AVR Bit Magic
Zo stránky SensorWiki
V assembleri existuje pre manipuláciu s bitmi dostatok inštrukcií. To v C-čku štandardne nie je, preto sa musíme naučiť s bitmi manipulovať.
Pozn.: Keď budete skúšať jednotlivé spôsoby, pozrite sa aj na to, akým spôsobom kompilátor danú konštrukciu preloží.
Vstupy
V prvom cvičení sme napríklad na test stlačenia tlačidla mohli použiť inštrukciu
sbis PIND,3 ; sbis = Skip if Bit Is Set, preskoc ak je PIND.3 nastaveny (=1)
V jazyku C ale typ bit neexistuje (hoci niektoré kompilátory takýto typ zaviedli), preto môžeme pracovať len s bajtmi, a musíme si nejako vypomôcť. Pri rozumnom zápise však kompilátor rozpozná, že chceme pracovať s bitom a preloží našu konštrukciu správne.
Ak chceme testovať stav jedného bitu v bajte, musíme ostatné zakryť, zamaskovať. To sa robí tzv. maskou:
Príslušná konštrukcia v C potom bude
if ( PIND & 0x08) // PIND & 0000 1000
To, že chceme pracovať s tretím bitom sa dá okrem priameho zápisu 0x08 zapísať aj takto (0x01<<3). Príslušná konštrukcia v C potom bude
if ( PIND & (0x01<<3)) // PIND & 0000 1000
Pričom je užitočné zadefinovať si na tento účel makro (v skutočnosti už také makro s názvom _BV(x) existuje)
#define BIT(x) (0x01<<(x)) // zátvoriek nikdy nie je dosť!
Príslušná konštrukcia v C potom bude
if ( PIND & BIT(3)) // PIND & 0000 1000
Podobne sú zadefinované aj tieto dve užitočné makrá (pozri <avr/sfr_defs.h>)
#define bit_is_set(sfr, bit) (_SFR_BYTE(sfr) & _BV(bit)) #define bit_is_clear(sfr, bit) (!(_SFR_BYTE(sfr) & _BV(bit)))
Takže napokon konštrukcia môže vyzerať takto:
#define Switch 3 if ( bit_is_set(PIND, Switch) ) // test, ci je tlacitko stlacene...
Výstupy
Obdobný problém nastáva, ak chceme nastaviť jeden jediný bit v celom osembitovom registri, či porte. Ani v tomto prípade v assembleri problém neexistuje:
sbi PORTC,2 ; Set Bit 2 na porte PC cbi PORTC,2 ; Clear Bit 2 na porte PC
Keďže v C pracujeme s celým bajtom, musíme dávať pozor, aby sme nezmenili stav tých ostatných bitov, ktoré meniť nechceme. Preto najprv prečítame obsah príslušného registra a pomocou masky v ňom zmeníme práve ten jeden požadovaný bit. Budeme rozlišovať, či chceme nastaviť bit do jednotky, alebo vynulovať ho.
Pre nastavenie do jendotky je maska tvorená log. 0 na miestach ktoré nechceme meniť a log. 1 na tom mieste, kde má byť vo výsledku 1:
Príslušná konštruckia v C
PORTC = PORTC | 0x04; // PORTC = PORTC + 0000 0100 PORTC |= 0x04; PORTC |= (0x01<<2);
Aby sme nemuseli zložito prepočítavať hexadecimálne hodnoty (C-čko nepozná dvojkovú sústavu, hoci niektoré verzie áno), použijeme vyššie definované makro
PORTC |= _BV(2);
Pre nastavenie do nuly (resp. zhodenie, vynulovanie) je maska tvorená log. 1 na miestach ktoré nechceme meniť a log. 0 na tom mieste, kde má byť vo výsledku 0:
Príslušná konštruckia v C
PORTC = PORTC & 0xFB; // PORTC = PORTC & 1111 1011 PORTC &= 0xFB;
Aby sme nemuseli zložito prepočítavať hexadecimálne hodnoty (C-čko nepozná dvojkovú sústavu, hoci niektoré verzie áno), použijeme vyššie definované makro
PORTC &= ~(_BV(2));
Aj v tomto prípade si môžeme zadefinovať ďalšie užitočné makrá:
// from AVR035: Efficient C Coding for AVR
#define SETBIT(ADDRESS,BIT) (ADDRESS |= (1<<BIT)) #define CLEARBIT(ADDRESS,BIT) (ADDRESS &= ~(1<<BIT)) #define FLIPBIT(ADDRESS,BIT) (ADDRESS ^= (1<<BIT)) #define CHECKBIT(ADDRESS,BIT) (ADDRESS & (1<<BIT))
Na záver len zmienime, že v hlavičkových súboroch sú zadefinované aj názvy všetkých špeciálnych registrov SFR vrátane názvov jednotlivých významových bitov, takže všetky uvedené konštrukcie sa používajú aj pri prístupe k nim
MCUCR |= (0x01<<PUD); // Disable all pull-up resistors MCUCR |= (_BV(PUD)); SETBIT(MCUCR,PUD);
Pričom všetko uvedené možno kombinovať aj pre viac ako jeden bit
// Enable receiver and transmitter; enable RX interrupt UCSRB = (1 << RXEN) | (1 << TXEN) | (1 << RXCIE);