ВВЕДЕНИЕ

Программы можно писать не только для x86 компьютеров. Более того, большая часть процессоров в мире - НЕ x86. Основная часть микропроцессоров сейчас - это микроконтроллеры. В большинстве учебных заведений бывшего СССР изучение микроконтроллеров начинается с легендарного Intel 8051 (официальное название - MCS 51, также он известен как i8051 и MCS-51), нагло стыренного в советские годы гениальными советскими инженерами, и выпущенного у нас под названием МК-51 (причем, не поверите, МК здесь значит «МикроКонтроллер»). У этого микроконтроллера есть вполне неплохой assembler, очень похожий на ассемблер привычных нам процессоров x86 архитектуры. Этот контроллер применялся в старых клавиатурах, да и вообще много где он применялся. Вот его различные применения мы и рассмотрим на нашем сайте. Я буду называть этот микропроцессор Intel 8051 или MCS 51, потому что во всем мире он известен именно под этим названием.

ОСОБЕННОСТИ МИКРОКОНТРОЛЛЕРА

Intel 8051 — это 8 разрядный однокристальный микроконтроллер гардвардской архитектуры, впервые произведенный компанией Intel в 1980 году и предназначенный для использования во встраиваемых (embedded) системах. Он состоит из процессорного ядра (CPU), ОЗУ, ПЗУ, последовательного и параллельного порта, ну и еще небольшого количества дополнительных элементов. Если кому-то интересно узнать больше деталей - информация по Intel 8051 есть в открытом доступе.
Программы для него можно писать на специализированном асме, который очень напоминает ассемблер для x86-процессоров, или на языке С. Но, конечно, есть ограничения (смайл). У нас в распоряжении всего 128 байт ОЗУ (называется память DATA), 4 кбайта встроенного ПЗУ для хранения самой программы (память программ), и 64 кбайта в ПЗУ (называется XDATA - external data, или память данных). Зато есть прерывания (еще один смайл).

РАЗРАБОТКА КОНЦЕПЦИИ ПРОГРАММЫ

В статье будет рассказано о том, как создать программу на ассемблере для этого микроконтроллера. Для начала простую :). Забьем десять байт данных во внешнюю память (в ту, которой 64 кбайта) MCS 51 по адресам 00h…09h и проведем сортировку их по возрастанию. Стандартно для разработки программ для этого микроконтроллера используется программа Franklin Proview32. Старый добрый дедушка Франклин ))). Он позволяет эмулировать работу MCS 51 и в графическом виде смотреть, как изменяется состояние памяти микроконтроллера, разных регистров и таймеров. Короче, видеть почти все, что происходит внутри нашего мелкопроцессора.
Теперь, как программа должна выполнять поставленную задачу? Для начала нужно забить числа в память Intel 8051. После этого запускать цикл, который проведет сортировку полученного массива чисел. При этом надо учесть, что помещать числа из ПЗУ в ОЗУ для обработки их в цикле нам нужно вручную (т.е. указать это явно в коде). Я решил задачу следующим образом.

Описание принципа работы программы
Сначала программа записывает данные во внешнюю память. После этого она считывает исходные числа из внешней памяти во внутреннюю и одновременно сортирует их.
Процесс сортировки происходит во время считывания данных из внешней памяти и выглядит следующим образом.
Программа просматривает все исходные числа во внешней памяти и выбирает самое большое число. После этого она записывает это число в ячейку во внутренней памяти с самым большим запланированным номером. Далее ячейка во внешней памяти, откуда было считано это число, обнуляется.
После этого снова производится поиск самого большого из оставшихся чисел, это число записывается в следующую ячейку во внешней памяти.
Процесс продолжается до использования всех чисел из внешней памяти.
После этого отсортированные элементы переписываются обратно во внешнюю память.

СОЗДАНИЕ ПРОГРАММЫ

К счастью, метки и переходы типа “GOTO“ здесь применимы, поэтому программу можно разбить на отдельные модули. Еще одно замечание: все цифры в программе - шестнадцатеричные, и обозначаются буквой h.
Указываем, с какого участка кода программа начинает работать:

Забиваем числа, которые нужно отсортировать, во внешнюю память:

Запускаем цикл сортировки:

Опишем также работу дополнительного модуля, нужного для сортировки:

Все, сортировка данных завершена. Теперь нужно перенести числа из DATA обратно в XDATA:

ОСОБЕННОСТИ РАБОТЫ ПРОГРАММЫ

Использование памяти
Участки памяти:
XDATA: 0000h…0009h – область сортируемых числа
DATA: 40h…49h - область, используемая для промежуточного хранения и сортировки чисел
Регистры:
DPTR: хранит адрес байта в XDATA (0000h..0009h).
A: используется как буфер для передачи данных из XDATA в DATA и для копирования данных из одного участка памяти в другой.
R0: хранит адрес обрабатываемого элемента в DATA (40h..49h)
R1: используется как локальный счетчик цикла.
R2: хранит данные из DPL для запоминания адреса текущего самого большего элемента.
Участок 4Ah: хранит текущее самое большое число.

Результаты работы программы
В таблице 1 приведены результаты работы программы. В столбце «Адрес ячейки» указан адрес внешней памяти XDATA, в которой хранятся сортируемые данные.



СКАЧАТЬ

1. Исходники программы
2. Franklin Proview32 + краткое описание
3. Описание микроконтроллера Intel 8051, краткая справка по ассемблеру (на английском)
4. Подробное руководство по микроконтроллеру Intel 8051 и ассемблеру для него (на русском)