Texto do Problema
Desenvolvimento de programas usando linguagem Assembly e aplicação de conceitos básicos de arquitetura de computadores.
Ao final da realização deste problema, o/a discente deverá ser capaz de:
- Programar em Assembly para um processador com arquitetura ARM;
- Entender o conjunto de instruções da arquitetura ARM e saber como utilizá-las de acordo com a necessidade do sistema;
- Entender como montar uma biblioteca a partir de um código assembly;
- Avaliar o desempenho de um código assembly através de medidas sobre o comportamento de sua execução no sistema.
Desenvolver um aplicativo de temporização (timer) que apresente a contagem num display LCD. O tempo inicial deverá ser configurado diretamente no código. Além disso, deverão ser usados 2 botões de controle: 1 para iniciar/parar a contagem e outro para reiniciar a partir do tempo definido.
Com o objetivo de desenvolver uma biblioteca para uso futuro em conjunto com um programa em linguagem C, a função para enviar mensagem para o display deve estar separada como uma biblioteca (.o), e permitir no mínimo as seguinte operações:
- Limpar display;
- Escrever caractere;
- Posicionar cursor (linha e coluna).
- Em uma Raspiberry Pi Zero W, clone o repositório.
git clone https://github.com/ozenilsoncruz/timer_assembly
- Dentro da pasta execute os passos abaixo:
- Makefile:
make
- Script
sudo ./temporizador
- Makefile:
Ao todo, o LCD possui 16 pinos, dispostos dessa forma:
- 1 GND
- 2 VCC(Tensão 5V)
- 3 controle de contraste dos caracteres
- 4 controle para qual tipo de comando
- 5 enviar ou ler dados
- 6 enviar comando dos pinos de dados
- 7 - 14 pinos de entrada de dados
- 15 e 16 responsáveis por controlar o backlight, quando disponível (Vcc e GND respectivamente)
Além da pinagem, vale ressaltar que o LCD tem 3 módulos de memória para diferentes usos, são esses:
CGROM (Character Graphics Read only Memory):
Essa ROM faz parte do microcontrolador de exibição no LCD e armazena todos os padrões padrão para os caracteres de matriz de pontos de 5 x 7. Por exemplo: se quisermos exibir o caractere "A", precisamos enviar o código ASCII 65 (decimal) para o DDRAM. O controlador de exibição procura o padrão de pontos a ser exibido para este código no CGROM e acende os apropriados para "A".
CGRAM (Character Graphics Random Access Memory):
Permite que o usuário defina tipos de caracteres não padronizados suplementares especiais que não estão no CGROM. Você pode carregar suas próprias formas de padrão de pontos, por exemplo. um retângulo em CGRAM e usando certos códigos reservados em DDRAM, chame-os para exibição.
DDRAM (Data Display Random Access Memory):
É o buffer de dados do display. Cada caractere no visor tem uma localização DDRAM correspondente e o byte carregado no DDRAM controla qual caractere é exibido.
O temporizador utiliza um algoritmo para subtrair strings. Para isso, afim de evitar erros, antes de iniciar a contagem são verificados os caracteres inseridos na string. Se for maior que a capacidade de exibição do display ou se algum dos caracteres não for um número com representação ASCII, um erro é lançado no display LCD e no monitor. O código que realiza essas funções pode ser visto abaixo.
@------------------ VERFICAÇÃO DE ERROS ------------------@
@ verifica se o numero esta dentro do limite permitido
verificacao_erros:
mov r9, #len_num
cmp r9, #32
bgt _erro1 @ se for maior, que 32, erro!
ldr r10, =num @ passa o valor do num para r10
@ varifica se a string contem apenas numero
verificacao_num: @ loop que percorre cada caracter
sub r9, #1
ldrb r11, [r10, r9] @ Load Register Byte
@ carrega 1 byte na posicao indicada
@ se for menor que 48 ou maior que 57, desvia para informar que nao e um numero
cmp r11, #48 @'0'
blt _erro2
cmp r11, #57 @'9'
bgt _erro2
cmp r9, #0 @ compara com o tamanho do caractere -1
ble iniciar @ se for menor ou igual a zero, devia para o contador
b verificacao_numPara subtrair a string o algoritimo utiliza a lógica de uma subtração simples:
- Carrega a String em um registrador com o comando ldr;
- Em um loop, seleciona cada byte da String (Cada caractere ocupa 1 byte) com o comando ldrb;
- Verifica se o último digito é 0, se não for, subtrai 1;
- Se for 0, verifica o anterior e adiciona 9;
- O processo de verificação dos anteriores só é encerrado após encontrar um digito maior que 0;
- Carrega o valor de volta na variável definida
- O loop é encerrado quando todos os caracteres são iguais a 0;
...
@------------------------------- CONTADOR -------------------------------@
contador:
print pular_linha len_pular_linha
print num len_num @ mostra na tela do computador
print pular_linha len_pular_linha
setString msg_inicial len_msg_inicial @ mostra um mensagem no display
nanoSleep segundo @ aguarda 1 segundo
mov r9, #len_num
sub r9, #1 @ subtrai 1 de r9 para ser igual a posicao do ultimo caractere
ldrb r11, [r10, r9] @ carrega o byte especificado
cmp r11, #48
bne subtrai
cmp r9, #0 @ se r9 for 0, todos os caracteres foram percorridos, logo, contagem acabou
beq _fim @ desvia para encerrar o contador
mov r11, #57 @ adiciona o digito 9 ao registrador r1
strb r11, [r10, r9] @ registra no byte especificado
loop_anteriores: @ faz um loop de todos os anteriores ate que encontre um inteiro
sub r9, #1 @ remove 1 de r6 para selecionar o byte anterior
ldrb r11, [r10, r9] @ carrega o byte especificado
cmp r11, #48 @ compara com '0'
bne subtrair_anterior @ se nao for 0, subtrai 1
@ verifica se r6 e zero, se for, remove
cmp r9, #0
bne verificar_1
@ se chegar em r9 = 0 e o valor contidor for '0', encerra o loop
b _fim
verificar_1:
cmp r11, #48
bne subtrair_anterior
mov r11, #57
strb r11, [r10, r9]
b loop_anteriores
subtrair_anterior:
sub r11, #1 @ subtrai 1
strb r11, [r10, r9]
b contador
b loop_anteriores
subtrai:
sub r11, #1 @ se r11 nao for igual a zero, subtrai 1
strb r11, [r10, r9] @ registra no byte especificado
b contadorOs botões são utilizados para executar diferentes ações durante a execução do sistema. O contador só começa a decrementar após o botão no pino 19 ser pressionado. Além disso, após a execução do contador o usário pode pausar ou reiniciar a contagem. Dentro do contador na label 'botoes' temos a verificação se algum dos botões foi pressionado novamente. Se for o botão do pino 19 novamente, a contagem é pausada. Se for o do pino 26, a contagem recomeça.
iniciar:
GPIOReadRegister pin19
cmp r0, r3
bne contador
b iniciar
...
botoes:
@ verifica se o botao do pino 19 foi precionado novamente, se sim, pausa
GPIOReadRegister pin19
cmp r0, r3
bne iniciar
@ verifica se o botao do pino 26 foi precionado, se sim, reinicia
GPIOReadRegister pin26
cmp r0, r3
bne _startO display funciona seguindo a mesma codificação da tabela ASCII, sendo assim, para exibir qualquer mensagem no display, basta percorrer cada caractere, selecionar cada bit e setar na ordem correta no display. O código abaixo possui dois loops, um para selecionar o byte correspondente e outro para selecionar o bit. Para selecionar o bit foi utilizado um 'and' para filtrar apenas o bit especifico e lsr para deslocar o bit de comparação a cada iteração.
loop_byte: @ loop que percorre cada caracter
ldrb r11, [r10, r9] @ Load Register Byte
@ carrega 1 byte na posicao indicada
@ passa o caractere para ser exibito no display
mov r6, #7 @ variavel de controle para considera apenas 8 bits
mov r12, #256 @ variavel auxiliar que define qual bit esta ativo
loop_bit: @ percorre todos os 8 bits do bit para sabe o nivel logico
lsr r12, #1 @ desloca o bit para a direita ex: 100000000 ->
and r4, r12, r11 @ faz um and entre r1 e r3 para saber se o bit esta ativo ou nao
cmp r4, #0
beq switch @ se for igual a 0 valor nao sera alterado, se for diferente r2 = 1
mov r4, #1
switch:
@ se for 0 seta no pino DB4
cmp r6, #0
beq case4
cmp r6, #4
beq case4
@ se for 1 seta no pino DB5
cmp r6, #1
beq case3
cmp r6, #5
beq case3
@ se for 2 seta no pino DB6
cmp r6, #2
beq case2
cmp r6, #6
beq case2
@ se for 3 seta no pino DB7
cmp r6, #3
beq case1
cmp r6, #7
beq case1
case1:
GPIOValue pinE, #0 @ atribui 0 ao enable
GPIOValue pinRS, #1
GPIOValue pinE, #1
GPIOValue pinDB7, r4
b retornar @ pula os outros casos
case2:
GPIOValue pinDB6, r4
b retornar @ pula os outros casos
case3:
GPIOValue pinDB5, r4
b retornar @ pula os outros casos
case4:
GPIOValue pinDB4, r4
GPIOValue pinE, #0
retornar:
sub r6, #1 @ subtrai +1 a r0
cmp r12, #1 @ compara o valor de r0 para saber se ja percorreu o ultimo bit
bne loop_bit
displayShift @ move o cursor para a direita
cmp r9, r13 @ compara com 0
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