Принцип операции: меняет значение на противоположное 0 на 1 и наоборот. Этот принцип иллюстрирует следующий пример из электротехники (нормально выключенный контакт:
X Y
Это логическое действе описываетследующая таблица истинности:
| X | Y |
В электронике применяют логические элементы:инверторы, условно-графическое изображение которого приведено ниже:
 |
 | |||
 |
Пример: 10011001B=01100110B
- Регистровый метод:
CPL A;A → A
- Прямая битовая адресация:
CPL C;С → С
CPL bit;(bit) → (bit)
Приоритеты действий в порядке убывания:
Действия в скобках;
Инверсия;
Умножение, деление;
Логические действия (лог. умножение, лог.сложение, исключающее ИЛИ);
Сложение, вычитание
При равенстве приоритетов действия выполняются слева на право
Задание3: Решить математическое выражение, используя все методы адресации, кроме косвенно-регистровой. (Листинг решения приведён ниже):
 |
[(20H)\/3CH \/ (21H)+(22H)/\07H] → (23H)
ORG 0
MOV A, 20H; (20H) →A
CPL A; A → A
ORL A, #3CH; A V 3CH→A
XRL A, 21H; A V (21H) →A
MOV R0, A; A →R0
MOV A, 22H; (22H) →A
ANL A, #07; A /\ 07→ (A)
ADD A, R0; A + R0 → A
CPL A; A →A
MOV 23H, A; A → (23H)
L1: JMP L1;переход на метку L1(зацикливание на этом месте)
END
Задание4: Решить математическое выражение (Листинг решения приведён ниже):
|
[(20H) V 3CH V (21H)+(22H)/\07H] (23H)
ORG 0
MOV R0, #20H; 20H→ R0
MOV A, @ R0; ((R0)) →A
CPL A; A→A
ORL A, #3CH; A V 3CH →A
INC R0; R0 + 1→R0
XRL A, @R0; A V ((R0)) →A
ANL 22H, #07; (22H) /\ 07→ (22H)
INC R0; R0 + 1→R0
ADD A, @R0; A + ((R0)) →A
CPL A; A →A
INC R0; R0 + 1 →R0
MOV @R0, A; A→R0
L1: JMP L1;переход на метку L1(зацикливание на этом месте)
END
Задание 5: Самостоятельно написать программу для решения следующего математического задания.
[20H*3CH V (21H)+(22H):07H] (23H)
4. Содержание отчёта
3.1. Тема и цель работы
3.2. Листинги сделанных самостоятельно программ.
3.3. Выводы
5. Контрольные вопросы
5.1 Понятие операнда.
5.2 Регистровый метод адресации. Примеры команд с этим методом.
5.3 Прямойбайтовый метод адресации. Примеры команд с этим методом.
5.4 Прямойбитовый метод адресации. Примеры команд с этим методом.
5.5 Непосредственный метод адресации. Примеры команд с этим методом.
5.6 Косвенно – регистровый метод адресации. Примеры команд с этим методом.
5.7 Косвенный метод адресации по сумме базового и индексного регистров. Примеры команд с этим методом.
5.8 Логическое умножение. Примеры команд с разными методами адресации.
5.9 Логическое сложение. Примеры команд с разными методами адресации.
5.10 Логическое исключающее «ИЛИ». Примеры команд с разными методами адресации.
5.11 Инверсия. Команда инверсии.
5.12 Написать программу для решения задания, заданного преподавателем.
6. Введение в интегрированную отладочную среду ProView для микроконтроллеров семейства MCS-51, 251, XA
ProView фирмы Franklin Software Inc. – интегрированная среда разработки программного обеспечения для однокристальных микроконтроллеров семейства Intel 8051 и его клонов. Она включает в себя всё, что нужно для создания, редактирования, компиляции, трансляции, компоновки, загрузки и отладки программ:
1. стандартный интерфейс Windows,
2. полнофункциональный редактор исходных текстов с выделением синтаксических элементов цветом,
3. организатор проекта,
4. транслятор с языка C,
5. ассемблер,
6. отладчик,
7. встроенную справочную систему.
Среда разработки подобна Visual C++ Microsoft и Borland C++ для Windows. Пользователи, знакомые с любым из этих изделий, будут чувствовать себя в ProView, как дома.
Первый этап разработки программы – запись её исходного текста на каком-либо языке программирования.
Затем производится компиляция или трансляция его в коды из системы команд микроконтроллера, используя транслятор или ассемблер. Трансляторы и ассемблеры – прикладные программы, которые интерпретируют текстовый файл, содержащий исходный текст программы, и создают объектные файлы, содержащие объектный код.
После компоновки объектных модулей наступает этап отладки программы, устранения ошибок, оптимизации и тестирования программы.
ProView объединяет все этапы разработки прикладной программы в единый рекурсивный процесс, когда в любой момент времени возможен быстрый возврат к любо му предыдущему этапу.
ProView имеет следующие компоненты.
6.1.Оптимизирующий кросс-компилятор C51.
Язык C - универсальный язык программирования, который обеспечивает эффективность кода, элементы структурного программирования и имеет богатый набор операторов. Универсальность, отсутствие ограничений реализации делают язык C удобным и эффективным средством программирования для широкого разнообразия задач. Множество прикладных программ может быть написано легче и эффективнее на языке C, чем на других более специализированных языках.
C51 - полная реализация стандарта ANSI (Американского национального института стандартов), насколько это возможно для архитектуры Intel 8051. C51 генерирует код для всего семейства микроконтроллеров Intel 8051. Транслятор сочетает гибкость программирования на языке C с эффективностью кода и быстродействием ассемблера.
Использование языка высокого уровня C имеет следующие преимущества над программированием на ассемблере:
8. глубокого знания системы команд процессора не требуется, элементарное знание архитектуры Intel 8051 желательно, но не необходимо;
9. распределение регистров и способы адресации управляются полностью транслятором;
10. лучшая читаемость программы, используются ключевые слова и функции, которые более свойственны человеческой мысли;
11. время разработки программ и их отладки значительно короче в сравнении с программированием на ассемблере;
12. библиотечные файлы содержат много стандартных подпрограмм, которые могут быть включены в прикладную программу;
13. существующие программы могут многократно использоваться в новых программах, используя модульные методы программирования.
6.2. Макроассемблер A51.
Ассемблер A51 совместим с ASM51 Intel для всего семейства микроконтроллеров Intel 8051. Ассемблер транслирует символическую мнемонику в перемещаемый объектный код, имеющий высокое быстродействие и малый размер. Макросредства ускоряют разработку и экономят время, поскольку общие последовательности могут быть разработаны только один раз. Ассемблер поддерживает символический доступ ко всем элементам микроконтроллера и перестраивает конфигурацию для каждой разновидности Intel 8051.
A51 транслирует исходный файл ассемблера в перемещаемый объектный модуль. При отладке или при включенной опции “Include debugging information” этот объектный файл будет содержать полную символическую информацию для отладчика/имитатора иливнутрисхемного эмулятора.
6.3.Компоновщик L51.
Компоновщик объединяет один или несколько объектных модулей в одну исполняемую программу. Компоновщик размещает внешние и общие ссылки, назначает абсолютные адреса перемещаемым сегментам программ. Он может обрабатывать объектные модули, созданные транслятором C51, ассемблером A51, транслятором PL/M-51 Intel и ассемблером ASM51 Intel.
Компоновщик автоматически выбирает соответствующие библиотеки поддержки и связывает только требуемые модули из библиотек. Установки по умолчанию для L51 выбраны так, чтобы они подходили для большинства прикладных программ, но можно определить и заказные установки.
6.4.Отладчик/симулятор WinSim51.
Отладчик исходных текстов используется с транслятором C51, ассемблером A51, транслятором PL/M-51 Intel и ассемблером ASM51 Intel. Отладчик/симулятор позволяет моделировать большинство особенностей Intel 8051 без наличия аппаратных средств. Можно использовать его для проверки и отладки прикладной программы прежде, чем будут изготовлены аппаратные средства. При этом моделируется широкое разнообразие периферийных устройств, включая последовательный порт, внешний ввод - вывод и таймеры.
Начало работы
Запуск интегрированной среды ProView32 осуществляется через меню Пуск(Windows): Пуск ->Программы -> Franklin Software -> ProView32.
Далее необходимо создать новый файл. Для этого в разделе меню File выбираем пункт New, в появившемся окне выбираем Assembler Files (см. рис.1).
Рис. 1. Выбор типа программы
Новый файл необходимо сохранить на диск (File->Save as…), присвоив ему имя, состоящее из латинских букв и цифр, длина имени не должна превышать 8 символов, расширение файла - asm. Пример имени «Lab1.asm». Теперь можно приступать к написанию программы для микроконтроллера на языке Ассемблер.
Рассмотрим простейшую программу ( Задание1 этих методических указаний). После того как текст программы набран и сохранен приступаем к компиляции программы - переводу текста в машинный код, предназначенный для загрузки в память программ микроконтроллера.
Для компиляции программы необходимо выбрать пункт меню Project -> Build all. ProView отображает окно, показывая текущее состояние процесса. Когда процесс компиляции закончится, в окне сообщений (Message) (рис.3) отображается сообщение завершения. Если были обнаружены какие-нибудь ошибки, о них сообщается здесь же.
Рис. 3. Окно сообщений Message
Если программа не содержит ошибок, которые отображаются в окне то можно запускать отладчик (меню Debug -> Start). При первом запуске отладчика появится окно (см. рис. 4), в котором необходимо указать тип микроконтроллера (Microcontroller: 80c51), а также тактовую частоту (Frequency) в мегагерцах.
Рис. 4. Выбор типа контроллера и тактовой частоты
Запустив отладчик, мы видим несколько окон (см. рис. 5):
- окно с текстом программы;
- окно кода Code, в котором каждой инструкции на ассемблере соответствует её машинный код;
- окно основных регистров Main Registers, в котором отображено текущее состояние каждого из регистров;
В строке состояния показано время, за которое микроконтроллер выполнил команды программы с момента старта до курсора.
Рис. 5 Экран режима Debug
Используя меню View отладчика можно добавлять новые окна. Например, пункт меню View->Data dump позволяет отобразить окна с содержимым различных областей памяти данных микроконтроллера:
Xdata – внешняя память (ОЗУ) данных;
Data –внутренняя память данных (внутреннее ОЗУ);
Sfr – область регистров специальных функций (РСФ);
Bit – область прямо адресуемых битов.
В наших заданиях необходимо вводить тестовые числа в ячейки памяти ОЗУ(внутренней памяти данных) для проверки правильности работы написанных программ. Для этого выбираем пункт меню View->Data dump-> Data view (рис.6). В окне Data view отображается содержимое ячеек ОЗУ, которое группируется по 8 ячеек в строке с указанием адреса первой ячейки в группе (адрес указан слева с двоеточием). Для проверки задания 1: [(20H)*10H – (21H)/07H] → (22H) необходимо загрузить тестовые числа в ячейки с адресами 20H и 21H (например, в (20H) загрузим 05H, а в (21H) загрузим С4H (см. рис.6)). При вводе данных в ячейки не забываем нажимать кнопку ENTER на клавиатуре.
Рис. 6 Окно отображения содержимого ячеек ОЗУ Data view
Для удобства работы оптимизируем содержимое экрана: окно кода Code для работы в нашем курсе работ нам не нужно, поэтому его можно свернуть в трей, далее подгоним размеры окна с программой так, чтобы были видны команды и хватило места для окон Data view и Main Registers (см. рис.7).
Перед запуском программы необходимо нажать кнопку Animate 
, затем нажать кнопку сброса Reset 
и запустить программу кнопкой Run 
.
Так как по условию задания 1: [(20H)*10H – (21H)/07H] → (22H) результат запоминается в ячейке с адресом 22H, то смотрим содержимое этой ячейки после выполнения программы в окне Data view. На рис.7 в этом окне результат равен 34Н.
Рис.7 Окно Debug после выполнения программы
Для проверки этого результата вызываем калькулятор Windows через меню Пуск(Windows): Пуск ->Программы -> Стандартные -> Калькулятор. Переводим его в инженерный режим(рис. 8). Переводим в режим работы в шестнадцатеричной системе счисления (переключатель Hex) и ограничиваем размер чисел одним байтом (переключатель 1байт).
Рис.8 Окно калькулятора Windows
Программу проверяем в соответствии с заданием с соблюдением приоритетов. По условию задания 1: [(20H)*10H – (21H)/07H] → (22H) первыми по приоритету необходимо выполнить умножение и деление, а затем вычитание. Выполним эти дейтвия с тестовыми данными и запишем подробно результаты промежуточных вычислений:
05Н*10Н=50Н
С4Н:07Н=1СН
50Н-1СН=34Н
Как видим, результат расчетов совпал с результатом в окне Data view, что говорит о правильности программы.
Если результат не совпадает, то необходимо выяснить причину ошибки. Отладку программы в этом случае удобно производить в пошаговом режиме (кнопка Step into 
или F7). Если вы используете пошаговый режим, то при каждом нажатии кнопки F7 будет выполняться только одна инструкция на языке ассемблера. При этом в открытых вами окнах с регистрами и содержимым памяти будет обновляться информация в соответствии с ходом выполняемой программы. Сравнивая результаты выполнения шага по содержимому в окне Main Registers с результатами промежуточных вычислений выявляем ошибки в вашей программе.
Если во время отладки программы выяснилось, что алгоритм необходимо скорректировать, то следует прервать процесс отладки, выбрав пункт меню Debug->Terminate. После внесения необходимых изменений программу необходимо повторно откомпилировать (пункт меню Project -> Build all) и повторить процесс отладки.
Если ваша программа достаточно большая и требуется отладить только некоторые её фрагменты, то обычно используют точки останова (Breakpoint), которые устанавливают в начале интересующего фрагмента программы. При этом переход к точке останова производится нажатием кнопки GO (Ctrl-F9). 
Переход может занять от нескольких секунд до нескольких минут, однако он будет быстрее, чем в режиме пошаговой отладки.
6. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Сташин В.В., Урусов А.В.Молногонцева О.Ф. "Проектирование цифровых устройств на одно кристальных микроконтроллерах" – М.:Энергоатомиздат 1990. - 224с.
2. Самофалов К.Г. "Микропроцессоры" - Киев: Техника, 1986. - 278с.
3. Каган Б.Н., Сташин В.В. "Основы проектирования микропроцесорных устройств автоматики." - М.: Энергоиздат 1987. - 304 с.
4. Справочник под редакцией Хвощ С.Т. "Микропроцессоры и микроЭВМ в системах автоматического управления." - Л.: Машиностроение, 1987. -640 с.
5. Микушин А. В. Занимательно о микроконтроллерах. — СПб.: БХВ - Петербург, 2006. — 432 с.
6. Белов А.В. Конструирование устройств на микроконтроллерах — Санкт - Петербург: Наука и техника, 2005. - 256 с.
7. "Полупроводниковые приборы. Диоды. Оптоэлектронные приборы" / А.Б.Гитцевич и др. - М.: Радио и связь, 1988. - 592 с.
2. Шило В.Л. "Полупроводниковые цифровые микросхемы. Справочник." - М.: Радио и связь. 1987. - 352 с.
3. "Микропроцессоры в 3х томах для техн. вузов" /В.Д. Вернер и др. под редакцией А.Н. Преснухина -Минск: Высшая школа. 1987-303с. ил.
