächste Adresse auf $xx00. Funktioniert in allen Segmenten.

Delay

Verzögerung um X Nanosekunden

von Klaus2m5

Taktgenaue Verzögerung der Instruktionsausführung durch Angabe der Verzögerungszeit in Nanosekunden. Dabei werden maximal 4 Instruktionen erzeugt. Taktgenau bedeutet, dass auf die nächste volle Anzahl von Takten aufgerundet wird. Beispiel: 75ns bei 20MHZ (50ns Taktzeit) bedeutet eine tatsächliche Verzögerung von 2 Zyklen und entspricht 100ns.

Die Variable Osc_Hz muss der verwendeten Taktquelle angepasst werden und definiert die CPU-Taktfrequenz in Hertz.

wait_ns wird mit folgenden Parametern aufgerufen: 

 1. Verzögerungszeit in Nanosekunden
 2. bereits verbrauchte Takte
 3. ein Immediate-Register (R16-R31) als Zähler

Bereits verbrauchte Takte werden aus den Instruktionen errechnet, die zwischen den zu verzögernden Ereignissen liegen. Beispiel: 

            sbi     porta,0
            wait_ns 1000,2,R16
            cbi     porta,0

In diesem Fall besteht die Anzahl der verbrauchten Takte lediglich aus den Instruktionen, die zum Ereignis führen. Am Ende von SBI wird die steigende Flanke, am Ende von CBI die fallende Flanke des Signals erzeugt. Wenn wir also möglichst exakt eine Pulsbreite von einer Mikrosekunde erzeugen wollen, müssen wir die Ausführungszeit von CBI von unserer Wartezeit abziehen. Die Ausführung von CBI liegt vor dem Ereignis!

Wenn die Verzögerungszeit kleiner als die Anzahl bereits verbrauchter Taktzyklen ist, wird keine weitere Verzögerung erzeugt. Die maximale Verzögerung ist 767 Takte entsprechend 38350ns bei 20MHZ. Bei niedrigeren Frequenzen wird eine längere Verzögerung erreicht, allerdings nimmt dann auch die Genauigkeit der Verzögerung ab (exakt bis +1 Takt). 

;
; wait_ns  waittime in ns , cyles already used , waitcount register
;
;     cycles already used will be subtracted from the delay
;     the waittime resolution is 1 cycle (delay from exact to +1 cycle)
;     the maximum delay at 20MHz (50ns/clock) is 38350ns
;     waitcount register must specify an immediate register
;
.set     Osc_Hz         = 7372800                    ;7,3728 MHz (Baudrate xtal)
.set     cycle_time_ns  = (1000000000 / Osc_Hz)      ;clock duration
.macro   wait_ns
      .set cycles = ((@0 + cycle_time_ns - 1) / cycle_time_ns - @1)
      .if (cycles > (255 * 3 + 2))
        .error "MACRO wait_ns - too many cycles to burn"
      .else
        .if (cycles > 6)
          .set  loop_cycles = (cycles / 3)
          ldi   @2,loop_cycles
          dec   @2
          brne  pc-1
          .set  cycles = (cycles - (loop_cycles * 3))
        .endif
        .if (cycles > 0)
          .if   (cycles & 4)
            rjmp  pc+1
            rjmp  pc+1
          .endif
          .if   (cycles & 2)
            rjmp  pc+1
          .endif
          .if   (cycles & 1)
            nop
          .endif
        .endif
      .endif
.endmacro

Strukturierte Programmierung

SAM (Structured Assembly Macros)

von Klaus2m5

SAM unterstützt strukturiertes Programmieren durch If-Then-Else und Do-Loop Makros. Beliebige Verschachtelung und Mehrfachbedingungen sind möglich. Läuft unter aktuellen Versionen von AVRASM2.

Einige Beispiele:

Verschachteltes If-Then-Else

            cpi   r16,'a'
            ifeq  a_chr
              cpi   r17,'b'
              ifeq   a_and_b
                ;...a&b
              else   a_and_b
                ;...a&-b
              end    a_and_b
            else  a_chr
              cpi r17,'c'
              ifeq  c_but_no_a
                ;...-a&+c
              else  c_but_no_a
                ;...-a&c
              end   c_but_no_a
            end   a_chr


Mehrere und/oder verknüpfte Bedingungen

            cpi   zh,high(end_buffer)
            ifeq_and    end_buffer_reached
            cpi   zl,low(end_buffer)
            ifeq        end_buffer_reached
              ldi   zh,high(buffer)       ;wrap buffer
              ldi   zl,low(buffer)
            end         end_buffer_reached
            ld    r0,z+                   ;read buffer


Das Gleiche als Do-Loop

; reading a buffer until end
; similar to: for z = buffer to end_buffer
            ldi   zh,high(buffer)   ;init buffer pointer
            ldi   zl,low(buffer)
            do    read_buf
              ld    r0,z+
              cpi   zh,high(end_buffer)
            loopne read_buf
              cpi   zl,low(end_buffer)
            loopne read_buf

Mehr Beispiele und das SAM-include als Download.

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