Práctica 1. Introducción al SIEMENS 80C167

Transcripción

1 Práctica 1 Introducción al SIEMENS 80C167 1 Objetivos Toma de contacto con los recursos de la tarjeta PHY80C167 basada en el microcontrolador SIEMENS 80C167 Familiarizarse con la herramienta de desarrollo µvision3 para 167 Herramienta µvision3 en modo debug : Modos de funcionamiento: Modo Simulador y modo Tarjeta Comandos de visualización/actualización de los valores almacenados en la memoria RAM de la tarjeta Instrucciones básicas de 167 Ejecución del programa y registros del procesador Depuración avanzada: puntos de ruptura 2 Primeros pasos Crear una nueva carpeta en el directorio de trabajo (todas las prácticas se realizarán en una carpeta distinta) Volcar al directorio de trabajo los ficheros la página web wwwiitupcoes/~cesar/basico de configuración de la herramienta para depuración en modo básico Hacer doble click sobre el icono (fichero basicouv2): La herramienta arranca con una configuración básica Muestra la ventana base y una ventana más pequeña (de presentación) que desaparece en pocos segundos La ventana base se recoge en la figura 1 Caso de que el icono no esté activo la herramienta se cargará haciendo doble click en el icono (preguntar al profesor en qué directorio se encuentra) y cargando el proyecto a continuación (opción de menú Project ->Open Project) La primera pantalla permite seleccionar entre dos configuraciones distintas que admite el proyecto básico: Modo Simulador Modo Tarjeta 1

2 Figura 1: Pantalla base En el modo simulador trabajamos contra un simulador del microcontrolador C167 (este programa simulador es parte de la herramienta µvision3) En este modo podemos depurar programas sin necesidad de disponer de ningún tipo de hardware 167 (ideal para trabajar en casa 1 ) En modo Tarjeta la herramienta entra en contacto con la tarjeta PHY80C167 a través de la vía serie que la enlaza con el PC (COM1 a baudios) En este caso los programas a depurar se ejecutan en la tarjeta, haciendo la herramienta meras labores de interfaz con el usuario y con la tarjeta 3 Herramienta en modo Simulador La pantalla base contiene el menú de la herramienta y dos barras de botones En la segunda barra de botones podemos seleccionar el modo de depuración (simulador/tarjeta) En la primera barra tenemos el botón de arranque de depuración: Al arrancar el depurador aparece la ventana recogida en la figura 2 La ventana del depurador en modo simulación consta de tres partes: Parte superior con el menú principal y dos barras de botones Zona central con el banco de registros del procesador (a la izquierda Project window ) y ventana de programa en lenguaje ensamblador ( Disassembly window a la derecha) Zona baja con una ventana de comandos a la izquierda, y una venta de datos almacenados en memoria a la derecha 2 Se puede observar que en el arranque todos los recursos del procesador (memoria y registros) están a 0 1 La herramienta está disponible en Get a DEMO, ejecutable C166V602EXE 2 Todas las ventanas son de tamaño ajustable, y se pueden ocultar, ver opción de menú View 2

3 Figura 2: Pantalla del depurador, modo simulador 31 Comandos de Visualización/Actualización de memoria Se pueden visualizar los valores almacenados en la memoria poniendo la dirección base de los datos en memoria en la ventana al efecto (abajo a la derecha) Por ejemplo, si queremos visualizar el contenido de la memoria a partir de la posición 0x200 (Hexadecimal) introduciremos dicha dirección la ventanita pequeña a la derecha de Address, ver figura 3 Figura 3: Ventana de memoria Se pueden introducir datos en la memoria utilizando el comando Enter (en ventana de comandos, abajo izquierda, a la derecha del prompt >) El comando: e char 0x200 = 0x3f significa: Carga (Enter) el valor 3f (hexadecimal) en la posición de memoria 0x200 (igualmente en hexadecimal) Una vez ejecutado el comando la ventana de la derecha se actualizará con el nuevo contenido Probar a introducir los siguientes comandos: e int 0x200 = 10 e int 0x200 = 0x1234 P1- Cómo queda actualizada la memoria en los dos casos anteriores? 3

4 32 Registros del procesador Para cambiar el valor de un registro del procesador introducir el comando: (ventana de comandos, a la derecha del prompt >): rx = valor donde rx es el nombre de un registro, y valor es el valor que queremos introducir (Ej: R0 = 0x0027) El valor introducido aparecerá automáticamente en la ventana de registros (todo ello en hexadecimal!) P2- Probar a introducir el valor 0x1234 en R0 Cómo muestra la herramienta el contenido del registro? 33 Programa en ensamblador Para introducir en memoria un programa en forma de instrucciones en ensamblador seguimos el procedimiento: Pinchar con el botón derecho de ratón en la ventana de código en ensamblador Seleccionar In line Assembly Aparece la siguiente ventana Poner la dirección de comienzo Pe 0x300 (Current Assembly Address) Introducir instrucciones en ensamblador Pe mov r0,#1 Las instrucciones que vayamos introduciendo se cargarán en posiciones de memoria consecutivas Pe introducir además las siguientes instrucciones: mov r1,#0x567f mov 0x200,r1 P3- Cuanto ocupa cada una de las instrucciones anteriores en memoria?, Cómo quedan codificadas estas instrucciones en binario (hexadecimal)?, Cuantos bits ocupan el dato y el código de instrucción en los dos casos anteriores? Para ejecutar las instrucciones almacenadas en memoria: Poner el contador de programa apuntando a la dirección de la instrucción a ejecutar (ej: pc=0x300 en ventana de comandos): Hacer click el botón de ejecución paso a paso (segunda barra de comandos) 3 : La ventana de registros se actualiza con los valores almacenados en los mismos La siguiente instrucción a ejecutar aparece indicada con el símbolo en la barra a la izquierda de la ventana de instrucciones en ensamblador P4- Qué significan las instrucciones anteriores?, Cómo queda actualizada la memoria?, Y los registros? Para salir del modo depuración hacer click en el botón de debug 3 Si la barra con los comandos de debug no aparece en pantalla la activamos vía la opción de menú View ->Debug Toolbar 4

5 4 Ejercicio Realizar un programa en ensamblador que sume el contenido de la posición de memoria 0x200 con el contenido de la posición de memoria 0x202 y deje el resultado en la posición 0x204 (ensamblar a partir de la posición de memoria 0x300) Probar con distintos datos de partida (los datos y el resultado son de 16 bits) P5- Cual es el resultado cuando los datos de partida son 0x0001 y 0xFFFF)? 5 Herramienta en modo Tarjeta Para depurar sobre la tarjeta seleccionamos Tarjeta en la ventana de la segunda barra de comandos de la herramienta (pinchar en el triángulo de selección a la derecha de la ventana): Al hacer click sobre el botón de debug la herramienta se pone en contacto con la tarjeta (vía serie a baudios) Si la conexión con la tarjeta funciona correctamente la pantalla que aparecerá es idéntica a la del simulador 4, caso contrario aparecerá la ventana: En este caso habrá que asegurarse de que la tarjeta está convenientemente alimentada, y conectada al PC (la vía serie está bien enchufada) La ventana informativa ofrece la posibilidad de visualizar y cambiar los ajustes de la vía serie ( Settings ) Una primera diferencia que vamos a notar al trabajar con la tarjeta es que cuando intentemos cambiar un valor de memoria (sean datos o código), la herramienta nos va a mostrar unos valores almacenados en la misma distintos de 0 ( basura ) 5 Después de introducir la misma instrucción del caso anterior (mov r0,#1 en la 0x300) la pantalla tendrá una apariencia similar a la mostrada en la figura 4 Cuando ejecutamos las instrucciones del programa, éstas ya no se ejecutan en el PC, se ejecutan en la tarjeta, los resultados se envían al PC (vía serie), y la herramienta los pone en pantalla Toda la ejecución en tarjeta se realiza bajo control de un programa residente en la memoria ROM de la tarjeta: programa Monitor Este programa permite cargar programas a depurar en la memoria RAM, la ejecución paso a paso, la visualización/actualización de posiciones de memoria y registros, el uso de puntos de ruptura, etc El programa monitor tiene una interfaz de usuario de bajo nivel (tipo pantalla de MSDOS), y tiene también la posibilidad de comunicarse con la herramienta µvision3 Nosotros utilizaremos únicamente esta última opción 4 La diferencia estriba en que ahora los programas se ejecutan en la tarjeta; la herramienta hace de mera interfaz de usuario 5 Al energizar la tarjeta la memoria contiene cualquier valor distinto de 0 ya que el programa monitor residente en la memoria ROM no la inicializa a 0 5

6 Figura 4: Pantalla de interfaz con la tarjeta 6 Ejercicio Cargar la siguiente secuencia de operaciones en la memoria del procesador a partir de la posición 0x300 (en modo Tarjeta o Simulador) y ejecutar: mov r0,#1 mov r1,#0x200 mov [r1],r0 mov 0x0fa00,r0 mov [r1+#2],r0 mov [-r1],r0 P6- Qué operación realiza cada una de las instrucciones anteriores? 7 Bucle for Traducimos a lenguaje C el siguiente bucle for: for (i=0; i < 10; i++) vi[i] = i; El bucle inicializa el vector vi, vector de enteros, de la forma vi[0]=0, vi[1]=1, etc Supuesto que cada entero ocupa 16 bits en memoria y que el vector vi está ubicado en memoria a partir de la posición 0x200, una posible traducción a ensamblador del programa en lenguaje C es la siguiente (cargar a partir de la posición 0x300): mov r0,#0x200 mov r1,#0 cmp r1,#10 jmpr cc_uge,0x314 mov [r0],r1 add r0,#2 add r1,#1 6

7 jmpr cc_uc,0x306 nop Ejecutar paso a paso y ver cómo quedan los datos en memoria Modificar el programa para que realice la siguiente inicialización: for (i=0; i < 10; i++) vi[i] = i + 0xff00; P7- Qué valores se cargan en la memoria? 8 Ejecución continua y puntos de ruptura Los puntos de ruptura ahorran tiempo de depuración especialmente cuando hay bucles en el programa Sin entrar en detalles, el procedimiento para depurar un programa es: Poner uno o varios puntos de ruptura Inicializar el PC Lanzar el programa en modo de ejecución continua El programa para cuando se alcanza uno de los puntos de ruptura Utilizar comandos de lectura de memoria, o la ventana de visualización de datos para determinar si el resultado es el esperado Si el resultado no es el esperado: se cambia el programa, se inicializa el PC (se cambian los puntos de ruptura si es necesario) y se lanza el programa de nuevo En detalle: Los puntos de ruptura se activan pinchando en la línea del fuente en la que queremos ubicar dicho punto de ruptura, y pulsando el botón: Una vez insertado un punto de ruptura aparece un cuadrado rojo en la barra a izquierda de la ventana Source Browser Para lanzar el programa en modo de ejecución continua basta con pulsar el botón: de la barra de debug El programa se para al alcanzar un punto de ruptura Para obtener el estado de las variables una vez alcanzado un punto de ruptura recurriremos a los comandos de visualización de memoria Para eliminar un punto de ruptura recurriremos al mismo procedimiento que para activarlo (nos situamos en la línea y pulsamos el botón de break ) Para eliminar todos los puntos de ruptura pulsamos el botón: Otros comandos relacionados con ejecución continua y puntos de ruptura: Para parar la ejecución del programa (caso de que no se alcance ningún punto de ruptura) se utiliza el botón: 7

8 Para resetear el procesador (todos los registros a 0) pulsar el botón (este comando es especialmente util cuando el simulador hace cosas raras ): Ejercicio: Realizar las siguientes operaciones: Poner un punto de ruptura en la instrucción cmp del programa anterior y comprobar su funcionamiento cada vez que se alcanza el punto de ruptura Quitar el punto de ruptura de la instrucción cmp y poner un punto de ruptura en la instrucción nop Comprobar el funcionamiento del programa en las dos versiones contempladas en el apartado anterior P8- Qué valores toman los registros en cada uno de los pasos?, Qué valores se han almacenado en memoria? Responder a ambas preguntas para las dos versiones del programa 9 Programa I Escribe un programa que obtenga la suma de 10 números almacenados a partir de la posición 0x200 de memoria (cada número ocupa 16 bits en memoria), y deje el resultado en r0 6 Introducir (utilizando los comandos adecuados de µvision3) distintos números en estas posiciones y comprobar si el resultado es el esperado P9- Qué sucede en caso de rebose? 10 Programa II P10- Dado un número en r0 y un vector de diez números almacenado en memoria a partir de la posición 0x200, escribir un programa que busque el número dentro del vector y almacene en r1: La posición (índice) del vector en el que el número aparece por primera vez (índices válidos de 0 a 9) Si el número no aparece dentro del vector el resultado es 0xFF 11 Programa III Opcional P11- Escribe un programa que obtenga el máximo de los elementos de un vector de 10 elementos almacenado en memoria a partir de la posición 0x200 El resultado se proporciona en r0 12 Programa IV Opcional P12- Escribe un programa que reemplace cada uno de los números un vector de dimensión 10 (10 números almacenados a partir de la posición 0x200 de memoria, cada número de 16 bits) por la media aritmética de dicho número y el siguiente en el vector (el último número queda como estaba en el vector original) 7 Introducir los datos en memoria de forma similar al programa anterior 6 Este programa es de utilidad en el control de errores en comunicaciones 7 Este programa es de utilidad en el filtrado pasa-baja de una señal unidimensional 8