Музыкальный звонок на микроконтроллере | RadioLaba.ru

Окончательный вариант звонка был создан в несколько этапов, причем изначально я не намеревался всерьез делать данное устройство, просто иногда возникали мысли типа: а неплохо было бы разработать свой вариант проигрывателя музыкальных файлов с использованием карты памяти…

Все началось с изучения основных команд для работы с картой памяти MMC, это команды сброса, инициализации, чтения и т.д., причем все эти команды поддерживаются и SD картами. Для практической тренировки я решил собрать устройство для вывода картинок с карты памяти на дисплей Nokia 1110i. В качестве микроконтроллера был выбран PIC16F628A. Сначала я работал без файловой системы FAT, то есть записывал байты картинок в определенную область карты памяти, а точнее в область данных файловой системы. Картинка имела фиксированный адрес, по которому микроконтроллер считывал ее. Кстати записать данные на карту памяти по любому адресу можно с помощью программы WinHex.

Далее я начал изучать файловую систему FAT16, и написал новый код для микроконтроллера. Теперь можно было просто записать бинарный файл с картинками на карту памяти при помощи компьютера, а микроконтроллер находил этот файл по имени и расширению, используя возможности файловой системы.

Прошло некоторое время, и я решился уже сделать проигрыватель музыкальных файлов. На этот раз взял микроконтроллер помощнее PIC16F876A, у которого достаточно много ОЗУ и большая память программ, а также присутствуют множество периферийных модулей. К микроконтроллеру для удобства подключил дисплей от Nokia, для вывода имен файлов имеющихся на карте памяти, а также отображения различных ошибок. Музыкальными файлами являлись самые простые WAV файлы, которые использовались в других подобных устройствах найденных в сети. Итак, я написал новый код и прилепил к нему предыдущие наработки по работе с файловой системой. В качестве цифро-аналогового преобразователя для вывода звука в первое время использовал R-2R матрицу, составленную из резисторов, так как количество линий микроконтроллера позволяло использование такой матрицы. В дальнейшем под это дело начал использовать ШИМ модуль. Первоначально на дисплей выводились короткие имена файлов в формате 8.3, немалыми усилиями был расшифрован алгоритм записи длинных имен в системе FAT, после чего я подправил код микроконтроллера и теперь можно было лицезреть полные имена файлов на дисплее.

По прошествии еще некоторого количества времени, у меня появилась мысль: а не получится ли запихнуть этот код, убрав все лишнее в тот самый PIC16F628A? Естественно от дисплея пришлось отказаться, и вместе с ним сократился объем кода, путем выпиливания больших таблиц знакогенератора. И наконец, мне удалось перенести устройство на другой микроконтроллер.

В предлагаемом звонке для хранения мелодий используются карты памяти SD или MMC, отформатированные под файловую систему FAT16 (c 2018 года есть версия с поддержкой файловой системы FAT32 и карт памяти SDHC, подробней в конце статьи). В качестве мелодий используются звуковые файлы формата WAV. Устройство может воспроизводить большое количество мелодий, а также его можно использовать в качестве простого проигрывателя WAV файлов.
Устройство собрано на широко распространенном микроконтроллере PIC16F628A, и имеет два режима работы, которые устанавливаются с помощью переключателя SA1. Верхнему положению переключателя соответствует режим “Проигрыватель”, а нижнему режим “Звонок”. Микроконтроллер проверяет состояние переключателя только один раз, после подачи питания. Для смены режима необходимо отключить питание, установить переключатель в требуемое положение, и снова подать питание на устройство.

На транзисторе VT1 собран управляемый стабилизатор напряжения на 3,3В, для питания карты памяти. Управление стабилизатором осуществляется по линии порта RA3, при низком логическом уровне на этой линии транзистор VT1 закрыт, напряжение на его эммитере равно нулю. При высоком логическом уровне на линии, транзистор открывается, тем самым подавая питание на карту памяти. Напряжение на базе транзистора стабилизируется стабилитроном VD1.

В режиме “Звонок” после подачи питания, микроконтроллер производит настройку внутренних регистров, после чего переходит в спящий режим. При нажатии кнопки SB1 (“Звонок/Воспроизведение”), микроконтроллер “просыпается”, о чем свидетельствует включение светодиода HL1, включает питание карты памяти, сбрасывает и инициализирует ее, далее ищет на ней звуковой файл. Поиск мелодий осуществляется по расширению WAV. Найдя нужный файл, микроконтроллер воспроизводит его, отключает питание карты памяти, после чего снова “засыпает”, а светодиод HL1 гаснет. При следующем нажатии на кнопку SB1 все повторится, но будет воспроизведен следующий звуковой файл.

На карту памяти можно записать до 512-ти мелодий, это максимальное количество записей в корневом каталоге для файловой системы FAT16. После воспроизведения всех мелодий, начнется их повторное проигрывание. Кнопки SB2, SB3, SB4 в этом режиме не задействованы.

В режиме “Проигрыватель” после подачи питания микроконтроллер также выполняет настройку внутренних регистров, включает питание карты памяти, производит процедуру ее сброса и инициализации, в случае успешного выполнения процедуры вспыхивает светодиод HL1. Далее выполняется поиск WAV файла, как только файл будет найден, микроконтроллер перейдет к опросу состояния кнопок.
При нажатии кнопки SB1 начнется непрерывное воспроизведение всех звуковых файлов имеющихся на карте памяти. Кнопкой SB2 (“Стоп”) можно остановить проигрывание на текущей мелодии, кнопками SB3 (“Следующий”) и SB4 (“Предыдущий”) переключаются между мелодиями, переключение возможно при проигрывании, а также после остановки.

При неудачной процедуре сброса и инициализации карты памяти, микроконтроллер предпримет еще одну попытку, и если она также будет неудачной, прозвучат два коротких сигнала низкого тона, после чего микроконтроллер уйдет в круговой цикл, и перестанет отвечать на команды. В этом случае необходимо проверить надежность соединения с картой памяти, или попробовать заменить ее. В режиме “Звонок”, при ошибке сброса и инициализации, также прозвучат два коротких сигнала низкого тона, после чего, как и прежде микроконтроллер отключит питание карты и перейдет в спящий режим. Если карта памяти перестанет отвечать на команды или просто “зависнет”, то в режиме “Проигрыватель”, микроконтроллер отключит и включит питание карты, затем заново сбросит и проинициализирует ее. В режиме “Звонок”, после “зависания” карты, микроконтроллер просто отключает питание карты и “засыпает”. При отсутствии WAV файлов на карте памяти, прозвучат три коротких сигнала низкого тона, после чего “Проигрыватель” перейдет к опросу кнопок, при нажатии которых будет звучать тот же предупреждающий сигнал, а в режиме “Звонок”, после сигнала об отсутствии файлов, микроконтроллер отключит питание карты памяти и “заснет”. Если параметры WAV файла не будут соответствовать требуемым значениям, например, неверная частота дискретизации, разрядность и т.д., прозвучит сигнал низкого тона длительностью в одну секунду, и в обоих режимах произойдет переход к следующей мелодии.

Для согласования логических уровней микроконтроллера и карты памяти, установлены делители напряжения на резисторах R6-R11.

Звук выводится с помощью востренного в микроконтроллер модуля ШИМ, частота которого в данном устройстве равна 78,12кГц. Звуковой сигнал сглаживается фильтром R14C9, далее поступает на усилитель мощности, построенный на микросхеме DA1 TDA2003. Переменным резистором R18 регулируют громкость звука. Элементы R15, C11 необходимо установить при самовозбуждении усилителя.

Устройство поддерживает звуковые файлы формата WAV (PCM, 16кГц, 8 бит, моно, несжатый), файлы с другими параметрами проигрываться не будут, поэтому, если необходимо, выбранные звуковые файлы преобразуют с помощью программ-конвертеров. При записи на карту памяти, WAV файлы могут иметь любые имена.

Файловая система FAT16 не поддерживает носители информации имеющие объем больше 2 Гб, поэтому это максимальный объем для карты памяти, которую можно использовать в устройстве. Были протестированы 4 карты формата microSD, разных фирм и объемов, это Kingston 1GB, Kingmax 512MB, Silicon Power 2GB, Transcend 1GB. MMC карты также должны работать, я не смог это проверить, из-за отсутствия такой карты.

В устройстве применены постоянные резисторы МЛТ. Переключатель SA1 – ПД 9-2. Кнопки SB1-SB4 тактовые TS-A3PS-130. Стабилитрон КС139А можно заменить на импортный, с напряжением стабилизации 3,9В. Динамическую головку BA1 можно использовать любую, мощностью 2 – 4 Вт с сопротивлением катушки 4 или 8 Ом. Вместо транзистора КТ503В можно установить КТ3102АМ. Микросхема TDA2003 заменима на TDA2002, TDA2008, К174УН14, ее необходимо установить на теплоотвод площадью не менее 60 см2.

Все детали размещены на печатной плате из односторонне фольгированного стеклотекстолита. На печатной плате предусмотрены отверстия для подключения внешней кнопки “Звонок”, которая дублирует кнопку SB1. Разъем для карты памяти самодельный. В качестве источника питания можно использовать нестабилизированный сетевой блок питания с выходным напряжением 9–12В и током не менее 0,5А. Программа для микроконтроллера написана на ассемблере в среде MPLAB.

Я заметил, что у некоторых людей возникают проблемы при повторении устройства, а именно звучит сигнал низкого тона длительностью в одну секунду, указывая на неправильные параметры WAV файла. Поэтому скажу немного о структуре WAV файла.
У каждого WAV файла в заголовке есть идентификатор в виде слова WAVE, а также идентификатор в виде слова data, а также есть такие параметры как: частота дискретизации, разрядность, параметр – сжатый/несжатый, параметр – моно/стерео. У файла должны быть правильные параметры указанные выше в статье. Если параметры не будут совпадать или микроконтроллер не найдет идентификаторы WAVE и data, появится сигнал об ошибке. Некоторые программы – конвертеры, возможно, записывают неправильные параметры. Поэтому если появляется ошибка, надо попробовать другую программу, я например, использовал Sound Forge. Также ниже можно скачать тестовые музыкальные файлы.

Статья опубликована в журнале “Радио” №4 за 2012 год под названием «Музыкальный звонок на микроконтроллере».

Рисунок платы в формате JPG
Печатная плата в формате Sprint Layout
Вариант печатной платы от пользователя (MIR&Co), формат Sprint Layout
Печатная плата от пользователя (Михаил), формат Sprint Layout

Прошивка МК и исходник
Тестовые WAV файлы

Ниже представлена обновленная версия прошивки. В этой версии в EEPROM микроконтроллера сохраняется номер проигранной мелодии (только для режима звонка). Таким образом после пропадания питания проигрывание начнется не с первой мелодии из папки, а продолжится с момента сохранения.

Версия прошивки с сохранением номера мелодии в EEPROM

Обновление: мной разработана новая прошивка с поддержкой карт памяти SDHC и файловой системы FAT32, можно использовать карты емкостью 4-32ГБ, за прошивку я беру небольшую плату, связаться со мной можно по контактам указанным на странице Об авторе

Звонок с заменяемыми мелодиями v2.0

Особенность устройства

• Возможность для пользователя самому обновлять мелодии звонка, используя персональный компьютер (ПК). Для обновления мелодий звонок подключается к LPT порту ПК при помощи специального кабеля.
• Воспроизведение одноголосых мелодий.
  Файл (wave) со звучанием звонка можно загрузить здесь.
• Для создания мелодий и записи их в звонок используется программный пакета «Мелодия».

Функциональные возможности

• Размер памяти звонка — 255 нотных знаков (8 — 10 мелодий).
• Два режима выбора мелодий — последовательный и ручной.

Электрические характеристики

Напряжение питания	от 3,0 до 5,5 В.
Ток, потребляемый в режиме покоя	не более 27 мкА.
Ток, потребляемый в режиме воспроизведения мелодии	не более 250 мА.

Принципиальная схема звонка

Схема подключения кнопки звонка

Печатная плата и схема расположения элементов

Схему и печатную плату звонка в формате P-CAD 2000 (ACCEL EDA) можно скачать здесь.

Фотография печатной платы

Описание работы звонка

Звонок построен на базе микроконтроллера PIC12C509. Мелодии звонка хранятся в электрически программируемой микросхеме памяти с I2C шиной типа 24С04. Все сигналы, необходимые для управления работой звонка и чтения/записи мелодий, выведены на один разъем XP1. К этому разъему подключаются либо кнопка звонка, либо кабель для связи с компьютером.

Звонок имеет два режима выбора мелодий: последовательный и ручной. При последовательном режиме мелодии воспроизводятся последовательно одна за другой по кругу. Кнопка «Выбор мелодии» в этом режиме не используется. При ручном режиме воспроизводится постоянно одна и та же мелодия. Эта мелодия выбирается кнопкой «Выбор мелодии». Режим выбора мелодий задается при записи мелодий в звонок.

Рекомендации по сборке

1. Установить все элементы на плату звонка за исключением микроконтроллера DD2.
2. Подсоединить звонок кабелем (схему см. ниже) к LPT-порту компьютера. Питание компьютера и звонка при этом рекомендуется выключить.
3. Включить питание компьютера и звонка.
4. Запустить программу «Звонок». Появится главное окно программы:

   Нажать в окне кнопку «Обновить». Если все собрано правильно и все элементы исправны, то статус звонка обновиться примерно следующим образом:

   В противном случае будет выведено сообщение об ошибке:

   В случае ошибки проверить правильность монтажа элементов, распайку кабеля, исправность транзисторов VT1, VT2 и EEPROM DD1.

5. Получив успешно статус звонка, можно устанавливать микроконтроллер DD2, предварительно выключив питание звонка и компьютера.

Порядок записи мелодий в звонок

1. Подсоединить звонок кабелем (схему см. ниже) к LPT-порту компьютера. Питание компьютера и звонка при этом рекомендуется выключить.
2. Включить питание компьютера и звонка.
3. Запустить программу «Звонок». Нажать в окне программы кнопку «Обновить» и получить статус звонка.
4. Записать новые мелодии в звонок с помошью программы «Звонок».
5. Выключить питание звонка и компьютера, и отсоединить звонок от компьютера.

Схема кабеля для подключения звонка к компьютеру

Управляющая программа микроконтроллера

Проект не поддерживается.

Актуальный проект Музыкальный звонок MAXI.

Комментарий:

Предыдущий проект

Следующий проект

CALL Инструкции и стек в микроконтроллере AVR

CALL — это инструкция передачи управления, которая используется для вызова определенной подпрограммы. Подпрограмма — это блок инструкций, которые необходимо выполнять часто.

В AVR есть 4 инструкции для вызова подпрограммы, как показано ниже.

1. CALL (вызов подпрограммы)
2. RCALL (относительный вызов подпрограммы)
3. ICALL (косвенный вызов Z)
4. EICALL (расширенный непрямой вызов Z)

CALL :
В этой 4-байтовой инструкции 10 бит используются для кода операции, а остальные 22 бита используются для адреса целевой подпрограммы, как и в Инструкция JMP.

При этом адресное пространство 4M от 000000 до $3FFFFF для AVR может использоваться для вызова подпрограмм в заданном диапазоне адресов.

Чтобы убедиться, что AVR знает, куда вернуться после выполнения подпрограммы, микроконтроллер автоматически сохраняет адрес инструкции сразу после инструкции CALL в стеке. После завершения выполнения подпрограммы инструкция RET возвращает управление вызывающей стороне. Следовательно, каждая подпрограмма имеет в конце команду RET.

Стек :
Стек — это часть оперативной памяти ЦП для временного хранения информации. Это хранилище необходимо процессору, потому что количество регистров ограничено. Регистр, используемый для доступа к стеку, называется регистром указателя стека (SP).

В области памяти ввода-вывода есть 2 регистра с именами SPL (младший байт SP) и SPH (старший байт
SP). SP реализуется этими двумя регистрами.

В AVR с объемом памяти более 256 байт есть два 8-битных регистра. С другой стороны, если объем памяти меньше 256 байт, SP состоит только из SPL, поскольку 8-битный регистр может адресовать только 256 байт памяти.

Сохранение информации ЦП в стеке называется операцией PUSH, а загрузка содержимого стека обратно в ЦП называется операцией POP.

Вставка в стек :
Указатель стека (SP) указывает на вершину стека. Когда мы помещаем данные в стек, данные сохраняются там, где указывает SP, и SP уменьшается на единицу.

Чтобы поместить регистр в стек, мы используем инструкцию PUSH.

 PUSH Rr;
Rr может быть любым регистром общего назначения (R0 - R31).
 

Извлечение из стека :
Извлечение содержимого стека обратно в регистр является функцией, противоположной перемещению. Когда выполняется инструкция POP, SP увеличивается на единицу, а верхняя ячейка стека копируется обратно в регистр. Это означает, что стек LIFO (Last In First Out).

Чтобы вернуть данные из стека, мы используем инструкцию POP.

 ПОП Рр;
Rr может быть любым регистром общего назначения (R0 - R31).
 

Инициализация указателей стека:
Различные AVR имеют разный объем оперативной памяти. В ассемблере AVR RAMEND указывает адрес последней ячейки ОЗУ. Итак, если мы хотим инициализировать SP так, чтобы он указывал на последнюю ячейку памяти, мы можем просто загрузить RAMEND в SP. Обратите внимание, что SP состоит из двух регистров, SPH и SPL. Итак, мы загружаем старший байт RAMEND в SPH, а младший байт RAMEND в SPL.

Инструкция CALL, инструкция RET и роль стека:
При выполнении инструкции CALL адрес инструкции, расположенной ниже инструкции CALL, помещается в стек. Когда выполнение этой подпрограммы завершается и выполняется RET, адрес инструкции, следующей за инструкцией CALL, загружается в программный счетчик, и она выполняется.

Инструкции CALL и стек в микроконтроллере AVR

следующий → ← предыдущая CALL можно описать в виде команды передачи управления. С помощью инструкции CALL мы можем вызвать определенную подпрограмму. Подпрограмма содержит блок инструкций. Эти типы инструкций будут часто выполняться с помощью подпрограммы. Благодаря этой функции подпрограмм программа станет более структурированной, а также сэкономит много места в памяти. Микроконтроллер AVR (процессор RISC Альфа и Вегарда) содержит четыре типа инструкций для вызова подпрограммы, т. е. CALL (вызов подпрограммы), RCALL (относительный вызов подпрограммы), ICALL (косвенный вызов Z) и EICALL (расширенный косвенный вызов). к З). ВЫЗОВ Инструкция Инструкция CALL имеет размер 4 байта. Код операции представлен с помощью 10 бит, а адрес целевой подпрограммы представлен с помощью 22 бит, как и инструкция JMP. Для AVR он предоставляет адресное пространство 4M от 000000 до $3FFFFF. Он имеет возможность вызывать подпрограмму в указанном диапазоне адресов. После выполнения подпрограммы не обязательно, чтобы AVR знал адрес, куда вернуться. Таким образом, адрес инструкции сохраняется микроконтроллером в СТЕКЕ, который находится чуть ниже инструкции CALL. Когда выполнение подпрограммы будет завершено, управление будет передано обратно вызывающей стороне с помощью RET Инструкция. Следовательно, в конце подпрограммы должна стоять инструкция RET для каждой подпрограммы. СТЕКЛО STACK — тип часто используемой области памяти, которая используется для временного хранения информации регистра. Когда мы вызываем подпрограмму, она возвращает адрес. Это часть ОЗУ (оперативной памяти) ЦП (центрального процессора). Регистров немного, поэтому процессору всегда требуется это место для хранения. Когда мы вызываем функцию, значение будет храниться в этом временном хранилище (стеке). С помощью временного регистра мы не можем хранить значения, потому что они могут быть изменены функцией. Существует также регистр указателя стека (SP), который можно использовать для доступа к стеку. Мы можем реализовать указатель стека (SP) в пространстве памяти ввода-вывода с помощью двух регистров, то есть SPH (старший байт указателя стека), SPL (младший байт указателя стека). Стек работает по методу LIFO (последний пришел — первый ушел). Это означает, что полученное последнее значение будет извлечено из стека первым. Когда что-то помещается в стек, этот стек увеличивается до более высокого адреса. Когда что-то выталкивается из стека, оно уменьшается. Будет два 8-битных регистра, если AVR (процессор RISC Alf и Vegard) содержит более 256 байт. Указатель стека будет состоять из SPL, только если AVR содержит память менее 256 байт, потому что регистр с 8 битами может адресовать только 256 байт памяти. Существует также операция PUSH, которая используется для хранения информации о ЦП в стеке. Существует также операция POP, которая используется для загрузки содержимого стека обратно в ЦП. Эти операции PUSH и POP являются наиболее распространенным и простым способом использования стека. Теперь опишем операции Push и Pop отдельно. Вдавливание в СТЕК Проталкивание можно назвать «помещением чего-либо на вершину стека». Вначале SP может указывать на вершину стека. В основном он хранит 64-битный регистр или константу в стеке. Регистры «rax» или «r8» известны как 64-битные регистры, а «eax» или «r8d» известны как 32-битные регистры. Когда мы пытаемся поместить или добавить данные в стек, они всегда будут сохраняться в том месте, куда указывает указатель стека. После этого указатель стека будет уменьшен на 1. Например: В приведенном ниже примере мы будем использовать инструкцию PUSH для помещения регистра в стек. Команда для этого описывается следующим образом: НАЖМИТЕ Рр; Rr указывается как любой регистр общего назначения от R0 до R31. Извлечение из СТЕКА Выталкивание можно назвать «взятием верхней вещи из стека». Функция выталкивания полностью противоположна функции толкания. Здесь содержимое стека извлекается из стека и помещается обратно в регистр. Когда мы пытаемся извлечь данные из стека, верхняя ячейка стека копируется обратно в регистр, а указатель стека увеличивается на 1. Когда вызывается POP, SP автоматически увеличивается на 1. Операция POP использует метод LIFO (последний пришел – первый ушел). Это означает, что полученное последнее значение будет извлечено из стека первым. Например: В этом примере мы собираемся использовать инструкцию POP, чтобы извлечь содержимое стека и поместить его в регистр. Команда для этого описывается следующим образом: ПОП Рр; Rr указывается как любой регистр общего назначения от R0 до R31. Содержимое регистра не будет стерто, когда мы поместим регистр в стек. В этом случае данные будут просто помещены или скопированы в SRAM. Когда мы извлекаем значение из стека, содержимое, которое выходит по этому адресу, не будет стерто стеком. Пример операции PUSH и POP: В этом примере мы собираемся загрузить 30 в rax, а затем 45 в rex. Команда для этого описывается следующим образом: НАЖМИТЕ 30 НАЖМИТЕ 45 поп ракс POP-прием рет После выполнения первого нажатия стек будет иметь только одно значение, равное . 30 После выполнения второго нажатия стек будет иметь два значения, равные 30, 45 После выполнения первого POP он сначала возьмет значение 45 и поместит его в регистр rax. После этого в стеке останется только одно значение — . 17 После выполнения второго POP он возьмет значение 17 и поместит его в регистр rcx. После этого он оставит стек чистым. Последняя инструкция «ret» не будет работать идеально, если стек не очищен. При этом все остальные инструкции будут работать нормально, кроме «рет». Эта инструкция перепрыгнет на вершину стека независимо от того, какие данные стек содержит на вершине. Примечание. Если количество элементов, которые мы втолкнули, и количество элементов, которые мы извлекли, не совпадают, наша программа будет аварийно завершена. Поэтому мы должны быть осторожны с нашими толчками и щелчками. Когда мы пытаемся поместить в стек более одного резистора, мы должны вызвать инструкцию POP в обратном порядке, чтобы были восстановлены значения их исходных регистров, что описывается следующим образом: Нажмите r0 Нажмите r1 Нажмите r2 поп р2 Поп r1 Поп р0 Как мы видим, приведенные выше первая, вторая и третья инструкции Push сохраняют содержимое r0, r1 и r3 соответственно в стек. В операции Pop первая операция Pop выполняется на r2, поскольку она вводится последним, а операция Pop основана на операции LIFO. Вот почему мы сначала выталкиваем r2, а затем r1 и r0. Если мы по ошибке вызовем инструкцию POP в неправильном порядке, в этом случае значение будет восстановлено в неправильные регистры. Поэтому мы должны быть осторожны при вызове POP, который описывается следующим образом: ldi r20, 0x01 Используется для загрузки r20 с 0x01 ldi r21, 0x02 Используется для загрузки r21 с 0x02 Push r20 Используется для сохранения r20 в стек Push r21 Используется для сохранения r21 в стек Pop r20 Используется для восстановления r20 (результат = 0x02) Pop 21 Используется для восстановления r21 (результат = 0x01) Как мы видим, вызов инструкций Pop не выполняется в порядке, обратном тому, в котором был вызван Push. Поэтому данные r20 и r21 в результате меняются местами. Но эта функция будет полезна, если мы хотим поменять местами содержимое двух регистров, не используя третий регистр. Примечание. Регистры должны извлекаться из стека в порядке, обратном порядку их помещения, чтобы они могли восстановить свои исходные значения. Указатель стека Указатель стека можно определить как специальный регистр в памяти ввода/вывода, который используется для указания пространства, выделенного в SRAM. SP содержит 16-битный регистр, который также имеет SPL и SPH. SPH не потребуется, если микроконтроллер содержит очень небольшой объем SRAM. В этом случае будет использоваться только SPL. С конца SRAM нормально начинается стек. Когда мы сохраняем данные в стеке, они будут расти от более высоких значений адреса к более низким значениям адреса. Вершина стека всегда указывается с помощью указателя стека. Инициализация указателей стека Существуют разные объемы ОЗУ (оперативной памяти) для разных AVR. Адрес последнего места в ОЗУ можно указать с помощью RAMEND в ассемблере AVR. Таким образом, RAMEND можно загрузить в SP, если нам нужно инициализировать указатель стека, чтобы он указывал на последнюю ячейку памяти. Как мы узнали выше, указатель стека содержит два регистра: SPH (старший байт указателя стека) и SPL (младший байт указателя стека). Таким образом, старший байт RAMEND будет загружен в SPH, а младший байт RAMEND будет загружен в SPL. Как мы узнали выше, SP находится в памяти ввода/вывода. Таким образом, мы можем использовать инструкцию out для загрузки в нее значения. Для новых AVR последнее значение SRAM будет инициализировано с помощью точки стека при включении питания. Для более старых AVR его необходимо настроить вручную во время запуска любой программы. Пример этого описывается следующим образом: ldi r16, LOW (RAMEND) С помощью этой инструкции младший байт RAMEND будет загружен в регистр r16. out SPL, r16 С помощью этой инструкции регистр r16 будет сохранен в указатель стека низкий ldi r16, High (RAMEND) С помощью этой инструкции старший байт RAMEND будет загружен в регистр r16. out SPH, r16 С помощью этой инструкции регистр r16 будет сохранен в указатель стека высокий Включаемый файл содержит константу RAMEND в форме последнего адреса в SRAM. Многие микроконтроллеры содержат 16-битный адрес, который разделен на два 8-битных компонента с функцией LOW и функцией HIGH. Эти две функции будут загружены в рабочий регистр. Константа RAMEND может быть меньше 16 бит для некоторых небольших микроконтроллеров. SPH в этом случае использоваться не будет, и мы инициализируем только регистр SPL. ldi r16, RAMEND Используется для загрузки RAMEND в r16 out SPL, r16 Используется для хранения r16 в указателе стека Примечание. Тем не менее, SP автоматически инициализируется в RAMEND при включении питания с помощью более нового микроконтроллера. Если у нас есть практика инициализировать указатель стека в начале любой программы, это будет для нас очень хорошо. В случае программной перезагрузки эта практика будет очень полезна, потому что она защитит SP от запуска из какого-то другого неправильного места. Инструкция CALL, инструкция RET и роль стека Во время выполнения инструкции CALL адреса инструкций, которые находятся ниже инструкции CALL, будут помещены в стек. alexxlab Добавить комментарий Отменить ответ Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены * Комментарий * Имя * Email * Сайт Рубрики Прост Радио Разное Своими руками Советы Схем Схемы Транзист Транзисторы Электрон Электроника