La memoria RAM del PIC18

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I PIC18 contengono diversi tipi di memorie con caratteristiche nettamente diverse. In questa pagina si farà riferimento ai cosiddetti File Registers, che costituiscono la memoria RAM principale del PIC18. La dimensione, a seconda dei modelli, varia fino ad un massimo di 4 096 byte ed è suddivisa in 16 banchi (blocchi da 256 byte ciascuno). Essa include due tipi di registri:

Special Function Registers (SFR), che, come dice il nome, hanno usi speciali, in genere associati a specifiche funzioni hardware. In questa pagina non verranno, con tre eccezioni, discussi gli SFR. Complessivamente gli SFR sono 160
General Purpose Registers (GPR), utilizzati per contenere variabili generiche, a completa disposizione del programmatore. Il numero dei GPR cambia con la versione del PIC18: per esempio nel PIC18F26K20 sono circa 4 000.

L'accesso ai vari registri avviene secondo due modalità, meglio illustrate nella prosecuzione di questa pagina:

Accesso diretto ai registri (Access Bank). Questo metodo può essere utilizzato solo per gli SFR ed i primi 96 GPR (Access RAM). Nella figura di apertura i 96 registri della Access RAM sono evidenziati in giallo
Accesso in due passaggi (Bank Select Register). Questo metodo permette di utilizzare tutti i registri, in due passaggi (nota 3):
- Prima occorre selezionare in quale banco, tra i 16 possibili, si trova il registro. Questa operazione viene fatta usando l'apposito registro con funzioni speciali BSR.
- Successivamente occorre selezionare il singolo registro tra i 256 contenuti in ciascun banco

Quasi tutte le istruzioni possono utilizzare entrambi questi metodi di accesso. Il programmatore sceglierà il primo metodo per le variabili usate più frequentemente, il secondo per le variabili di dimensioni più ampie.

Un esempio

L'istruzione movwf (MOVe W register to File register) sposta il dato a 8 bit contenuto del registro W in una qualunque cella di memoria del File Register. Leggiamo nel foglio tecnico la descrizione (nota 1)

MOVWF

La cella di memoria f è identificata da un indirizzo compreso tra 0 e 255 (0000 0000 e 1111 1111 in binario, 0x00 e 0xFF in esadecimale). Si noti l'uso delle parentesi () con il significato di numero contenuto in.

Il secondo argomento dell'istruzione {,a} specifica se deve essere usato l'Access Bank (quando a=0) oppure un altro banco (quando a=1), scelto attraverso il registro BSR. Questo argomento è facoltativo, come indicato dall'uso delle parentesi graffe {} .

Uso dell'Access Bank

Le celle in cui è più facile scrivere o leggere sono le prime 96, con indirizzo da 0 a 0x5F. Gli esempi e gli esercizi di questo paragrafo faranno riferimento a questa modalità, spesso indicata come indirizzamento diretto nell'Access Bank o semblicemente Access.

Osserviamo il seguente spezzone di programma:

movlw 0x55
movwf 0x10

La seconda istruzione copia nel registro con indirizzo 0x10 il contenuto del registro W (cioè, nell'esempio, il numero 0x55). Si noti che è presente il solo indirizzo in cui scrivere, cioè dopo lo 0x10 non vi è nulla. Come sintassi alternativa (e un po' ridondante) si sarebbe potuto scrivere anche movwf 0x10,0 con lo stesso significato. (nota 4)

Esercizio 1

Scrivere un breve programma che usa tale istruzione e ad eseguirlo con il simulatore, osservando il contenuto della Program Memory e dei File Registers. (nota 2).

Esercizio 2

Si consideri il seguente spezzone di programma (senza alcuno scopo reale...). Dopo aver esaminato sui fogli tecnici gli effetti delle istruzioni utilizzate, eseguire passo-passo il programma osservando gli effetti sui vari registri:

movlw 0x12
movwf 0x01
addlw 0x34
movwf 0x02
clrf 0x01

Esercizio 3

Scrivere un programma che memoriazza nelle celle di memoria da 0 a 3 i quattro codici ASCII "Ciao". A volte questo modo di rappresentare parole o anche intere frasi viene indicato con il termine stringa. (nota 5)

Nota: per memorizzare nel registro W il codice ASCII del carattere "A" (=0x41) è possibile usare indifferentemente una delle due seguenti forme, identiche negli effetti:

movlw 0x41
movlw "A"

Ciao

L'uso dei banchi

Per utilizzare tutte le celle di memoria occorre utilizzare l'indirizzamento diretto di tipo Banked ed il registro speciale BSR. Questo registro di quattro bit contiene il numero del banco che un'istruzione deve utilizzare; in pratica è la prima cifra esadecimale dell'indirizzo. Per esempio il registro 0x56 del banco 0x3 è indicata come registro 0x356; il registro BSR contiene 3.

Per indicare se verrà utilizzata la modalità Banked oppure Access, ciascuna istruzione utilizza una virgola seguita da 0 oppure da 1 dopo l'operando (nota 4):

,0 (spesso sottointeso) indica l'uso dell'Access Bank, come negli esempi precedenti
,1 indica l'uso del registro BSR per identificare uno dei 16 banchi

Esempio:

l'istruzione movwf 0x10,0 (o anche movwf 0x10) copia il registro W nella cella dell'Access Bank con indirizzo 0x10 (cioè con indirizzo 0x010, infatti l'Access Bank è contenuto nel banco 0, come si vede nella figura di apertura di questa pagina)
l'istruzione movwf 0x10,1 copia il registro W nella cella il cui indirizzo è ottenuto anteponendo a 0x10 il contenuto del BSR (esempio: se BSR=3 viene usata la cella con indirizzo 0x310)

La scrittura dei quattro bit nel BSR deve essere effettuata con l'apposita istruzione assembly movlb (MOVe Literal to low nibble in Bsr).

Usando il simulatore, il banco che verrà utilizzato è mostrato in alto a destra, a fianco del WREG, del PC e dei flag.

Il banco in uso

Esercizio 4

Simulare il seguente spezzone di programma ed individuare in quali GPR verrà scritto 0xAA.

movlw 0xAA
movlb 0x5
movwf 0x11,1
movwf 0x22,0
movlb 0xA
movwf 0x33,1
movwf 0x44,0

Esercizio 5

Riscrivere l'esercizio 3 usando celle poste nel banco 8 per memorizzare la stringa "Ciao".

Gli Special Function Registers

Gli SFR sono registri con usi speciali. Tra i principali possiamo individuare tre registri già visti:

Working Register (WREG): Questo registro è utilizzato per molte istruzioni per contenere risultati e/o operandi. Può essere per molti versi paragonato a quello che in altre architetture è indicato come Accumulatore. Come quasi tutti i registri è formato da 8 bit
Status register (STATUS): Questo registro contiene i flag della ALU, cioè alcuni bit che hanno un particolare significato dopo l'esecuzione di un'istruzione. Abbiamo già visto una loro breve descrizione.
Bank Select Register (BSR): Viene utilizzato per selezionare uno dei banchi del File Register

I tre registri WREG, STATUS e BSR descrivono lo stato del processore e possono essere considerati i registri fondamentali del PIC18

Tutti i registri speciali sono sempre direttamente accessibili al codice (è come appartenessero all'Access Bank) e di fatto costituiscono l'ultima parte della memoria RAM.

Note

La descrizione riportata è parziale. In particolare non siamo interessati al extended instruction set
Le celle che vengono modificate sono colorate in rosso
Per indirizzare 4 096 registri sono necessari 12 bit (2¹² = 4 096). 4 bit identificano uno dei 16 banchi e sono memorizzati nel BSR, 8 bit identificano uno dei 356 registri di ciascun banco e sono memorizzati in parte dell'Istruction Register (IR)
Quando si usa l'assembler, includendo i file opportuni, è possibile indicare l'uso dell'Access Bank anche con la sintassi movwf 0x10,ACCESS e l'uso dei banchi con la sintassi movwf 0x10,BANKED
Nel linguaggio C (ed in altri) una stringa è rappresentata come un insieme di caratteri che terminano con il byte 0x00. Quindi la stringa dell'esempio "Ciao" è formata da 5 byte.

Data di creazione di questa pagina: gennaio 2017
Ultima modifica: 17 giugno 2017