Юрий Ревич - Занимательная микроэлектроника

Противоположная по логике процедура записывается, как sbrc(Skip if Bit in Register is Cleared — «пропустить, если бит в регистре очищен», т. е. равен нулю). Наконец, есть еще пара аналогичных команд — sbisи sbic, которые применяются, когда нужно отследить состояние бита в регистре ввода/вывода (I/O), а не в регистре общего назначения. Все эти команды мы будем активно применять в дальнейшем.

Наконец, в самой обширной группе команд ветвления имена начинаются с букв Ьг(от слова branch — «ветка»). Это команды условного перехода, которые считаются одними из самых главных в любой системе программирования, т. к. позволяют организовывать циклы — базовое понятие, программистских наук. По смыслу все эти команды сводятся к банальному if… then(«если… то»). Мы будем пользоваться лишь частью этих команд, потому что они во многом взаимозаменяемы, и здесь подробно разберем только одну пару команд. Смысл остальных вам будет понятен по ходу дела.

Это наиболее часто употребляемая пара brne(Branch if Not Equal, «перейти, если не равно») и breq(Branch if Equal, «перейти, если равно»). Уже из смысла этих команд понятно, как они пишутся: после команды следует метка, на которую нужно перейти. Вопрос только такой: откуда здесь берется собственно условие? Для этого все команды ветвления обязательно употребляют в паре с одной из команд, устанавливающих флаг нуля Z в регистре флагов SREG. Обычно (и это наиболее наглядно) для этой цели служит команда ср (от compare— «сравнить»), которая сравнивает регистры, или cpi(«сравнить с непосредственным значением»). Например, вот так будет вы глядеть простейший цикл, в котором переменная temp последовательно принимает значения от 1 до 10:

clr temp ;обнулить temp

back_loop:

inc temp ;увеличиваем temp на 1

<���что-то делаем, необязательно с помощью temp >

cpi temp,10

brne back_loop

Обратите внимание: если надо, чтобы tempначинала с нулевого значения, то фрагмент «что-то делаем» следует вставить до команды inc, но тогда последним рабочим значением temp в цикле будет 9, а не 10, а после выхода из процедуры — все равно 10.

Другой нюанс заключается в том, что удобная команда сравнения с непосредственным числом cpi работает только для регистров с номерами от 16 до 31 (как и многие другие команды работы с непосредственными значениями, например, ldi). По этой причине рабочие переменные ( temp, счетчики) всегда желательно выбирать из этой половины регистрового файла (в примерах в этой книге, как и в «аппнотах», кстати, обычно temp— это r16, хотя и не всегда). Положение осложняется тем, что регистры из старшей половины наиболее дефицитны: последние шесть из них объединены в пары для работы с памятью (см. далее) и некоторых других операций, r24и r25задействованы в команде adiwи т. п. Если переменных не хватает, то регистр из первой половины регистрового файла (допустим, это r15) в аналогичном цикле приходится использовать с парой команд:

ldi temp,10

ср r15,temp

Иногда проще построить декрементный цикл, в котором переменная уменьшается от заданного значения до нуля:

ldi temp,10 ;загружаем 10 в temp

back_loop:

dec temp ;уменьшаем temp на 1

<���что-то делаем с помощью temp >

brne back_loop

Как видите, здесь вообще ничего сравнивать не требуется, потому что команда decпри достижении нуля сама установит флаг Z (то же относится к команде tst temp, которая эквивалентна команде cpi temp, 0). И если даже выбрать регистр из первой половины, то лишняя команда понадобится не в каждом цикле, а только один раз для загрузки предварительного значения:

ldi temp,10 ;загружаем 10 в temp

mov r15,temp ;загружаем 10 в r15 и далее его используем

;в команде dec

Один важный нюанс в работе всех команд перехода заключается в том, что они могут занимать непредсказуемое количество циклов (1 или 2), в зависимости от того, выполняется условие или нет. В AVR реализован конвейер команд, который «тупо» полагает, что следующей будет выполняться команда сразу после команды перехода. Естественно, если ветвление необходимо (в большинстве случаев), конвейер останавливается на один лишний такт, в течение которого происходит выборка адреса перехода. Однако этот недостаток с лихвой компенсируется тем, что за счет конвейера почти все остальные команды выполняются за один такт— недостижимая мечта для многих других типов контроллеров (например, в популярном до сих пор семействе 8051, выпущенном еще в начале 80-х, команда выполняется как минимум за 12 тактов, хотя некоторые современные клоны этого семейства могут работать и быстрее).