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Fundamentos del lenguaje ensamblador

Fundamentos del lenguaje ensamblador

4.1.-El lenguaje ensamblador y el lenguaje de máquina. Al dar una definición, en pocas palabras, de una computadora, se puede decir que se trata de un equipo para interpretar y ejecutar una secuencia de elementos de información almacenados en la memoria y realizar una serie de operaciones que estarán determinadas por la secuencia de pasos ejecutados. Las operaciones efectuadas incluyen la transformación de datos por la unidad aritmética a partir de códigos en memoria, así como la especificación de la dirección de la siguiente instrucción a ser ejecutada. La interpretación de las sucesivas instrucciones en una secuencia y su realización, constituye lo que se llama ejecución de un programa. Aquellos programas que pueden ejecutarse directamente por el microprocesador, se dice que están en lenguaje de máquina. Los programas escritos en lenguaje de máquina son muy difíciles de implementar, ello se debe a que el usuario tiene que convertir el nemotécnico que representa a la instrucción en código binario, especificar la dirección de memoria donde se encuentre la instrucción y trabajar con las variables asociadas a una o varias direcciones de memoria. 4.2.-La puesta a punto de programas en ensamblador. Para poner a punto un programa en lenguaje ensamblador hay que pasar por diferentes etapas. En la fig. 4.1 se muestra un diagrama en bloques genérico de los pasos a seguir.

PROGRAMACION

EDICION

ENSAMBLAJE

PUESTA A PUNTO

CARGA/ENLACE

Fig. 4.1.- Pasos para la puesta a punto de un programa en ensamblador.

235

Fundamentos del lenguaje ensamblador 4.2.1.-La Programación. La programación requiere de ejercitación, experimentación y de concentración. Generalmente el costo para el desarrollo del software en un sistema basado en microprocesador es mucho mayor que el costo para el desarrollo del hardware. Para el programador de microprocesadores es importante conocer, además del repertorio de instrucciones, la arquitectura interna del procesador. Los pasos a seguir en la programación son: a.-)Análisis del problema: En este primer paso el programador debe cerciorarse de la información de entrada y el resultado que se quiere producir, se establece además una relación con el hardware basada en la capacidad de RAM y ROM demandada, el procedimiento de entrada/salida, la capacidad de la pila (stack), las condiciones de tiempo, etc. b.-)Diseño: Se deben desarrollar varios objetos de datos (elementos), para cada objeto habrá un conjunto de operaciones básicas a realizar. Considere que estas operaciones existen en forma de subrutinas y escriba un algoritmo que resuelva el problema de acuerdo a los requerimientos. Definición de algoritmo: Es un conjunto de instrucciones que llevan a cabo una tarea en particular y debe satisfacer los criterios de: entrada, precisión, limitación y eficacia. Los diagramas de flujo( equivalentes al algoritmo) pueden dividirse en tres niveles: (1).-Conceptual: Se hace una descripción general del problema, independientemente del tipo de microprocesador (grandes bloques). (2).-Diagramas de flujo con los algoritmos para cada una de las operaciones básicas: También independiente del microprocesador, cada bloque del diagrama conceptual es subdividido de acuerdo al algoritmo necesario para desarrollarlo, pensando en las operaciones que tienen que ser desarrolladas en el bloque, fijando las acciones y la secuencia en que se van a ejecutar. (3).- Diagrama de flujo con las instrucciones: Dependiente del microprocesador, cada símbolo en este diagrama debe representar de una a tres instrucciones. A partir de este diagrama el programa puede ser escrito directamente. c.-)Análisis: Se puede elaborar un algoritmo alternativo y compararlo con el anterior. d.-)Escribir el programa fuente: Se escribe el programa fuente. Los elementos que identifican las partes constituyentes de una línea en ensamblador son: DIRECCIÓN CODIGOHEX ETIQUETAS OPERADOR

OPERANDOS

COMENTARIOS

4.2.2.-La Edición. El programa elaborado se edita en cualquier editor de textos que exporte en formato ASCII, obteniéndose el archivo fuente correspondiente (típicamente con extensión .ASM ó .SCR).

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Fundamentos del lenguaje ensamblador 4.2.3.-El Ensamblaje. A través del mismo se depuran los errores de sintaxis, el ensamblaje se realiza sobre el lenguaje fuente previamente elaborado. Ante la presencia de errores se debe proceder a la corrección de los mismos a través del proceso de edición. 4.2.4.-La carga-enlace. Ejecutada a través del enlazador, permite al usuario escribir programas en ensamblador que estén constituidos por varios módulos. El Enlazador resuelve referencias externas y realiza reubicaciones de direcciones, además de generar diferentes formatos de archivos. Cuando se generen errores en la carga/enlace, deben depurarse los mismos en el editor. Debe tenerse especial cuidado en que después de corregirse los errores, el archivo fuente debe ser nuevamente ensamblado para que el enlazador ejecute su acción sobre el archivo objeto corregido.

Como ejemplo, veamos los pasos a seguir en la sección de programa expuesto en algoritmo 4.1, elaborado para un microcontrolador perteneciente a la serie MCS‟51. INICIO:

LAZO:

MOV DPTR,#3000H XRL A,A MOV R1,10H MOVX @DPTR,A INC DPTR DJNZ R1,LAZO

; Se define un puntero ; Coloca al acumulador en cero ; Se define un contador ; Se llena una zona de RAM ; con ceros

CONTINUA:

Algoritmo 4.1.- Ejemplo de un programa en ensamblador para la serie MCS’51. Una vez escrito el programa, puede ensamblarse a mano, para ello debe establecerse una dirección de memoria de partida; utilizada como referencia para ubicar las restantes instrucciones. Si la primera instrucción se ubica en la dirección 0000H, la segunda (XRL A,A) será ubicada en la dirección 03h puesto que la primera instrucción ocupa 3 bytes, así se le asigna a cada instrucción una posición, tal y como se muestra en algoritmo 4.2. Dirección 0000 0003 0005 0007 0008 0009 000B

PROGRAMA INICIO:

LAZO:

MOV DPTR,#3000H XRL A,A MOV R1,10H MOVX @DPTR,A INC DPTR DJNZ R1,LAZO

CONTINUA:

Algoritmo 4.2.- Ubicación de cada código en ensamblador en memoria. Posteriormente se verifican las longitudes de las instrucciones y las direcciones asignadas, y se está en condiciones de construir una tabla de nombres simbólicos. La tabla de nombres o tabla de símbolos tiene tres entradas (INICIO, LAZO y CONTINUA). Por conveniencia, se colocan en orden alfabético: Nombre CONTINUA

Posición 000B

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Fundamentos del lenguaje ensamblador INICIO LAZO

0000 0007

El paso que sigue es la sustitución del nemotécnico de la instrucción por el código binario que la representa y posteriormente se introduce el valor de los operandos, que serán valores inmediatos, números de registro o elementos de memoria. Cuando se haga una referencia simbólica se consulta la tabla de nombres y el valor correspondiente al símbolo en cuestión se adosa a la instrucción. El resultado se muestra en algoritmo 4.3. Dirección 1 2 3 4 5 6 7

0000 0003 0005 0007 0008 0009 000B

Código

Programa

90 30 00 INICIO: 65 E0 A9 10 F0 LAZO: A3 D9 FC CONTINUA:

MOV DPTR,#3000H XRL A,A MOV R1,10H MOVX @DPTR,A INC DPTR DJNZ R1,LAZO

Algoritmo 4.3.- Códigos de operación y bytes en memoria (lenguaje de máquina). La dificultad de escribir un programa directamente en lenguaje de máquina radica en: a)La complejidad de seguir la pista para la ubicación de las instrucciones durante la redacción del programa. b)La necesidad de reubicar la dirección de salto o transferencia cuando (ante la presencia de un error) hay que añadir instrucciones al programa. c)El colocar una dirección a cada instrucción (sin utilizar el lenguaje simbólico) implica que para que dicho programa funcione a partir de otra dirección de memoria es necesario direccionarlo de nuevo por parte del programador. Por las dificultades anteriores han sido elaborados programas traductores, capaces de llevar formas o símbolos más comprensibles por el hombre al lenguaje de máquina. Los lenguajes de programación que constituyen entradas a los traductores reciben el nombre de lenguaje fuente mientras que los lenguajes producto a la traducción de un lenguaje fuente, reciben el nombre de lenguaje objeto. Cuando el lenguaje fuente es sólo una mera representación simbólica de la secuencia de instrucciones del lenguaje de máquina, la traducción a realizar es simple y se dice que sólo requiere de un ensamblaje. Al programa que realiza esta traducción se le llama ensamblador. Usualmente cada instrucción en lenguaje ensamblador genera una instrucción en lenguaje de máquina, como se muestra en la fig. 4.2.

Programa en lenguaje fuente

Ensamblador

Figura 4.2.- El ensamblador como traductor del lenguaje fuente.

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Programa en lenguaje de máquina

Fundamentos del lenguaje ensamblador Cuando el lenguaje fuente es un lenguaje de alto nivel (PASCAL, C, etc.) y el lenguaje destino es el código de máquina, al traductor se le llama compilador. Un ensamblador típico consta de dos pasos: el primero calcula la longitud de cada instrucción y actualiza un puntero de posición. La tabla de símbolos también se elabora en la primera fase, disponiendo todos los nombres y referencias simbólicas en orden alfabético. Cada nombre se coloca en la tabla tal como se encuentra; por consiguiente, un símbolo incluido en un campo de operandos entra en la tabla si antes no ha aparecido como nombre. En este caso, el símbolo se encontrará más allá de la posición actual. Al final de la primera fase todos los símbolos de la tabla deben haber recibido un número de identificación. Si un símbolo no ha sido resuelto, constituirá una referencia no completada, lo que origina errores. El ensamblador lee después las líneas de sentencias originales una vez más, construyendo esta vez el código en lenguaje de máquina, convirtiendo las direcciones de referencia a la memoria y otros campos con los valores tomados del campo de operandos de la línea original o con valores simbólicos extraídos de la tabla de símbolos. Existe una amplia variedad de ensambladores, de hecho pueden existir diferentes ensambladores para trabajar en un mismo microprocesador o en un mismo sistema de cómputo. No obstante, las posibilidades de diferentes ensambladores son muy similares por lo que se analiza la comprensión sobre los principios básicos sin entrar en detalles particulares. 4.2.5.- Las directivas del ensamblador (Pseudo instrucciones). Cualquier ensamblador posee determinadas instrucciones que son un conjunto de operaciones no generativas que no producen código en lenguaje de máquina y cuya función fundamental es especificar, como parte del programa en lenguaje ensamblador, donde deben localizarse las variables y diferentes partes del programa en la memoria RAM y ROM. A tal grupo de instrucciones se les llama directivas del ensamblador. Las directivas del ensamblador se clasifican en las siguientes categorías: (a).- Control de segmento: Permite definir segmentos donde se localiza código de programa y constantes o variables en memoria de datos. (b).- Definición de símbolos: Permite crear símbolos que pueden usarse para representar registros, números y direcciones. (c).- Inicialización de memoria: Permite inicializar zona de códigos o constantes, generalmente del tipo byte o palabras. (d).- Reserva de memoria: Reservan espacio en memoria (generalmente en memoria de datos). (e).- Enlace de programas: Permite ensamblar módulos de programas independientes, de forma tal que puedan intercambiarse referencias y variables entre ellas. (f).- Control de direcciones: Permite definir determinada zona de direcciones, donde se coloca código o datos. Las directivas básicas del ensamblador son: ORG: El operando asociado con esta directiva se interpreta como una dirección (típicamente de 16 bits). Esta define una dirección a partir de la cual será colocado el código de operación de la instrucción que siga a la directiva. Las instrucciones serán colocadas en direcciones sucesivas hasta que se defina la

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Fundamentos del lenguaje ensamblador próxima directiva. Si no se utiliza, queda implícita la instrucción ORG 00H. Es una directiva de control de direcciones. Ejemplo 4.1: ORG 100H ORG RESET ; RESET puede ser una expresión absoluta o relocalizable DS: Se utiliza para reservar bytes en memoria RAM (variables). Viene acompañada de una etiqueta que identifica una dirección en RAM y de un número a la derecha indicador del número de bytes de datos que deben reservarse y en los cuales no se almacenan datos después de su definición ( la directiva DSW reserva palabras de 16 bits). Ejemplo 4.2: Etiqueta: DS 20 ; Etiqueta identifica la dirección a partir de la cual se reservan los bytes ; en este caso se reservan 20 bytes. DB: La directiva de definición de bytes es utilizada para almacenar cadenas y tablas. A través de ella se le indica al ensamblador que interprete al operando como un dígito (menor o igual a 255) que debe ser almacenado en un byte de memoria ROM. Algunos ensambladores permiten almacenar el equivalente ASCII de una cadena de caracteres ( la directiva DW reserva palabras de 16 bits). Es una directiva de inicialización de memoria. Ejemplo 4.3: Etiqueta: DB „CADENA‟ ; El ensamblador coloca en la posición el código ASCII equivalente a la ; cadena de caracteres CADENA. Tabla: DB 0,1,‟A‟ EQU: Permite asignar un valor a determinada etiqueta o nombre de un símbolo. Puede ser usarse para definir operandos, registros, expresiones o direcciones. Los nombres de símbolos definidos con esta directiva no pueden redefinirse o cambiarse. Es una directiva de definición de símbolos. Ejemplo 4.4: Acumulador EQU A Contador_Max EQU 100 CODE, DATA, XDATA: Permiten asignar direcciones a determinado símbolo. Los símbolos definidos con esta directiva no pueden redefinirse. Son directivas de control de segmento. Ejemplo 4.5: Reset CODE 0000h

; La dirección en memoria de programa puede ser 0000H a FFFFH

Tabla_7seg DATA 20h

; La dirección en memoria de datos puede ser 00H a FFH

Datos_ext XDATA 1000h ; Define una dirección en memoria de datos externa, puede ser ; 0000H a FFFFH. DSEG, CSEG: Definen segmentos absolutos en memoria de datos y programa respectivamente.

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Fundamentos del lenguaje ensamblador

Ejemplo 4.6: CSEG AT 3000H DSEG AT 20H SEGMENT: Permite definir segmentos relativos, cuya posición en memoria quedará finalmente establecida por el enlazador. Ejemplo 4.7: PILA SEGMENT DATA ; declara segmento RSEG PILA ; selecciona segmento DS 10H ; reserva 16 bytes END: Define el final de un programa o módulo. 4.2.6.- Sistema de desarrollo KEIL. Un sistema de desarrollo está compuesto de varios programas de aplicación que se pueden usar para crear aplicaciones en un microcontrolador. Se puede usar el ensamblador para ensamblar un programa, el compilador para compilar un programa en código C a un archivo objeto, y se puede usar el enlazador para crear un módulo objeto absoluto deseable, a partir de un emulador. Cuando se usa el KEIL, el ciclo de desarrollo de un proyecto es el mismo que un proyecto de desarrollo de cualquier software, el cual consta de los siguientes pasos: 1.- Crear los archivos en C o ensamblador. 2.- Compilar o ensamblar los archivos fuentes. 3.- Corregir los errores en el archivo fuente. 4.- Enlazar ficheros objeto del compilador y ensamblador. 5.- Probar la eficiencia de la aplicación. El diagrama en bloques de la figura 4.3 muestra una herramienta de desarrollo para la serie MCS‟51. Como se muestra, los archivos se crean con Vision/51 IDE y entonces pasan al compilador C51 o el ensamblador A51. El compilador y el ensamblador procesan los archivos fuente y crean archivos objetos relocalizables. El archivo objeto creado por el compilador y el ensamblador puede usarse por LIB51 (controlador de bibliotecas) para crear una biblioteca. Una biblioteca es un conjunto de programas ordenados, especialmente formateados de módulos objeto, que el enlazador puede procesar. Cuando el enlazador procesa una biblioteca, sólo se utilizan los módulos objetos necesarios para la creación del programa. Los archivos objetos creados por el compilador y el ensamblador, y los archivos de biblioteca creados por el controlador de bibliotecas se procesan por el enlazador para crear un módulo objeto absoluto. Un archivo o módulo objeto absoluto es un archivo objeto cuyo código no es relocalizable, ello es, los códigos residen en localizaciones fijas.

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Fundamentos del lenguaje ensamblador El archivo objeto absoluto creado por el enlazador se usa para programar la ROM u otros dispositivos de memoria. Este puede usarse, adicionalmente, con el dScope-51 (depurador/ simulador) o con un emulador. El depurador/ simulador dScope-51 es un programa de alto nivel que permite una depuración rápida y fiable. El depurador contiene un simulador y un target que permite simular el 8051, incluyendo periféricos. Definiendo configuraciones específicas, se pueden simular los atributos y periféricos que posee la serie MCS‟51. El RTX-51 es un sistema multitarea en tiempo real que simplifica el diseño de un sistema, la programación y depuración (utilizada para aplicaciones complejas).

Vision/51

Compilador C51

Biblioteca C

Macro ensamblador A51

Sistema de operación en tiempo real RTX51

Controlador de biblioteca LIB51

Linker BL51 para banco de códigos.

Emulador y programación de EPROM

Depurador (DScope-51)

Simulador de periférico y CPU

Monitor-51

Figura 4.3.- Estructura de la herramienta de desarrollo KEIL. 242

Fundamentos del lenguaje ensamblador

Para crear un proyecto con µVision2 (ver fig. 4.4) se ejecuta Project – New Project…. El cual solicita el nombre del archivo de proyecto. Previamente se debe crear una nueva carpeta con el icono Create New Folder. Si el nombre del archivo es Projecto1, µVision2 crea un nuevo archivo de proyecto con el nombre PROJECT1.UV2 el cual contiene un target implícito y un nombre de grupo de archivos. Estos se pueden ver en Project Window – Files. Posteriormente, en el menú Project – Select Device for Target se selecciona el CPU a utilizar. Si está disponible, se puede seleccionar un manual aplicando Project Window – Books. Para crear nuevos archivos fuente se ejecuta File – New. Este abre un editor donde se puede escribir el código fuente. El código fuente que se crea se debe adicionar al proyecto usando Add Files en Project Window – Files. Se pueden definir los parámetros relevantes del hardware y los componentes internos del dispositivo seleccionado usando el comando Options for Target ( es una de las opciones más importantes del sistema de desarrollo), ello incluye: -

Frecuencia de reloj. Memoria interna. Memoria externa, etc.

El comando Option - Build Target traslada el archivo fuente a código hexadecimal, en caso de que existan errores, en la ventana Output Window - Build aparecerán los errores de compilación. Después de corregir los errores de sintaxis, se procede a la puesta a punto del sistema (debugger) utilizando las herramientas de µVision2. Una vez que se ha concluido la puesta a punto del proyecto, se debe crear el archivo INTEL HEX con el que se programará la EPROM interna del microcontrolador (o simulador), para ello se debe habilitar la opción Create HEX en Options for Target - Output. Ejemplo 4.8: Utilizando directivas, establezca un programa a partir de la dirección 0000H. Tal programa utilizará una constante (VALOR_CONST) cuyo valor debe ser 10H. Establezca tres tablas, una a partir de la dirección 300H, una en segmento relativo y otra en 500H respectivamente, almacenando valores como bytes, palabras y caracteres. Defina una subrutina a partir de la dirección 600H y reserve valores en RAM (a partir de 20H) de la siguiente forma: una variable (VAR) de 1 byte de longitud y una cadena de 10 bytes. Solución: NAME EJEMPLO_48 VALOR_CONST EQU 10H RESET CODE 0000H CSEG AT 300H Tabla_1: DB 04h DB 05h DB 0ffh

; se define una constante ; define dirección de código de inicio ; en memoria de programa (300H) ; Se definen bytes a partir de 300H

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Fundamentos del lenguaje ensamblador Codigo_tabla2 SEGMENT CODE RSEG Codigo_tabla2 Tabla_2: DW 4025h DW 0ff03h DW 450Eh ;

; En memoria de programa, relocalizable.

CSEG AT 500h ; en memoria de programa (500H) Tabla_3: DB 'CADENA DE CARACTERES' ; Se define cadena que será codificada en ASCII DSEG AT 20H ; reserva variable VAR: DS 1 ; 1 byte en la dirección 20h CADENA: DS 10D ; Se reservan 10 bytes ; Se define la dirección de inicio del programa CSEG AT RESET ; dirección absoluta en memoria de programa CALL SUBRUTINA ; Identificando al programa ; Dirección de la subrutina a partir de la 600H CSEG AT 600H SUBRUTINA: MOV A,VALOR_CONST; MOV VAR,A; RET; END ; Fin del programa

Figura 4.4.- Detalle del depurador de KEIL en el sistema Vision-2.

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Fundamentos del lenguaje ensamblador

El ensamblador generaría el siguiente archivo .LST: A51 MACRO ASSEMBLER EJEMPLO_48 MACRO ASSEMBLER A51 V6.02 OBJECT MODULE PLACED IN .\ejemplo_48.OBJ ASSEMBLER INVOKED BY: C:\KEIL\C51\BIN\A51.EXE .\ejemplo_48.asm SET(SMALL) LOC OBJ

0010 0000 ---0300 04 0301 05 0302 FF

---0000 0000 4025 0002 FF03 0004 450E ---0500 0500 43414445 0504 4E412044 0508 45204341 050C 52414354 0510 45524553 ---0020 0020 0021 0021

---0000 D100

---0600 0600 E510 0602 F520 0604 22

LINE 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19

20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41

SOURCE

NAME EJEMPLO_1 VALOR_CONST EQU 10H RESET CODE 0000H CSEG AT 300H Tabla_1: DB 04h DB 05h DB 0ffh Codigo_tabla2 SEGMENT CODE RSEG Codigo_tabla2 Tabla_2: DW 4025h DW 0ff03h DW 450Eh ; CSEG AT 500h Tabla_3: DB 'CADENA DE CARACTERES'

DSEG AT 20H VAR: DS 1 CADENA: DS 10D

CSEG AT RESET CALL SUBRUTINA

CSEG AT 600H SUBRUTINA: MOV A,VALOR_CONST; MOV VAR,A; RET;

END

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Fundamentos del lenguaje ensamblador XREF SYMBOL TABLE LISTING ---- ------ ----- ------NAME CADENA . . . . . . CODIGO_TABLA2. . . EJEMPLO_1. . . . . RESET. . . . . . . SUBRUTINA. . . . . TABLA_1. . . . . . TABLA_2. . . . . . TABLA_3. . . . . . VALOR_CONST. . . . VAR. . . . . . . .

T Y P E V A L U E ATTRIBUTES / REFERENCES D ADDR 0021H A 25# C SEG 0006H REL=UNIT 10# 11 N NUMB ----1 C ADDR 0000H A 3# 30 C ADDR 0600H A 31 35# C ADDR 0300H A 6# C ADDR 0000H R SEG=CODIGO_TABLA2 12# C ADDR 0500H A 18# N NUMB 0010H A 2# 36 D ADDR 0020H A 22# 37

REGISTER BANK(S) USED: 0 ASSEMBLY COMPLETE. 0 WARNING(S), 0 ERROR(S)

Nótese como la directiva en ensamblador: Codigo_tabla2 SEGMENT CODE RSEG Codigo_tabla2

; En memoria de programa, relocalizable.

ha generado bytes en memoria de programa que coinciden con el programa en RESET, lo anterior lo resuelve el enlazador o a través de la definición de direcciones absolutas. 4.2.7.-El enlazador( Linker). El enlazador es una herramienta muy útil cuando se trabajan programas muy largos que se realizan a partir de varias secciones de código o subprogramas. Su función fundamental es aceptar varios módulos objetos generados a partir del ensamblador, resolver las referencias a variables externas, incorporar subrutinas a partir de determinada biblioteca y cargar cada módulo objeto en cualquier lugar de memoria que se desee. Si el algoritmo 4.1 se quisiera definir a partir de la dirección 4000H, resulta: 2 3 4 5 6 7 8

4000 4003 4005 4007 4008 4009 400B

PUNTERO EQU 4000H 90 30 00 INICIO: MOV DPTR,PUNTERO 65 E0 XRL A,A A9 10 MOV R1,10H F0 LAZO: MOVX @DPTR,A A3 INC DPTR D9 FC DJNZ R1,LAZO CONTINUA:

Nótese como las direcciones de la tabla de símbolos cambian por la adición de la dirección de inicio 4000H: Nombre 8 2 5

CONTINUA INICIO LAZO

Posición 400B 4000 4007

Nótese además como los valores definidos a partir de directivas absolutas (EQU) no cambian. Los símbolos y direcciones que cambian cuando el programa es ubicado en una nueva dirección se llaman direcciones y símbolos relocalizables.

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Fundamentos del lenguaje ensamblador

A partir de los archivos objetos generados por el ensamblador, el enlazador procesa los mismos y genera los siguientes archivos: (a).- Archivo listado (.LST): Contiene información acerca de cada paso ejecutado en el proceso de enlace y localización de módulos, tabla de códigos localizados en memoria, lista de segmentos y símbolos y referencias cruzadas generadas por las directivas PUBLIC y EXTERN. (b).- Archivo objeto (.OBJ): Es utilizado por el depurador o debugger en la fase de depuración del programa. (c).- Archivo hexadecimal (.HEX): Es el resultado de la conversión del archivo objeto en hexadecimal, creando un archivo con el formato Intel HEX para la programación de la ROM interna o externa del sistema microcomputador. Para facilitar el trabajo con el enlazador, un posible formato para la construcción de módulos objeto se muestra a continuación: ----------------------------------------------; Importar símbolos externos ----------------------------------------------; Exportar símbolos a otros módulos ----------------------------------------------; Declaración de segmentos y variables ----------------------------------------------; Declaración de constantes ----------------------------------------------; Programa en ensamblador ----------------------------------------------Ejemplo 4.9: Como ejemplos de como trabaja el enlazador, analicemos los programas( PROG_PRIN y SUMA_MULTIPLE) que se muestran a continuación: NAME PRINCIPAL ;Este programa llenara dos zonas de ; RAM para ser sumadas ; Biblioteca de simbolos externos EXTRN CODE (SUMARA) ; módulo definido externamente PUBLIC DIR_DATOS_A ; variables globales PUBLIC DIR_DATOS_B PUBLIC CANT_DATOS ; Define zona de memoria de datos DIR_DATOS_A DATA 40H DS 10D; DSEG AT 50H DIR_DATOS_B: DS 10D;

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; Constante CANT_DATOS EQU 0AH CSEG AT 00H RESET: MOV R1,#DIR_DATOS_A MOV R0,#DIR_DATOS_B MOV R3,#CANT_DATOS LLENA: MOV @R1,#03 MOV @R0,#05 INC R0 INC R1 DJNZ R3,LLENA CALL SUMARA END

; Se inicializa punteros ; Se inicializa contador ; Se llena zona de datos

La subrutina, como módulo independiente, puede crearse como sigue: NAME SUMA_MULTIPLE ; Sumara datos en multiple precision ; Biblioteca de simbolos externos EXTRN DATA (DIR_DATOS_A) EXTRN DATA (DIR_DATOS_B) EXTRN NUMBER (CANT_DATOS) PUBLIC SUMARA SUMA_MULTIPLE SEGMENT CODE RSEG SUMA_MULTIPLE SUMARA: MOV R0,#DIR_DATOS_B ; Se definen los datos inicializados MOV R1,#DIR_DATOS_A ; en programa externo MOV R3,#CANT_DATOS CLR CY CONT: MOV A,@R0 ADDC A,@R1 MOV @R1,A INC R0 INC R1 DJNZ R3,CONT RET END

El resultado que genera el ensamblador sería, para el programa principal: MACRO ASSEMBLER A51 V6.02 OBJECT MODULE PLACED IN .\principal.OBJ ASSEMBLER INVOKED BY: C:\KEIL\C51\BIN\A51.EXE .\principal.asm SET(SMALL) DEBUG EP LOC OBJ

LINE 1

SOURCE

NAME PRINCIPAL

248

Fundamentos del lenguaje ensamblador

0040 0000

14

---0050 0050

17 18

000A

21

---0000 24 0000 7940 0002 7850 0004 7B0A 0006 28 0006 7703 0008 7605 000A 08 000B 09 000C DBF8 000E 120000 F

2 ;Este programa llenara dos zonas de 3 ; RAM para ser sumadas 4 5 ; Biblioteca de simbolos externos 6 7 EXTRN CODE (SUMARA) 8 PUBLIC DIR_DATOS_A 9 PUBLIC DIR_DATOS_B 10 PUBLIC CANT_DATOS 11 12 ; Define zona de memoria de datos 13 DIR_DATOS_A DATA 40H DS 10D; 15 16 DSEG AT 50H DIR_DATOS_B: DS 10D; 19 20 ; Constante CANT_DATOS EQU 0AH 22 23 CSEG AT 00H RESET: 25 MOV R1,#DIR_DATOS_A ; Se inicializa punteros 26 MOV R0,#DIR_DATOS_B 27 MOV R3,#CANT_DATOS ; Se inicializa contador LLENA: 29 MOV @R1,#03 ; Se llena zona de datos 30 MOV @R0,#05 31 INC R0 32 INC R1 33 DJNZ R3,LLENA 34 CALL SUMARA 35 END

SYMBOL TABLE LISTING ------ ----- ------NAME TYPE

V A L U E ATTRIBUTES

CANT_DATOS . . . . DIR_DATOS_A. . . . DIR_DATOS_B. . . . LLENA. . . . . . . PRINCIPAL. . . . . RESET. . . . . . . SUMARA . . . . . .

000AH 0040H 0050H 0006H ----0000H -----

N NUMB D ADDR D ADDR C ADDR N NUMB C ADDR C ADDR

A A A A A EXT

REGISTER BANK(S) USED: 0 ASSEMBLY COMPLETE. 0 WARNING(S), 0 ERROR(S)

El resultado del programa SUMA_MÚLTIPLE, después del proceso de ensamblaje sería: MACRO ASSEMBLER A51 V6.02 OBJECT MODULE PLACED IN .\secundario.OBJ ASSEMBLER INVOKED BY: C:\KEIL\C51\BIN\A51.EXE .\secundario.asm SET(SMALL) DEBUG EP

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Fundamentos del lenguaje ensamblador

LOC OBJ

LINE

---0000 0000 7800 0002 7900 0004 7B00 0006 C2D7 0008 0008 E6 0009 37 000A F7 000B 08 000C 09 000D DBF9 000F 22

F F F

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26

SOURCE

NAME SUMA_MULTIPLE ; Sumara datos en multiple precision ; Biblioteca de simbolos externos EXTRN DATA (DIR_DATOS_A) EXTRN DATA (DIR_DATOS_B) EXTRN NUMBER (CANT_DATOS) PUBLIC SUMARA SUMA_MULTIPLE SEGMENT CODE RSEG SUMA_MULTIPLE SUMARA: MOV R0,#DIR_DATOS_B ; Se definen datos inicializados MOV R1,#DIR_DATOS_A ; en programa externo MOV R3,#CANT_DATOS CLR CY CONT: MOV A,@R0 ADDC A,@R1 MOV @R1,A INC R0 INC R1 DJNZ R3,CONT RET END

SYMBOL TABLE LISTING ------ ----- ------NAME

T Y P E V A L U E ATTRIBUTES

CANT_DATOS . . . . N ADDR ----EXT CONT . . . . . . . C ADDR 0008H R SEG=SUMA_MULTIPLE

El resultado del enlace entre ambos módulos resulta en el siguiente archivo generado por el enlazador: BL51 BANKED LINKER/LOCATER V4.02 BL51 BANKED LINKER/LOCATER V4.02, INVOKED BY: C:\KEIL\C51\BIN\BL51.EXE principal.obj, secundario.obj TO enlace RAMSIZE (256) INPUT MODULES INCLUDED: principal.obj (PRINCIPAL) secundario.obj (SUMA_MULTIPLE) LINK MAP OF MODULE: enlace (PRINCIPAL) TYPE BASE LENGTH RELOCATION SEGMENT NAME ----------------------------------------------------******* DATA MEMORY ******* REG 0000H 0008H ABSOLUTE "REG BANK 0" 0008H 0048H *** GAP ***

250

Fundamentos del lenguaje ensamblador DATA 0050H

000AH

ABSOLUTE

******* CODE MEMORY ******* CODE 0000H 0011H ABSOLUTE CODE 0011H 0010H UNIT SUMA_MULTIPLE SYMBOL TABLE OF MODULE: enlace (PRINCIPAL) VALUE TYPE NAME ---------------------------------------MODULE PRINCIPAL N:000AH PUBLIC CANT_DATOS D:0040H PUBLIC DIR_DATOS_A D:0050H PUBLIC DIR_DATOS_B C:0006H SYMBOL LLENA N:0000H SYMBOL PRINCIPAL C:0000H SYMBOL RESET C:0000H LINE# 25 C:0002H LINE# 26 C:0004H LINE# 27 C:0006H LINE# 29 C:0008H LINE# 30 C:000AH LINE# 31 C:000BH LINE# 32 C:000CH LINE# 33 C:000EH LINE# 34 ------ENDMOD PRINCIPAL ------MODULE SUMA_MULTIPLE C:0011H SEGMENT SUMA_MULTIPLE C:0011H PUBLIC SUMARA C:0019H SYMBOL CONT B:00D0H.7 SYMBOL CY C:0011H LINE# 14 C:0013H LINE# 15 C:0015H LINE# 16 C:0017H LINE# 17 C:0019H LINE# 19 C:001AH LINE# 20 C:001BH LINE# 21 C:001CH LINE# 22 C:001DH LINE# 23 C:001EH LINE# 24 C:0020H LINE# 25 ------ENDMOD SUMA_MÚLTIPLE INTER-MODULE CROSS-REFERENCE LISTING -----------------------------------NAME . . . . USAGE MODULE NAMES ---------------------------------CANT_DATOS . NUMB; PRINCIPAL SUMA_MULTIPLE DIR_DATOS_A. DATA; PRINCIPAL SUMA_MULTIPLE DIR_DATOS_B. DATA; PRINCIPAL SUMA_MULTIPLE SUMARA . . . CODE; SUMA_MULTIPLE PRINCIPAL LINK/LOCATE RUN COMPLETE. 0 WARNING(S), 0 ERROR(S)

251

Fundamentos del lenguaje ensamblador

El programa PROG_PRIN utiliza dos direcciones de datos (DIR_DATOS_A, DIR_DATOS_B) y una constante (CANT_DATOS) que son compartidas con la subrutina SUMA_MÚLTIPLE. A través de la directiva PUBLIC se indica que las etiquetas (constantes) definidas a la derecha pueden ser utilizadas por otros programas. El programa principal hace un llamado a subrutina que no está en el módulo objeto y que es definida en otro módulo, lo que se indica con la pseudoinstrucción EXTRN. Para la subrutina SUMA_MULTIPLE las direcciones DIR_DATOS_A, DIR_DATOS_B y la constante CANT_DATOS serán definidas externamente. La subrutina SUMARA es PUBLIC pues es referenciada por PROG_PRIN( un módulo externo a ella). El enlazador cargará PROG_PRIN y a partir del último código colocará la primera instrucción de SUMARA( la que posee un desplazamiento en el PC de 0011H). Todas las instrucciones de SUMARA serán colocadas en direcciones desplazadas en 11h valores, en nuevas direcciones de memoria. 4.2.8.-La creación de un módulo en ensamblador. Los módulos, como las subrutinas, deben brindar información que el usuario necesite sin necesidad de examinar la arquitectura interna del programa, las especificaciones típicas que deben definirse son: a)Descripción del propósito del módulo. b)Longitud en bytes de la subrutina. c)Lista de parámetros de entrada. d)Lista de parámetros de salida. e)Registros y localizaciones de memoria utilizadas (útil cuando el módulo se use como respuesta a interrupción, donde deben salvarse todos los registros implicados), en esta última se debe definir si las direcciones son o no relocalizables. f)Un ejemplo de valores de las variables de salida ante la definición de variables a la entrada. g)Definir la biblioteca de símbolos externos. Ejemplo 4.10: Un ejemplo de como puede definirse un módulo se expone en el siguiente programa: NAME CONVERSION_BCD_7SEG ;**************************************************************** ; Este programa permite convertir un valor en BCD * ; a su equivalente 7 segmentos * ;**************************************************************** ;*BYTES QUE OCUPA EN MEMORIA: 18 BYTES * ;**************************************************************** ;*PARAMETROS DE ENTRADA: DIR_DATO_BCD:direccion donde debe estar* ;* colocado el valor en BCD a convertir * ;* con formato 0NH donde N es el valor en BCD * ;****************************************************************

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Fundamentos del lenguaje ensamblador ;*PARAMETROS DE SALIDA: Valor equivalente a 7 segmentos en * ;* DIR_DATO_BCD * ;**************************************************************** ;*REGISTROS UTILIZADOS: A,R0,PC * ;**************************************************************** ;*LOCALIZACION DE MEMORIA: DIR_DATO_BCD, definida por quien * ;* llame a este modulo * ;**************************************************************** ;*EJEMPLO: Debe ser definido por otro modulo: * ;* PUBLIC DIR_DATO_BCD * ; DSEG AT 50H * ; DIR_DATO_BCD: * ; DS 1D; * ;* * ;* Si (50H)=03 devuelve (50H)=66h * ;* Forma de llamado: CALL BCD_7SEG * ;**************************************************************** ;*NOTA: La direccion donde se coloque la tabla puede ser * ;* relocalizada, pero siempre a continuacion de RET * ;**************************************************************** EXTRN DATA (DIR_DATO_BCD) BCD_7SEG SEGMENT CODE RSEG BCD_7SEG BCD_7SEG: MOV R0,#DIR_DATO_BCD MOV A,@R0 ADD A,#02H ; Salto 2 bytes de código (dos próximas instrucciones) MOVC A,@A+PC MOV @R0,A RET ; a continuación de la instrucción RET POSIC_TABLA SEGMENT CODE RSEG POSIC_TABLA dw 3344h ; posibles códigos equivalentes 7_seg dw 5566h dw 7788h dw 99aah dw 0bbcch END

4.3.- Algunas ideas para la programación en ensamblador. La programación en ensamblador es una tarea ardua y laboriosa, aunque algunos conceptos que se presentan aquí pueden resultar evidentes, son útiles para la programación en ensamblador. (a).- Establecer un registro a cero: Un registro puede ser puesto a cero a través de las instrucciones: MOV REG,00 ó XRL REG,REG. Para la comprensión de la segunda opción debe conocerse la función OR EXCLUSIVO. El or exclusivo devuelve como resultado un "1" si solo uno de los operandos vale 1, como se aprecia a continuación:

253

Fundamentos del lenguaje ensamblador

XOR 0 1

0 0 1

1 1 0

De lo anterior se deduce que el or exclusivo de un número consigo mismo es cero. Un ejemplo se muestra a continuación:

XOR

1010 1100 ----------0110

Para colocar a cero un registro puede utilizarse también la instrucción SUB REG,REG (sustracción de un número por el mismo). (b).- Complementar un bit: A menudo puede ser necesario cambiar el estado de un bit( especialmente para trabajar sobre banderas establecidas por programa o sobre terminales de puerto, como puede ser el control de un led en un reloj digital), para ello puede utilizarse el or exclusivo. La función or exclusivo de cualquier bit con el bit correspondiente en "1" complementa dicho bit. Ejemplo 4.11: Complemente el bit 1 y 5 de un valor almacenado en un registro de 8 bits: REGISTRO XOR

XXXXXXXX 0 0 1 00 0 1 0 ----------------------RESULTADO X X XcX X X XcX Donde Xc representa el complemento de X. (c).- Setear un bit: Para ello es útil la función OR, la cual da como resultado un "1" si al menos uno de los operandos es "1": OR 0 1

0 0 1

1 1 1

Por tanto, el OR de cualquier información contenida en cualquier bit con "1" resultará un 1. Ejemplo 4.12: Setee los bits 1 y 5 de la información contenida en cualquier registro. REGISTRO X X X X X X X X OR 0 0 1 0 0 0 1 0 ---------------------RESULTADO X X 1 X X X 1 X Nótese como la información contenida en los bits sobre los que se hace el OR con 0, mantienen su valor.

254

Fundamentos del lenguaje ensamblador (d).- Resetear un bit: Para ello puede utilizarse la función AND, en la misma basta que uno de los operandos sea cero para que el resultado sea cero: AND 0 1

0 0 0

1 0 1

Ejemplo 4.13: Coloque los bits 1 y 5 de un registro a cero. REGISTRO X X X X X X X X AND 1 1 0 1 1 1 0 1 -----------------------RESULTADO X X 0 X X X 0 X Nótese como la información contenida en los bits sobre los que se hace el AND con "1" mantienen su valor. (e).- Realizar la sustracción a través de suma: Algunos dispositivos (como algunos microcontroladores) no poseen instrucciones de sustracción. Un método alternativo es realizar la sustracción a través de la suma, para lo cual la operación: MINUENDO - SUSTRAENDO --------------------RESTA Puede realizarse ejecutando los siguientes pasos: a)Se realiza el complemento a 1 del minuendo. b)Se le suma a la anterior operación el sustraendo. c)Se realiza el complemento a uno del resultado. Ejemplo 4.14: Realice la siguiente operación: 01001001B - 00110110B a)Se realiza el complemento a uno del minuendo: 10110110B b)Se le suma el sustraendo: 10110110B +00110110B --------------11101100B

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Fundamentos del lenguaje ensamblador

c)Se le determina el complemento a uno del resultado: 00010011B Y este es el resultado de la sustracción planteada. Un problema será determinar cuándo la operación anterior no da un resultado apropiado ( préstamo en la operación de sustracción normal). Para ello el acarreo se utiliza como indicador. Ejemplo 4.15: Realice la siguiente operación: 00010000B - 00100000B a)Se realiza el complemento a uno del minuendo: 11101111B b)Se le suma el sustraendo: 11101111B +00100000B --------------CY=1 00001111B Con un acarreo de "1" c)Se le determina el complemento a uno del resultado: 11110000B De lo anterior se puede deducir porqué se utiliza la puesta a “1” de la bandera acarreo como indicador similar a la solicitud de préstamo cuando la operación de sustracción se realiza por el microprocesador. (f).- Multiplicando y dividiendo por potencias de dos: La multiplicación y la división son operaciones aritméticas de uso común para la solución a problemas exigidos a un sistema de cómputo, su ejecución tarda varios períodos de reloj (existen microprocesadores que no lo tienen incluído y se debe implementar por programa). Se puede obtener( basado en la posición relativa de las cifras que conforman el número) el producto y la división de determinado valor a través de la simple rotación. Multiplicación: El rotar un valor a la izquierda permite obtener el producto del valor almacenado por dos, para multiplicar por N( donde N tiene que ser una potencia de dos) se puede utilizar: PRODUCTO = MULTIPLICANDO(N) donde N = 2n y n = Número de rotaciones a la izquierda. Ejemplo 4.16:

256

Fundamentos del lenguaje ensamblador Multiplique por 16 el siguiente dato: 00000100B=4D N=16=24 Como n=4, entonces la solución sería rotar el dato cuatro veces a la izquierda, de lo que resulta: 01000000B=64D División: Se realiza rotando a la derecha el dividendo n unidades, para lo cual se puede aplicar la siguiente fórmula: COCIENTE = DIVISOR / N Donde N = 2n y n = Número de rotaciones a la derecha. Ejemplo 4.17: Divida por 64 el siguiente valor: 01001010B N=64= 26 Como n es seis, entonces se debe rotar seis unidades a la derecha, de lo que resulta: COCIENTE = 00000001B Se debe tener en cuenta que la rotación puede conllevar a la pérdida de información (como en el ejemplo anterior). Tal pérdida puede evitarse con la utilización de múltiple precisión en el manejo de datos. (g) La multiplicación de números empaquetados en BCD por dos: Para ello lo que se hace es doblar el número( adicionar el número con él mismo) y posteriormente se realiza el ajuste decimal del resultado (el mayor valor en ocho bits será 99H). (h) La división de números empaquetados en BCD por dos: Para ello se rota a la derecha el número y se le sustrae tres a cualquier dígito que sea ocho o mayor. (i).- Redondeo de números: Este tipo de aplicación se desarrolla fundamentalmente cuando se trata el dato en múltiple precisión (ver sección 4.4). Para redondear un número binario se utiliza el siguiente principio: Si el bit más significativo del byte que será truncado es 1 (128 o mayor si se interpreta como entero sin signo), se le añade 1 al byte más significativo adyacente. Ejemplo 4.18: Redondee a un byte los números siguientes, resultados de una suma: MSByte 00101100

LSByte 10010000

Como el bit MSB del byte menos significativo es 1, se incrementa en 1 el byte más significativo, siendo el resultado:

257

Fundamentos del lenguaje ensamblador

00101101 También se puede redondear números empaquetados en BCD. Para realizar este tipo de operación se tiene en cuenta que si el dígito más significativo que será truncado es 5 o mayor, se le añade 1 al byte adyacente más significativo, ejecutando posteriormente el ajuste decimal. Ejemplo 4.19: Redondee a dos dígitos los cuatro dígitos empaquetados en BCD que se muestran a continuación: MSByte 01001001

LSByte 01100010

Se debe eliminar el byte menos significativo, como el número que representa el dígito más significativo a truncar( 6D=0110) es mayor que 5, se suma 1 al dígito inmediato superior (1001). 01001001 + 1 -----------01001010 Posteriormente se debe realizar el ajuste decimal (sumar 6, pues el resultado es un código erróneo) de lo que resulta: 01010000=50H 4.4.- Ejemplos de programas en ensamblador. Sistemas en múltiple precisión:La precisión simple aplicada a los microprocesadores significa el tratamiento de datos con un número de bits cuyo tamaño coincida con el tamaño de los registros de propósito general del microprocesador utilizado para el diseño del sistema. En la presente sección se trata como manipular datos que poseen un número de bits superiores al formato básico de trabajo del microprocesador, para lo que se tomará como referencia el tratamiento sobre un tamaño de 8 bits, lo cual puede generalizarse a un número superior de bits. 4.4.1.- La adición y la sustracción. La adición y la sustracción en múltiple precisión implica, básicamente, conservar el acarreo o el préstamo de adiciones o sustracciones del byte contiguo de orden inferior y sumarlo o sustraerlo a la posición del bit menos significativo del byte de orden superior. Si se interpreta el dato como entero con signo, entonces el bit más significativo del byte más significativo representará el signo en un dato de orden n, siendo los bytes de orden inferior representaciones de simples dígitos binarios. Ejemplo 4.20: Realice la siguiente operación de suma: MSByte LSByte

258

Fundamentos del lenguaje ensamblador 00000010 11001001 +00001000 10100101 -------------------------

713 +2213 --------

Como las microcomputadoras de 8 bits suelen utilizar operandos de 8 bits, la operación anterior debe ejecutarse en dos fases: primero sumando el byte de más bajo orden, conservando el acarreo que debe trascender a la operación de los bytes más significativos: 11001001 +10100101 -------------CY=1 01101110 En el segundo paso, se suman los dos bytes de orden superior, sumando el acarreo precedente de la suma anterior al bit menos significativo: 00000010 +00001000 + 1 Acarreo precedente -------------00001011 Los dos resultados se combinan en la suma resultante de 16 bits: MSByte LSByte 00001011 01101110 = 2926D El proceso consiste, pues, en sumar dos bytes cada vez, conservar el acarreo y añadirlo al siguiente byte de orden superior, volver a conservar el acarreo para un posible próximo paso y así sucesivamente, repitiendo el proceso tantas veces como bytes tengan los operandos. En los microprocesadores existe la instrucción de suma con acarreo (ADC), útil para esta aplicación. Ejemplo 4.21: NAME SUMA_MULTIPLE ;========================================================== ;PROPÓSITO DEL PROGRAMA: Sumar dos numeros multibytes ;almacenados en memoria. ;========================================================== ;PARAMETROS DE ENTRADA: ; ;R0-Apunta a la dirección mas significativa del primer sumando ;R1-Apunta a la dirección mas significativa del segundo sumando ;B-Contiene el numero de bytes de cada sumando ;========================================================== ;PARAMETROS DE SALIDA: ; ;El resultado de la operacion se devuelve en las mismas ;localizaciones del primer sumando ;========================================================== ;FORMA DE LLAMADO:CALL SUM_MULTIPLE ;========================================================== ;REGISTROS UTILIZADOS:A,R0,R1,B

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Fundamentos del lenguaje ensamblador ;========================================================== ;BYTES QUE OCUPA EN MEMORIA: 21 Bytes. ;========================================================== ;EJEMPLO: ; ; Entrada: ;DIR_0=20H DIR_1=35H CONTADOR=04H y en memoria existe: ; (20H...23H)=(88H,88H,88H,88H) ; (35H...39H)=(22H,22H,22H,22H) ; ; Salida: (20H...23H)=(AAH,AAH,AAH.AAH) ;========================================================== EXTRN NUMBER (DIR_0) EXTRN NUMBER (DIR_1) EXTRN NUMBER (CONTADOR) PUBLIC SUM_MULTIPLE SUMA_MULTIPLE SEGMENT CODE RSEG SUMA_MULTIPLE SUM_MULTIPLE: mov R0,#DIR_0; mov R1,#DIR_1; mov B,#CONTADOR; PROX_BYTE: mov A,@R1 addc A,@R0 mov @R0,A inc R1 inc R0 djnz B,PROX_BYTE jnc FIN mov A,#01H add A,@R0 mov @R0,A FIN: ret End

;SE OBTIENE SUMANDO ; SE ADICIONA COSUMANDO CON ACARREO ;RESULTADO EN DIRECCION DE R0 ;PROXIMO DATO DE 8 BITS ;CONTROL DE NÚMERO DE BYTES DE OPERANDOS ; SE GARANTIZA POSIBLE ULTIMO ACARREO

PROGRAMA DE COMPROBACIÓN: NAME PROGRAMA_COMPROBACION ; Comprobación del algoritmo de suma múltiple EXTRN CODE (SUM_MULTIPLE) PUBLIC CONTADOR PUBLIC DIR_0 PUBLIC DIR_1 CONTADOR EQU 04H; DIR_0 EQU 20H; DIR_1 EQU 35H; DSEG AT DIR_0 ; DIRECCION DE SUMANDO Y DESTINO DS CONTADOR ; DSEG AT DIR_1 ; DIRECCIÓN DE COSUMANDO DS CONTADOR ; NÚMERO DE BYTES DE OPERANDOS

260

Fundamentos del lenguaje ensamblador

INICIO SEGMENT CODE RSEG INICIO CALL SUM_MULTIPLE END

La Sustracción. La sustracción es semejante a la adición, pero en este caso el acarreo (que se setea en la sustracción como indicación de préstamo) debe ser sustraído al byte siguiente de orden superior. Ejemplo 4.22: Realice la siguiente sustracción, considerando un formato básico de 8 bits: MSByte LSByte 00010010 00011010 4634D -00010000 10010010 -4242D -------------------------- --------Como primer paso, se debe sustraer los bytes de más bajo orden, considerando el posible préstamo. 00011010 -10010010 -------------B=1 10001000 Posteriormente, se realiza la sustracción del préstamo a la operación del byte de orden superior: 00010010 -00010000 1 Sustracción del préstamo precedente ------------00000001 El resultado sería: MSByte LSByte 00000001 10001000 = 392D Los préstamos deben ser sustraídos a las operaciones de sustracción de los bytes precedentes, semejante a la adición. Los microprocesadores pueden sustraer con préstamo, operación útil para esta aplicación. Ejemplo 4.23: NAME SUSTRACCIÓN_MULTIPLE ;********************************************************** ; PROPÓSITO DEL PROGRAMA: La sustraccion de dos numeros ; multibytes almacenados en memoria. ;********************************************************** ; Parámetros de entrada: ; R0 - Apunta a la dirección más significativa del minuendo.

261

Fundamentos del lenguaje ensamblador ; R1 - Apunta a la dirección más significativa del sustraendo. ; R2 - Contiene el número de bytes de cada operando. ;********************************************************** ; Parametros de salida: El resultado de la operacion se ; devuelve en las mismas localizaciones del minuendo ; (primer operando). ;********************************************************** ; Registros utlilizados: A,R0,R1,B. ;********************************************************** ; Forma de llamado: Call RESTA_MULTI ;********************************************************** ; EJEMPLO: ; Entrada: ; Si R0--> 24h, R1-->34h y R2= 5h ; (20h....24h)=(88h,88h,88h,88h,88h) ; (30h....34h)=(22h,22h,22h,22h,22h) ; Salida: ; (20h....24h)=(66h,66h,66h,66h,66h) ; Si CY=1 después de la ejecución, resultado incorrecto. ;********************************************************** PUBLIC RESTA_MULTI EXTRN NUMBER (DIR_MINU) EXTRN NUMBER (DIR_SUST) EXTRN NUMBER (CANT_BYTES) RES_MULTIPLE SEGMENT CODE RSEG RES_MULTIPLE RESTA_MULTI: mov r0,#DIR_MINU; mov r1,#DIR_SUST; mov B,#CANT_BYTES; clr C ;PREPARA ACARREO PARA LA PRIMERA SUSTRACCIÓN PX_BYTE: Mov A,@R0 ;SE OBTIENE EL MINUENDO subb A,@R1 ;SE SUSTRAE CON ACARREO EL SUSTRAENDO mov @R0,A ;RESULTADO EN DIRECCION DE R0 dec R0 ;PROXIMO DATO DE 8 BITS dec R1 djnz B,PX_BYTE ;CONTROL DE NÚMERO DE BYTES DE OPERANDOS ret end PROGRAMA DE COMPROBACIÓN: NAME PROGRAMA_COMPROBACION ; Comprobación del algoritmo de sustracción múltiple DIR_MINU EQU 24h; DIR_SUST EQU 34H; CANT_BYTES EQU 05H; EXTRN CODE (RESTA_MULTI) PUBLIC DIR_MINU ;DIRECCION DE MINUENDO Y DESTINO PUBLIC DIR_SUST ;DIRECCIÓN DE SUSTRAENDO PUBLIC CANT_BYTES ;NÚMERO DE DATOS DE LOS OPERANDOS

262

Fundamentos del lenguaje ensamblador CALL RESTA_MULTI END

4.4.2.- La rotación. En la fig. 4.5 se muestra como efectuar la rotación en ambos sentidos (derecha e izquierda) de un dato en múltiple precisión. En la rotación a la derecha se toma el byte más significativo y se rota a la derecha a través del acarreo (C) (en el primer paso se colocará el valor de C en el bit más significativo), posteriormente C posee el valor que existía en el bit menos significativo, el cual será introducido en el bit más significativo del próximo dato de menor orden, el proceso se repite en dependencia del número de bytes. En C se devuelve el valor del bit menos significativo del dato de menor orden (byte menos significativo o LSByte). En la rotación a la izquierda se toma inicialmente el byte menos significativo y se rota a la izquierda a través del acarreo (de acuerdo a ello el bit menos significativo tendrá el valor de C y el bit 7 será devuelto en este último), para el próximo paso C será colocado en el bit menos significativo del próximo byte de mayor orden, el proceso se repite de acuerdo al número de bytes hasta que C devuelve el valor del bit más significativo del byte de mayor orden (MSByte). La rotación de números multibytes puede ser útil en la conversión BCD-binario, multiplicación y división en múltiple precisión o multiplicación y división por potencias de dos.

C

C

.....

.....

.....

.....

MSByte

LSByte (a) Rotación a la derecha. C

C

.....

.....

.....

MSByte

..... LSByte

(b) Rotación a la izquierda. Figura 4.5.- Rotación en múltiple precisión. Ejemplo 4.24: NAME ROTAR_DERECHA ;============================================================================= ;PROPÓSITO DEL PROGRAMA:Rotar un numero multibytes a la derecha ;============================================================================= ;PARAMETROS DE ENTRADA: ; ;B-Número de bytes del operando

263

Fundamentos del lenguaje ensamblador ;R0-Direccion menos significativa del número a rotar ;En el acarreo (CY)debe estar lo que se desea entrar en el bit 7 de la direccion ;menos significativa. ;============================================================================= ;FORMA DE LLAMADO:CALL ROTA_DERECHA ;============================================================================= ;REGISTROS UTILIZADOS:A,R0,B,C ;============================================================================= ;BYTES QUE OCUPA EN MEMORIA: 13 ;============================================================================= ;EJEMPLO: ; Entrada: ; Si R0=20H B=03H CY=1 (20H...22H)=(77H,66H,22H) ; Salida: ; (20H...22H)=(BBH,B3H,11H) ;============================================================================= PUBLIC ROTA_DERECHA EXTRN NUMBER (DIR_BYTEALTO) EXTRN NUMBER (CANT_BYTES) ROTA_DER SEGMENT CODE RSEG ROTA_DER ROTA_DERECHA: Mov B, #CANT_BYTES; Mov R0, #DIR_BYTEALTO; SETB C; CLR C SI C=0; RotaDer:Mov A,@R0 ; Valor a rotar RrC A ; Rota a la derecha el valor Mov @R0,A ; Almacena valor rotado Inc R0 ; DjnZ B,RotaDer ; Control del número de bytes Ret End PROGRAMA DE COMPROBACIÓN: NAME PROGRAMA_COMPROBACION ; Comprobación del algoritmo de rotación a la derecha EXTRN CODE (ROTA_DERECHA) PUBLIC DIR_BYTEALTO PUBLIC CANT_BYTES DIR_BYTEALTO EQU 20h; DIRECCIÓN DEL BYTE MÁS SIGNIFICATIVO CANT_BYTES EQU 03H; NÚMERO DE DATOS DEL OPERANDO CALL ROTA_DERECHA END

4.4.3.- Comparación de dos cadenas. Cuando se comparan dos cadenas, la cadena 1 puede ser mayor, menor o igual que la cadena 2. Para ello, se definen dos punteros que apunten al byte que define al dato más significativo de ambas cadenas, basta que un dato más significativo de la cadena 1 sea mayor o menor que el dato equivalente de la cadena 2 para que

264

Fundamentos del lenguaje ensamblador la cadena sea mayor o menor. En caso que los datos sean iguales, el proceso debe repetirse hasta que se comparen los datos menos significativos, que determinarán la igualdad en ambas cadenas. Ejemplo 4.25: NAME COMPARACION_MULTIBYTES ;============================================================================= ;PROPÓSITO DEL PROGRAMA:Comparar dos números almacenados en memoria ;============================================================================= ;Los bytes menos significativos de los dos numeros a comparar estaran en las ;direcciones mas bajas ;============================================================================= ;PARAMETROS DE ENTRADA: ; ;B- Número de bytes a comparar ;R0-Octeto más significativo del número 1 ;R1-Octeto más significativo del número 2 ;============================================================================= ;PARAMETROS DE SALIDA: ; ;A-Resultado de la comparacion (bandera): ;A=00H si número_1>número_2 ;A=01H si número_1=80H NOIGUAL:jc REDBIN1 ;APROXIMA AL MENOR dec R0 ;APROXIMA AL MAYOR inc @R0 ;INCREMENTA EL BYTE MAS SIGNIF. inc R0 REDBIN1:dec B mov A,#00H ;COLOCA CERO REDBIN2:mov @R0,A ;RESETEO BYTES MENOS SIGNIF. inc R0 djnz B,REDBIN2 ;DECREMENTA CONTADOR DE BYTES ret end PROGRAMA DE COMPROBACIÓN: NAME PROGRAMA_COMPROBACION ; Comprobación del algoritmo de redondeo binario. EXTRN CODE (RED_BIN) PUBLIC DIR_BYTEALTO PUBLIC CANT_BYTES DIR_BYTEALTO EQU 20h; Dirección del byte más significativo CANT_BYTES EQU 04H; Cantidad de bytes del dato CALL RED_BIN END

4.4.7.- El redondeo en BCD. Redondear en BCD es incrementar el byte de mayor orden cuando el byte que se va a truncar es 50H ( la mitad de 10D) o superior.

272

Fundamentos del lenguaje ensamblador

Ejemplo 4.31: NAME REDONDEO_BCD ;============================================================================= ;PROPOSITO DEL PROGRAMA:Redondear un BCD de N bytes almacenado a partir de ;una direccion de memoria ;============================================================================= ;PARAMETROS DE ENTRADA: ; ;B-Contiene el numero de bytes del numero a redondear ;R0-Dirección menos significativa del numero a redondear ;============================================================================= ;PARAMETROS DE SALIDA: ; ;Se devuelve en las mismas localizaciones. ;============================================================================= ;FORMA DE LLAMADO:CALL RED_BCD ;============================================================================= ;REGISTROS UTILIZADOS:A,R0,B ;============================================================================= ;BYTES QUE OCUPA EN MEMORIA: 28 ;============================================================================= ;EJEMPLO: ; Entrada: ; Si R0=20H B=04H (20H...23H)=(66H,60H,00H,00H) ; Salida: ; (20H...23H)=(67H,00H,00H,00H) ;============================================================================= PUBLIC RED_BCD EXTRN NUMBER (DIR_BYTEALTO) EXTRN NUMBER (CANT_BYTES) RED_BC SEGMENT CODE RSEG RED_BC RED_BCD: Mov B, #CANT_BYTES; Mov R0, #DIR_BYTEALTO; inc R0 ; Adjunto a byte + sig. mov A,@R0 cjne A,#50H,NOIGUAL ; ¿mayor a 50h? NOIGUAL:jc REDBCD1 ;aproximo al menor dec R0 ;aproximo al mayor mov A,@R0 ;en a el mas significativo add a,#01H da A mov @R0,A ;en memoria el resultado del redondeo inc R0 REDBCD1:dec B mov A,#00H ;colocar a cero bytes restantes REDBCD2:mov @R0,A ;colocar a cero bytes menos significativos inc R0 djnz B,REDBCD2 ;Control número de bytes ret end

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Fundamentos del lenguaje ensamblador

PROGRAMA DE COMPROBACIÓN: NAME PROGRAMA_COMPROBACION ; Comprobación del algoritmo de redondeo en BCD. EXTRN CODE (RED_BCD) PUBLIC DIR_BYTEALTO PUBLIC CANT_BYTES DIR_BYTEALTO EQU 20h; Dirección del byte más significativo CANT_BYTES EQU 04H; Cantidad de bytes del dato CALL RED_BCD END

4.4.8.- El complemento a dos de números multibytes. En las aplicaciones donde haya que negar un número (o lo que es lo mismo, obtener el complemento a dos) es necesario adicionar el acarreo generado por los bytes de orden inferior a los bytes de orden superior. Para ello, se obtiene el complemento a dos del byte menos significativo y el posible acarreo generado debe adicionarse al complemento a uno de los bytes de mayor orden. Ejemplo 4.32: Determine el número negativo de: MSByte LSByte 00001001 00000000 2304D Solución: En primer lugar se obtiene el complemento a dos del byte de menor orden: Complemento a dos = 11111111 + 1= 00000000 (C=1) Posteriormente se suma el acarreo al complemento a uno del byte de mayor orden: 11110110 + 1 ------------11110111 El resultado sería: 11110111 00000000 Ejemplo 4.33: NAME COMPLEMENTO_A_2 ;============================================================================= ;PROPÓSITO DEL PROGRAMA:Complemento a dos de un número multibytes. ;=============================================================================

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Fundamentos del lenguaje ensamblador ;PARAMETROS DE ENTRADA ; ; B-Número de bytes ; R0-Direccion más significativa donde está el dato ;============================================================================= ;PARAMETROS DE SALIDA ; ;El resultado se devuelve en las localizaciones donde el dato está almacenado y ;Cy=1 si esta fuera de rango. ;============================================================================= ;FORMA DE LLAMADO:CALL COMPLEMENTO ;============================================================================= ;REGISTROS UTILIZADOS:A,R0,B ;============================================================================= ;BYTES QUE OCUPA EN MEMORIA: 22 ;============================================================================= ;EJEMPLO: ; Entrada: ;Si R0=20H y en memoria 20H=FFH 21H=00H con CY=1 y B=2 ; Salida: 20H=01H 21H=00H ;============================================================================= PUBLIC COMPLEMENTO EXTRN NUMBER (DIR_BYTEBAJO) EXTRN NUMBER (CANT_BYTES) COMP_2 SEGMENT CODE RSEG COMP_2 COMPLEMENTO: MOV B,#CANT_BYTES MOV R0,#DIR_BYTEBAJO MOV A,@R0 ;BYTE A COMPLEMENTAR EN A CPL A ;COMPLEM. A 2 EL PRIMER BYTE ADD A,#01H MOV @R0,A ;SALVO EL RESULTADO EN MISMA DIRECCIÓN DEC B REPCOP:DEC R0 ;PROXIMO BYTE MOV A,@R0 CPL A ADDC A,#00H ;ADICIONO EL ACARREO MOV @R0,A ;SALVO EL RESULTADO DJNZ B,REPCOP ;CONTADOR DE BYTES RET END PROGRAMA DE COMPROBACIÓN: NAME PROGRAMA_COMPROBACION ; Comprobación del algoritmo de complemento a dos multibytes EXTRN CODE (COMPLEMENTO) PUBLIC DIR_BYTEBAJO PUBLIC CANT_BYTES DIR_BYTEBAJO EQU 21h ; Dirección del byte menos significativo CANT_BYTES EQU 02H ; Cantidad de bytes del dato

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Fundamentos del lenguaje ensamblador CALL COMPLEMENTO END

4.4.9.- Mover o copiar de una zona de memoria a otra. A menudo es necesario transferir bloques de información, para ello se ejecutan las funciones de mover o copiar. Cuando se mueve un bloque de datos, la cadena fuente es transferida a un destino (cadena destino) que se sitúa a partir de una nueva dirección en memoria. La cadena fuente se sustituye por ceros. Cuando se copia, se transfiere la cadena origen al destino y ambas zonas de memoria poseerán el mismo contenido. Ejemplo 4.34: NAME MUEVE_O_COPIA ;============================================================================= ;PROPÓSITO DEL PROGRAMA:Mover o copiar el contenido de una zona de memoria ;de datos a otra. ;============================================================================= ;PARAMETROS DE ENTRADA: ; ;A-Bandera que indica mover o copiar ;A=00H-Mover ;A=01H-Copiar ;R0-Direccion fuente más significativa ;R1-Direccion destino más significativa ;B-Número de bytes de la cadena ;============================================================================= ;FORMA DE LLAMADO:CALL MOV_O_COP ;============================================================================= ;REGISTROS UTILIZADOS:A,R0,R1,B ;============================================================================= ;BYTES QUE OCUPA EN MEMORIA: 29 ;============================================================================= ;EJEMPLO: ; Entrada: ; Si R0=24H , R1=34H y B=5 20...24(FF,FF,FF,FF,FF) ; Salida: ; 30...34(FF,FF,FF,FF,FF) ; siendo 20..24(00,00,00,00,00) si mueve ; o 20..24(FF,FF,FF,FF,FF) si copia ;============================================================================= PUBLIC MOV_O_COP EXTRN NUMBER (DIR_BYTEALTO_ORIGEN) EXTRN NUMBER (CANT_BYTES) EXTRN NUMBER (BANDERA) EXTRN NUMBER (DIR_BYTEALTO_DESTINO) MOV_C SEGMENT CODE RSEG MOV_C MOV_O_COP: Mov B, #CANT_BYTES; Mov R0, #DIR_BYTEALTO_ORIGEN;

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Fundamentos del lenguaje ensamblador Mov R1, #DIR_BYTEALTO_DESTINO; Mov A, #BANDERA cjne A,#01H,MOVER ; mover? COPIAR:mov A,@R0 ; toma dato mov @R1,A ; y lo transfiere dec R0 ; DECREMENTO PUNTEROS dec R1 djnz B,COPIAR ;contador ret MOVER:mov A,@R0 ; dirección fuente mov @R0,#00H ; se coloca a cero mov @R1,A dec R0 ;DECREMENTO PUNTEROS dec R1 djnz B,MOVER ;contador ret END PROGRAMA DE COMPROBACIÓN: NAME PROGRAMA_COMPROBACION ; Comprobación del algoritmo para mover o copiar datos EXTRN CODE (MOV_O_COP) PUBLIC DIR_BYTEALTO_ORIGEN PUBLIC CANT_BYTES PUBLIC BANDERA PUBLIC DIR_BYTEALTO_DESTINO DIR_BYTEALTO_ORIGEN EQU 34h; Dirección más significativa del origen DIR_BYTEALTO_DESTINO EQU 24H; Dirección más significativa del destino CANT_BYTES EQU 05H; Cantidad de bytes a transferir BANDERA EQU 01H; Indica si mueve o copia CALL MOV_O_COP END

4.4.10.- El tratamiento de tablas. Una tabla consiste en un grupo de datos que ocupan posiciones contiguas. Ya sea mediante desplazamientos aplicados a la tabla o recurriendo a otros datos asociados con la entrada de la tabla, ésta sirve para correlacionar entre sí bloques de datos. Cada tabla está formada por un número variable de entradas multiplicado por la longitud de cada una de ellas. Sometiendo la dirección inicial de una tabla a desplazamientos, se pueden inspeccionar los elementos que la componen. Como ejemplo puede considerarse una rutina de conversión de BCD a siete segmentos, en la cual el valor en BCD se suma a un puntero que indica el inicio de la tabla, extrayéndose el código BCD equivalente de la entrada correspondiente (ver secc. 4.2.8). Otro ejemplo de tabla puede ser aquella en que el elemento o dato contenido en ella define el desplazamiento que se aplica a otras operaciones, como por ejemplo, en un sistema de clasificación de cual rutina debe ser ejecutada. Para atender una entrada por teclado pueden utilizarse dos tablas. La primera tabla estaría formada por todas las señales de mando o control; si hubiera 10 comandos de 1 byte, la tabla tendría

277

Fundamentos del lenguaje ensamblador 10 bytes de largo, y cada entrada de 1 byte sería el caracter asociado a la señal de mando en cuestión. La segunda tabla estaría formada por 10 entradas de 2 bytes, cada una de las cuales definen la dirección correspondiente a la rutina que debe ejecutarse en respuesta al comando de control. Como ejemplo, supóngase que se atiende un teclado que exporte caracteres ASCII, donde si "A","B" o "C" son presionados se necesite ejecutar determinada función. La primera tabla puede estar formada por: TABLA_ENT: db “A”,”B”,”C” Si la tecla B es presionada, entonces un apuntador indicaría que B ha sido hallada en la tabla (A=00, B=01, etc). En la segunda tabla estaría definido: TABLA_DIR: dw DIR_Ah, DIR_Bh, DIR_Ch El apuntador debe ser multiplicado por dos ( una dirección de 16 bits ocupa dos bytes) y realizarse un acceso a la dirección de respuesta (DIR_B) después de hacer un desplazamiento a partir de la dirección de inicio de la segunda tabla. Existen tablas donde los valores que la conforman no poseen un orden preestablecido( tabla de entradas desordenadas), donde se hace necesario buscar si determinado dato existe, para lo que se recurre a un escrutinio secuencial, inspeccionándose la tabla de principio a fin para comparar el contenido con la clave buscada. El número medio de entradas que se procesa en tal búsqueda secuencial es el número total de entradas de la tabla entre dos. Si la tabla posee entradas ordenadas, el escrutinio binario puede usarse en la búsqueda de un dato. En este tipo de escrutinio la zona a inspeccionar se divide en dos partes para cada comparación. La porción que se inspeccionará en la siguiente comparación depende de la entrada que se tenga y la clave. Como ejemplo, supóngase que la clave es BACH en la siguiente tabla: Dirección de Entrada 0 1 2 3 4 5 6 7 8

Valor BACH BIZET DVORAK FRANK LISZT RAVEL ROSSINI STRAUSS VERDI

No. de comparación Cuarta Tercera Segunda Primera

La primera comparación se hace en la mitad de la tabla, como la letra de la clave posee un valor inferior a la L de LISZT se iría en la próxima comparación a la mitad inferior, si no fuese así se iría a la mitad superior. Al efectuar cada comparación, la zona a examinar se reduce a la mitad. Cada nueva comparación tiene lugar hacia el centro de la zona restante. El número de comparaciones que habría que hacer en el peor caso sería:

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Fundamentos del lenguaje ensamblador N  log2 ( Númerototal de entradasr )  1

donde r significa redondeadas, en el ejemplo anterior, log2(9)=4, ya que log2(9)=4.xx. Otra modalidad de estructura de datos es la matriz. Una tabla no es más que una matriz de una sola dimensión cuando se hace referencia a la entrada de la misma mediante desplazamientos a partir del comienzo, o en el índice. Los datos se pueden colocar en matrices bidimensionales o incluso de n dimensiones. Una matriz de dos dimensiones está caracterizada por un número de fila (m) y un número de columna (n), el número total de elementos es mn; la matriz se puede colocar en memoria en este orden: C0,R0; C0,R1; C0,R2;...;C0,Rm-1; C1,R0,..etc; o en este otro modo: R0,C0; R0,C1; R0,C2; ...;R0, Cn-1; R1,C0;..etc. En el primer caso, el desplazamiento medido a partir de la zona ocupada por los elementos integrantes de la matriz viene dado por (Cm)+R, donde C es el número de la columna (empezando por cero), m es el número total de filas y R es el número de la fila (comenzando por cero). En el segundo caso el desplazamiento responde a la fórmula (Rn)+C, donde n es el número de columnas. Ejemplo 4.35: Establezca la siguiente matriz en memoria: Número de columnas Número de filas

0

1

2

0 1 2

0 2 4

3 8 3

5 9 1

Utilizando el primer método, sería: db 0,2,4,3,8,3,5,9,1 Para acceder al dato correspondiente a la fila 1, columna 2 se aplica: (Cm)+R = 2(3)+1 = 7 Como puede apreciarse, el séptimo valor (contando a partir de cero) es el 9. 4.4.10.1.-Entrar un dato en una tabla. Un valor puede colocarse en una tabla en el byte más o menos significativo, lo cual debe seleccionarse en el algoritmo a través de un indicador o bandera. Si se coloca el valor en el byte menos significativo el byte más significativo se perderá y viceversa. El método previamente descrito puede optimizarse si se dispone de dos punteros, los cuales se incrementarán al entrar un valor en el byte de menor orden o se decrementarán al entrar el valor en el byte de mayor orden. Estas rutinas pueden ser útiles para colocar un dato en memoria para un visualizador a 7 segmentos o incrementar un buffer de entrada por teclado. Ejemplo 4.36: NAME ENTRADA_DATO_A_CADENA ;=============================================================================

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Fundamentos del lenguaje ensamblador ;PROPÓSITO DEL PROGRAMA:Entrar un dato a una cadena de N bytes,la entrada ;pude ser tanto por la derecha como por la izquierda. ;============================================================================= ;PARAMETROS DE ENTRADA: ; ;B-Número de bytes de la cadena ;R0-Direccion mas significativa de la cadena ;R3-Bandera que indica entrada por derecha o izquierda ; R3=0; entra por la derecha (byte menos significativo) ; R3=1; entra por la izquierda (byte mas significativo) ;R2-Dato a entrar ;============================================================================= ;FORMA DE LLAMADO:CALL ENT_DATO ;============================================================================= ;REGISTROS UTILIZADOS:B,R0,R2,R3,A ;============================================================================= ;BYTES QUE OCUPA EN MEMORIA: 40 ;============================================================================= ;EJEMPLO: ; Entrada: ; Si R0=22H B=03H R3=0H R2=45H ; (20H....22H)=(11H,22H,33H) ; Salida: ; (20H....22H)=(22H,33H,45H) ;============================================================================= PUBLIC ENT_DATO EXTRN NUMBER (DIR_BYTEALTO) EXTRN NUMBER (CANT_BYTES) EXTRN NUMBER (BANDERA) EXTRN NUMBER (DATO) ENT_C SEGMENT CODE RSEG ENT_C ENT_DATO: Mov B, #CANT_BYTES; Mov R0, #DIR_BYTEALTO; Mov R3, #BANDERA Mov R2, #DATO dec B cjne R3,#01H,ENTDER ENTIZQD:dec R0 ;R0 APUNTA A UNA DIREC. MAS BAJA mov A,@R0 inc R0 ;SUBO EL VALOR ANTERIOR mov @R0,A ;A UNA DIREC. SUPERIOR dec R0 ;DECREMENTO R0 A LA PROXIMA DIREC. djnz B,ENTIZQD mov A,R2 mov @R0,A ;ENTRO DATO A LA CADENA ret ENTDER:clr C ; SETEO EL ACARREO PARA LA RESTA mov A,R0 ;GARANTIZA QUE R0 APUNTE A DIR. MAS BAJA subb A,B mov R0,A ENTDER1:inc R0 ;R0 APUNTA A DIREC. MAS ALTA mov A,@R0

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Fundamentos del lenguaje ensamblador dec R0 mov @R0,A inc R0 djnz B,ENTDER1 mov A,R2 mov @R0,A RET END

;SUBO EL VALOR ANT. A DIREC. INFERIOR ;INC R0 A UNA DIRECCION MAS ALTA

;ENTRO EL DATO A LA CADENA

PROGRAMA DE COMPROBACIÓN: NAME PROGRAMA_COMPROBACION ; Comprobación del algoritmo para entrar dato por derecha ; o izquierda EXTRN CODE (ENT_DATO) PUBLIC DIR_BYTEALTO PUBLIC CANT_BYTES PUBLIC BANDERA PUBLIC DATO DIR_BYTEALTO EQU 22h; Dirección apunta a dato más significativo CANT_BYTES EQU 03H; cantidad de datos BANDERA EQU 00H; Sentido de entrada DATO EQU 45h; dato a entrar CALL ENT_DATO END

4.4.10.2.- El máximo y el mínimo de una tabla. Para determinar el máximo de una tabla puede inicializarse una variable con el menor valor que puede tomar un byte (00), tal valor debe compararse con cada uno de los elementos de forma tal que la variable acumule el mayor valor (FFh). De forma idéntica se puede obtener el mínimo, pero ahora la variable debe inicializarse con el mayor valor. Un método alternativo puede ser realizar la búsqueda por el método de la burbuja. Ejemplo 4.37: NAME MAXIMO_DE_TABLA ;============================================================================= ;PROPÓSITO DEL PROGRAMA:Buscar el maximo valor de una tabla de N bytes ;============================================================================= ;PARAMETROS DE ENTRADA: ; ;R0-Apunta a la direccion inicial de la tabla ;B-Contiene la cantidad de elementos de la tabla ;============================================================================= ;FORMA DE LLAMADO:CALL MAXIMO ;============================================================================= ;REGISTROS UTILIZADOS:A,R0,DIR_DATO:30H,B ;============================================================================= ;BYTES QUE OCUPA EN MEMORIA: 20 ;=============================================================================

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Fundamentos del lenguaje ensamblador ;EJEMPLO: ; Entrada: ; Si R0=20H B=3 (20..22H)=(22H,44H,77H) ; Salida: ; 30H=77H ;============================================================================= PUBLIC MAXIMO EXTRN NUMBER (DIR_BYTEBAJO) EXTRN NUMBER (CANT_BYTES) MAX_C SEGMENT CODE RSEG MAX_C MAXIMO: Mov B, #CANT_BYTES; Mov R0, #DIR_BYTEBAJO; mov A,@R0 ;Toma dato mov 30H,A ;a memoria MAX:mov A,@R0 ;próximo dato cjne A, 30H, NOIGUAL ;se compara NOIGUAL:jc NOMAX mov 30H,A ;EN 30H EL NUEVO MAXIMO NOMAX:inc R0 djnz B,MAX ret END PROGRAMA DE COMPROBACIÓN: NAME PROGRAMA_COMPROBACION ; Comprobación del algoritmo para búsqueda del máximo EXTRN CODE (MAXIMO) PUBLIC DIR_BYTEBAJO PUBLIC CANT_BYTES DIR_BYTEBAJO EQU 20h; Dirección menos significativa de la tabla CANT_BYTES EQU 03H; Número de datos de la tabla CALL MAXIMO END

Ejemplo 4.38: NAME MINIMO_TABLA ;============================================================================= ;PROPÓSITO DEL PROGRAMA:Buscar el minimo valor de una tabla de N bytes ;============================================================================= ;PARAMETROS DE ENTRADA: ; ;R0-Apunta a la direccion inicial de la tabla ;B-Contiene la cantidad de elementos de la tabla ;============================================================================= ;FORMA DE LLAMADO:CALL MINIMO ;=============================================================================

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Fundamentos del lenguaje ensamblador ;REGISTROS UTILIZADOS:A,R0,DIR_DATO:30H,B ;============================================================================= ;BYTES QUE OCUPA EN MEMORIA: 20 ;============================================================================= ;EJEMPLO: ; Entrada: ; Si R0=20H B=3 (20..22H)=(22H,44H,77H) ; Salida: ; 30H=22H ;============================================================================= PUBLIC MINIMO EXTRN NUMBER (DIR_BYTEBAJO) EXTRN NUMBER (CANT_BYTES) MIN_C SEGMENT CODE RSEG MIN_C MINIMO: Mov B, #CANT_BYTES; Mov R0, #DIR_BYTEBAJO; mov A,@R0 ;toma dato mov 30H,A ;primer dato a memoria MIN:mov A,@R0 cjne A,30H,NOIGUAL NOIGUAL:jnc NOMIN mov 30H,A ;en 30H el mínimo NOMIN:inc R0 djnz B,MIN ret END PROGRAMA DE COMPROBACIÓN: NAME PROGRAMA_COMPROBACION ; Comprobación del algoritmo para búsqueda del mínimo EXTRN CODE (MINIMO) PUBLIC DIR_BYTEBAJO PUBLIC CANT_BYTES DIR_BYTEBAJO EQU 20h; Dirección menos significativa de la tabla CANT_BYTES EQU 03H; Número de datos de la tabla CALL MINIMO END

La clasificación por burbujas: Existe una estructura donde un conjunto de elementos está desordenado en una tabla y puede que sea necesario que estos elementos adopten un orden progresivo. Una técnica de clasificación es la denominada clasificación por burbujas. En la clasificación por burbujas cada elemento del dato se compara con el precedente y se intercambia con él si su valor es inferior. Así, el dato de menor valor va "emergiendo" hacia la parte superior de la tabla. La clasificación se ha completado cuando no tienen lugar más intercambios.

283

Fundamentos del lenguaje ensamblador Ejemplo 4.39: Ordene en orden ascendente la siguiente tabla: 1 17 101 2 5 45 37 16 3 Para solucionar este problema, se deben ejecutar seis pasos, aparte del final, donde se determina que no hacen falta más intercambios para tener clasificada la tabla. Los pasos a desarrollar para clasificar por burbujas son: Origen

Después del paso 1

Después del paso 2

Después del paso 3

1 17 101* 2* 5* 45* 37* 16* 3*

1 17* 2* 5* 45* 37* 16* 3* 101

1 2 5 17 37* 16* 3* 45 101

1 2 5 17* 16* 3* 37 45 101

Después del paso 4 1 2 5 16* 3* 17 37 45 101

Después del paso 5 1 2 5* 3* 16 17 37 45 101

Después del paso 6 1 2 3 5 16 17 37 45 101

* - Significa que los valores se intercambian. Nótese como es conveniente establecer dos punteros para comparar los datos de la lista. Ejemplo 4.40:

284

Fundamentos del lenguaje ensamblador NAME BURBUJA ;============================================================================= ;PROPÓSITO DEL PROGRAMA:Ordenar una tabla de N bytes ;============================================================================= ;PARAMETROS DE ENTRADA: ; ;R0-Apunta a la direccion inicial de la tabla ;B-Contiene la cantidad de elementos de la tabla ;============================================================================= ;FORMA DE LLAMADO:CALL BURBUJA ;============================================================================= ;REGISTROS UTILIZADOS:A,R0,B ;============================================================================= ;BYTES QUE OCUPA EN MEMORIA: 26 ;============================================================================= ;EJEMPLO: ; Entrada: ; Si R0=20H B=3 (20..22H)=(22H,77H,66H,11H) ; Salida: ; (20..22H)=(11H,22H,66H,77H) ;============================================================================= PUBLIC BURBUJA EXTRN NUMBER (DIR_BYTEBAJO) EXTRN NUMBER (CANT_BYTES_M1) BURB SEGMENT CODE RSEG BURB BURBUJA: Mov B, #CANT_BYTES_M1; Mov R0, #DIR_BYTEBAJO; mov r1, #00h; Prox_comp: mov A,@R0 ; toma dato inc r0 ; proximo dato subb a,@r0 jnc intercambio inc r1 ; cantidad de acarreos Sigo: djnz B,Prox_comp cjne r1,#CANT_BYTES_M1,BURBUJA ret intercambio: mov a,@r0 dec r0 xch a,@r0 inc r0 mov @r0,a sjmp Sigo end

; dirección anterior

PROGRAMA DE COMPROBACIÓN: NAME PROGRAMA_COMPROBACION ; Comprobación del algoritmo para ordenar por burbuja

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Fundamentos del lenguaje ensamblador

EXTRN CODE (BURBUJA) PUBLIC DIR_BYTEBAJO PUBLIC CANT_BYTES_M1 DIR_BYTEBAJO EQU 20h; Dirección menos significativa de la tabla CANT_BYTES_M1 EQU 03H; Número de datos de la tabla menos 1 CALL BURBUJA END

4.4.11.- Las subrutinas de demora. La subrutina de demora se utiliza en aquellas aplicaciones que requieren de determinada acción cada cierto período de tiempo bien definido. Ello puede ser en aplicaciones de Entrada/Salida para poder brindar intervalos de tiempo con longitudes específicas y crear pulsos de determinada frecuencia y duración. Ejemplo 4.41: Obtenga un pulso en "1" lógico con una duración de N msegs. Un programa genérico puede implementarse de la siguiente forma: OUT (PTO_1), A --------------- ; Demora de N msegs -------OUT (PTO_2),A

donde PTO_1 y PTO_2 pueden ser dos terminales de puerto como se muestran en la fig. 4.6.

DEMORA N mseg

3

D

PR

2

Q

CL

4

PTO_1

Q

5

CLK 6

PTO_2

1

7474

Fig. 4.6.- Método para obtener un pulso de duración específica. El ejemplo anterior puede generalizarse a una señal de determinada frecuencia y ciclo útil impuesto por programa a partir de la aplicación.

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Fundamentos del lenguaje ensamblador Las rutinas de demora pueden también facilitar el autochequeo, donde se espera determinado tiempo a que un periférico ( como puede ser un impresor) esté listo para la transferencia. La atención a un teclado necesita la supresión del tiempo de rebote (tiempo de establecimiento de los contactos metálicos de las teclas), para el cual la generación de un tiempo de espera por programa puede ser útil. Para elaborar una rutina de demora puede utilizarse la siguiente fórmula: Treal = Tfijo + Tlazo + Tajuste

(4.1)

donde: Treal =Tiempo deseado para la rutina de demora. Tfijo =Tiempo que se demora en la ejecución de instrucciones no incluidas en el lazo de espera. Tlazo =Tiempo que se demora en la ejecución de un lazo. Tajuste =Tiempo que es necesario adicionar para obtener la duración total deseada. Una secuencia ilustrativa de un programa de demora de propósito general para un microprocesador genérico puede definirse de la siguiente forma: SALVO REGISTROS (T1)

INICIALIZO CONTADOR (T2) LAZO: DECREMENTO CONTADOR(T3); SALTO SI NO ES CERO A LAZO(T4)

; Salvar a la pila los registros ; utilizados por el programa de ; demora. ; Se inicializa el valor del registro ; de control del lazo

; Permite el control iterativo ; el valor de T4 puede ser ;diferente cuando se transfiere ; a LAZO con respecto ; a la ejecución de la ; próxima instrucción

RECUPERO REGISTROS (T5) RETORNO (T6)

Los tiempos de demora del anterior algoritmo pueden determinarse a través de la siguiente expresión: Tfijo =T1+T2+T5+T6+Tcall

(4.2)

y Tlazo =NN(T3+T4)-m

(4.3)

donde: NN =Valor con que es inicializado el contador.

287

Fundamentos del lenguaje ensamblador Tcall =Tiempo que demora en ejecutarse la instrucción CALL que llama a la rutina de demora. m =Valor de diferencia entre el tiempo que se demora la instrucción de salto en ir a LAZO con respecto a la ejecución de la próxima instrucción. Por ejemplo, una rutina de demora implementada para un microcontrolador de la serie MCS‟51 se muestra a continuación: DEMORA: PUSH DPL MOV DPL,NN LAZO: NOP DJNZ DPL,LAZO

; T1 =24t ; T2 =24t ; T3 =12t ;T4 =24t si salta ;T4 =24t si no salta ;T5 =24t ;T6 =24t

POP DPL RET

Donde t es el período del reloj externo que se ha conectado al microcontrolador. La anterior demora tendría la siguiente duración: Treal =Tfijo+Tlazo Tfijo =T1+T2+T5+T6+Tcall=120t Tlazo =NN(T3+T4) =NN(36)t Treal =(120+NN(36))t Si el microcontrolador trabaja a una frecuencia de 12MHz y el número de iteraciones se fijara en 12, entonces la demora sería: Treal =(120+12(36))(1/12MHz)=46segs. Nótese como el valor de m (ver (4.3)), dentro de tiempo de lazo, no ha sido considerada en el ejemplo anterior, ello viene dado porque el tiempo que se demora en saltar la instrucción DJNZ (que por cierto tiene incorporada en sí el decremento de la variable contadora junto al salto) a LAZO es el mismo que el que demora en ir a la próxima instrucción cuando la condición se cumple, lo cual no ocurre así si tal programa fuese desarrollado para el microprocesador Z80: PUSH DE LD D,NN LAZO: DEC D JR NZ,LAZO POP DE RET

; T1=11t ; T2=7t ; T3=4t ; T4=12t SI SALTA ; T4=7t SI NO SALTA ; T5=10t ; T6=10t

En tal caso el tiempo de demora sería: Tfijo =T1+T2+T5+T6 =55t Tlazo=NN(T3+T4)-m=NN(4t+12t)-5t

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Fundamentos del lenguaje ensamblador

donde m (definido por T4) es igual a 5t (el equivalente a 12t-7t). Ejemplo 4.42: Implemente una rutina de demora de 1mseg. para el microprocesador Z80, suponga que se trabaja a una frecuencia de 1MHz. Solución: Se utilizará la misma rutina anteriormente comentada. Para obtener 1mseg. puede utilizarse (4.1): Treal=Tfijo+Tlazo+Tajuste Tfijo+Tlazo =55t+NN(4t+12t)-5t =1mseg. Despejando NN, resulta: NN = (1mseg-50t)/16t Como t para un reloj de 1MHz es 1seg, resulta: NN= 59.3  59 Nótese como la aproximación de NN es por defecto para que no se obtenga un tiempo superior al deseado. El tiempo resultante sería: Tfijo + Tlazo =(50+59(16))1seg = 994seg. El tiempo de ajuste necesario para obtener 1mseg. sería: Tajuste=Treal-(Tfijo+Tlazo) =1mseg-994seg =6seg. Es necesario entonces adicionar una instrucción cuya duración sea de 6 períodos de reloj para obtener los 6seg. El programa final, que genera una demora de 1mseg puede implementarse: PUSH DE LD D,59D LAZO:DEC D JR NZ,LAZO INC DE POP DE RET

; Incorpora el tiempo de ajuste

Aumentando el tiempo en una subrutina de demora. La subrutina previamente elaborada posee un tiempo máximo límite que puede brindar (ello ocurre cuando se inicializa NN en 00, lo que permite un lazo de 256 iteraciones). Cuando son necesarios tiempos superiores, basta anidar lazos. Un ejemplo de subrutina desarrollada para el Z80 sería: PUSH DE

;T1

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Fundamentos del lenguaje ensamblador LD D,NN

;T2

LD E,MM

;T3

DEC E JR NZ,LAZO1 DEC D JR NZ,LAZO2 POP DE RET

;T4 ;T5 ;T6 ;T7 ;T8 ;T9

LAZO2: LAZO1:

Ahora el tiempo fijo sería: Tfijo=T1+T2+T8+T9+Tcall=55t y el tiempo del lazo: Tlazo=NN(T3+MM*(T4+T5)-5+T6+T7)-5 Nótese como, si la rutina fuese elaborada para un microprocesador donde el tiempo de salto es el mismo que el tiempo en ir a ejecutar la próxima instrucción ( por ejemplo, la serie MCS‟51), el término -5 no tendría que considerarse. Ejemplo 4.43: NAME Demora_1 ;********************************************************** ; Este programa permite: Hacer una demora cuyo rango ; para un reloj de 12 MHz ( serie MCS‟48) esta entre ; .007 mseg