Introducao a Programacao Assembly

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Introdução à Programação Assembly

Assembly

• Em aulas anteriores foi visto que um programa de computador é constituído de uma sequência de instruções de máquina.

• Foi visto também que estas instruções são constituídas de uma sequência de bits agrupadas por campos.

• Sendo assim, um programa de computador tem a forma apresentada no slide seguinte.

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Assembly

Assembly

• Mesmo tendo apenas poucas instruções, o programa mostrado no slide anterior é um tanto confuso.

• O que dizer de programas com centenas de instruções?

• Com o objetivo de tornar os programas mais legíveis, cada instrução destes passou a ser representada por um conjunto de letras chamado mnemônico.

• O conjunto de mnemônicos relativos a uma determinada máquina forma a sua linguagem assembly.

• O mesmo programa do slide anterior é mostrado no slide seguinte com essa nova representação.

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Assembly

Assembly

• É possível concluir que esta última representação é mais legível do que a primeira.

• Embora o programa constituído de mnemônicos seja mais legível para nós humanos, não éinterpretável diretamente pelos processadores, pois estes somente decodificam instruções de máquina.

• Por isso foi desenvolvido um programa de computador denominado assembler, o qual converte cada mnemônico, ou instrução assembly, na sua correspondente instrução de máquina.

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Diretivas de compilação

• Sendo um compilador, o assemblernecessita de algumas diretivas de compilação.

• Estas diretivas fornecem parâmetros para o compilador durante a compilação.

Principais Diretivas Utilizadas pelo Compilador Assembler

• Org: indica o endereço da memória de programa onde a instrução seguinte a ela começa a ser armazenada.

• Exemplo: org 0000h;• mov p1, #15;

• Neste exemplo, a instrução mov é armazenada a partir do endereço 0 da memória de programa. As demais instruções são armazenadas nos endereços subsequentes aos ocupados por esta.

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• Dataorg: função análoga à org, utilizada para indicar o endereço inicial da memória de dados onde as variáveis começam a ser armazenadas.

• Exemplo: dataorg 10• var1 DS 1• var2 DS 1

• Neste exemplo, var1 representa o endereço 10 da memória de dados, enquanto var2 representa o endereço 11.


• Ds: reserva uma quantidade determinada de bytes na memória de dados.

• Exemplo: dataorg 12• var1 DS 5

• Neste exemplo são reservados 5 bytes na memória de dados, a partir do endereço 12, endereço este representado por var1.

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• Equ: utilizada para atribuir um valor numérico a um nome.

• Exemplo: onze equ 11d;

• Neste exemplo, sempre que o nome onze for referenciado, o programa entende que o valor 11 deve ser utilizado.


• Set: semelhante a equ, porém ao contrário desta última, set permite que um mesmo nome seja utilizado para armazenar diferentes valores ao longo da execução do programa.

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• Data: utilizada para atribuir um nome ao endereço de uma palavra na memória de dados.

• Exemplo: var5 data 13

• Neste exemplo, o endereço 13 da memória de dados é atribuído ao nome var5.


• Bit: utilizada para atribuir um nome ao endereço de um bit na memória de dados.

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• Include: utilizada para incluir o código contido em um outro arquivo no código corrente.

• Exemplos: Include “filename.ext”• $filename.ext


• Às vezes é necessário armazenar dados que não podem ser perdidos quando a fonte de alimentação éretirada do processador.

• A memória de programa pode ser usada para essa finalidade.

• Para isso utiliza-se a diretiva DB.

• Exemplo:• Label1: DB ‘hello’, 15, 2

• Nesse exemplo, cada um dos caracteres da palavra hello e cada um dos números são armazenados em uma posição da memória de programa, iniciando por h.

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• End: utilizada para informar ao compilador que as instruções assembly terminaram.

Operadores

• Além das diretivas, alguns operadores podem ser utilizados durante a compilação de um programa.

• Dois destes operadores são HIGH e LOW.• HIGH retorna o byte de mais alta ordem de uma

palavra de 2 bytes e LOW retorna o byte de mais baixa ordem dessa palavra.

• Exemplo:• D_byte equ 1245H• MOV R3, #HIGH D_byte

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Operadores

• No exemplo do slide anterior, o valor 124516 écolocado em D_byte.

• Em seguida, o valor armazenado no byte mais alto de D_byte (1216) é movido para o registrador R3.

• O caractere H escrito no final do número 1245 informa que este é um valor hexadecimal.

• Outros caracteres indicadores de tipo são D (decimal) e B (binário).

Comentários

• Em assembly do 8051, um comentário éiniciado com o caractere ; e se estende até o final da linha.

• O caractere ; deve estar separado, por um ou mais espaços, dos caracteres da instrução que o antecede.

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Maiúsculo e Minúsculo

• A linguagem assembly do 8051 não faz distinção entre as letras maiúsculas e minúsculas.

• Sendo assim, END, End e endrepresentam a mesma coisa.

Técnicas Para Tradução de Algoritmos

• Durante a tradução de um código escrito em alto nível para a linguagem de máquina, épreciso ter em mente que, em geral, as instruções lógicas e aritméticas de máquina somente executam uma operação simples de cada vez.

• Sendo assim, a instrução de C,• A=B+C+D;• deve ser subdivida em uma sequência de

somas simples antes de ser traduzida para a linguagem assembly, conforme descrição seguinte.

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Técnicas Para Tradução de Operações Aritméticas

• A = B + C• A = A + D

• Observe que as duas somas simultâneas foram substituídas por duas somas sequenciais.

• Neste exemplo admite-se que estas instruções sejam armazenadas na memória na ordem em que estão escritas.


• Tendo em vista que um dos operandos precisa estar no registrador acumulador (Acc) durante as operações aritméticas realizadas no 8051, a soma anterior é traduzida para assembly como mostrado a seguir.

• MOV Acc, B• ADD Acc, C• ADD Acc, D

• Onde: B, C e D são endereços de memória.

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• Deve ser observado que no 8051 o operando de destino é aquele escrito mais próximo da instrução.

• Sendo assim, no fragmento de código anterior, a instrução

• ADD Acc, C• não poderia ser escrita da forma• ADD C, Acc• pois o resultado das operações aritméticas

sempre são colocados automaticamente no registrador Acc do 8051.


• Deve ser lembrado que no 8051 o registrador acumulador também é referenciado pela letra A, o fragmento de código da soma anterior também pode ser escrito do modo seguinte.

• MOV A, B• ADD A, C• ADD A, D

• Onde: B, C e D são endereços de memória.

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Técnicas para Tradução da Estrutura de Repetição While

• Nos próximos slides, as palavras desvio e salto são utilizadas para especificar que a próxima instrução a ser executada não é aquela armazenada no endereço seguinte ao da que se encontra em execução.

• No programa armazenado na memória apresentada no slide seguinte, o mais frequente é a instrução do endereço 1 (instrução 2) ser executada logo após a execução da instrução do endereço 0 (instrução 1).

• Entretanto, a instrução 1 pode instruir o processador a buscar e executar a instrução do endereço 19 (instrução 20), por exemplo. Neste caso, o mais frequente não ocorre, ou seja, a instrução 2 não é executada logo após a execução da instrução 1.


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• A instrução que possui a capacidade de ordenar o processador para executar outra instrução diferente daquela que lhe sucede é chamada de instrução de desvio (instrução 1 do slide anterior).

• A ação de executar a instrução do endereço 19 logo após a execução da instrução do endereço 0, por exemplo, é conhecida como “salto” ou “desvio”. Neste exemplo, se não ocorresse o salto, a instrução do endereço 1 seria executada logo após a execução desta do endereço 0.


• Para traduzir o código da estrutura whilede C para o pseudocódigo de máquina énecessária uma instrução de desvio incondicional e uma instrução de desvio condicional, ordenadas conforme o exemplo a seguir.

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• Exemplo:while(Bit3_P1 == 1){R2 = R2 + 1;R3 = R3 – 1;

}


• Neste exemplo, enquanto a variável Bit3_P1 for igual a 1, a variável R2 deve ser incrementada e a variável R3 deve ser decrementada. Sendo assim, o bloco de execução é composto de duas instruções.

• Esta estrutura é escrita em pseudocódigo de máquina do seguinte modo.

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• 0: instrução 1• 1: …

• 10: …• 11: instrução 12• 12: Salte para o endereço 15• 13: incremente R2• 14: decremente R3• 15: Salte para o endereço 13, se Bit3_P1 é igual a 1• 16: Instrução 17• 17: …

Onde: 0: 1: … 17: representam endereços de memória.


• No último slide, o programa começa a ser executado no endereço 0 e prossegue até o endereço 12.

• Quando chega neste endereço, salta para o endereço 15 e verifica se o valor de Bit3_P1 é igual a 1.

• Caso a verificação seja verdadeira, salta de volta para o endereço 13 e executa o bloco interior do while. Em seguida, volta a verificar o valor de Bit3_P1 e salta para o endereço 13, até que a verificação resulte em um resultado falso.

• Caso a verificação produza um resultado falso, a instrução de desvio condicional do endereço 15 não promove o salto para o endereço 13, o que leva o processador a buscar a instrução seguinte (instrução do endereço 16) e prossegue com a execução do restante do programa.

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• Em assembly do 8051, o while anterior fica:


• Observe que no programa anterior, o endereço de desvio da instrução de desvio condicional é14 e não 13.

• Isso é necessário porque existe instrução no 8051 que ocupa mais de um endereço de memória, como é o caso da instrução de desvio incondicional do endereço 12.

• Observe também a letra D após o valor do endereço, utilizada para informar que o endereço é especificado em decimal.

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Loop Infinito

• Nos processos reais, as portas de entrada do microcontrolador devem ser lidas continuamente, com o objetivo de detectar qualquer variação no estado destas.

• Isso é necessário porque os processos são dinâmicos: pressão muda com o tempo, assim como nível, etc.

• Sendo assim, quando a execução do programa chega na última linha, o programa deve ser reiniciado.

• Isto é alcançado por meio de um loop infinito.

Loop Infinito

• O loop infinito é obtido a partir da implementação do while, removendo a instrução de desvio incondicional deste último e substituindo a instrução de desvio condicional por outra de desvio incondicional com endereço de desvio igual ao do início do programa.

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Loop Infinito

• Exemplo de loop infinito.

Neste exemplo, toda vez que a execução chega na última linha, retorna para a primeira, repetindo a execução de todo o programa.

Técnicas para Tradução da Estrutura de seleção IF-ELSE

• Para traduzir o código da estrutura IF-ELSE de C para o pseudocódigo de máquina é necessária uma instrução de desvio incondicional e uma instrução de desvio condicional, ordenadas conforme o exemplo a seguir.

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• If (Bit3_P1 == 1)• {• R1 = R1 + 1;• R2 = R2 + 1;• }• else• {• R1 = R1 – 1;• R2 = R2 – 1;• }


• Neste exemplo, caso a variável Bit3_P1 seja igual a 1, as variáveis R1 e R2 devem ser incrementadas. Porém, em caso contrário, estas devem ser decrementadas.

• A estrutura correspondente em pseudocódigo de máquina é escrita do seguinte modo.

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• 0: Salte para o endereço 4, se Bit3_P1 é igual a 1

• 1: Decremente R1

• 2: Decremente R2• 3: Salte para o endereço 6

• 4: Incremente R1


• 6: Fim



• Como pode ser observado no slide anterior, a estrutura do IF em assembly começa por uma instrução de desvio condicional, seguida do bloco que deve ser executado se a verificação do IF for falsa (o bloco ELSE).

• Em seguida vem uma instrução de desvio incondicional, seguida do bloco que deve ser executado se a verificação do IF for verdadeira.

• Observe que o endereço de desvio da instrução de desvio condicional é igual ao da primeira instrução do bloco mencionado por último.

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• Em assembly do 8051, o if-else anterior fica:


• Observe que no programa anterior, o endereço de desvio das instruções de desvio são diferentes daqueles previstos no pseudocódigo de máquina.

• Isto ocorre porque algumas instruções do 8051 ocupam mais de um endereço de memória.

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• Existe outra técnica para descrever estruturas IF-ELSE que geralmente utiliza menos instruções de máquina, especialmente se a estrutura for apenas IF.

• Embora essa técnica possa utilizar menos instruções do que a apresentada anteriormente, a sua sintaxe é um pouco mais difícil de ser compreendida.

• Tal técnica é apresentada por meio do mesmo exemplo utilizado na outra.


• If (Bit3_P1 == 1)• {• R1 = R1 + 1;• R2 = R2 + 1;• }• else• {• R1 = R1 – 1;• R2 = R2 – 1;• }

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• Pseudocódigo de máquina correspondente

• 0: Salte para o endereço 4, se Bit3_P1 é igual a 0


• 2: Incremente R2• 3: Salte para o endereço 6



• 6: Fim



• Como pode ser observado no slide anterior, a estrutura do IF em assembly começa por uma instrução de desvio condicional, seguida do bloco que deve ser executado se a verificação do IF for verdadeira.

• Em seguida vem uma instrução de desvio incondicional, seguida do bloco que deve ser executado se a verificação do IF for falsa (o bloco do ELSE).

• Observe que o endereço de desvio da instrução de desvio condicional é igual a este da primeira instrução do bloco ELSE.

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• Nesta última técnica, a verificação da instrução de desvio condicional é sempre contrária daquela verificada no IF de C. Por exemplo: caso seja verificado em C se A ≥ B, em linguagem de máquina verifica se A < B; caso seja verificado em C se A = B, em linguagem de máquina verifica se A ≠ B; etc.

• No último exemplo, em C foi verificado se o valor de Bit3_P1 é igual a 1, enquanto na instrução de desvio condicional foi verificado se Bit3_P1 é igual a 0.


• Em assembly do 8051, o if-else anterior fica:

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• Observe que no programa anterior, o endereço de desvio das instruções de desvio são diferentes daqueles previstos no pseudocódigo de máquina.

• Isto ocorre porque algumas instruções do 8051 ocupam mais de um endereço de memória.

Label

• Foi visto que as instruções de desvio condicional e de desvio incondicional, utilizadas na descrição das estruturas WHILE e IF-ELSE, necessitam do endereço para onde o fluxo de execução é desviado.

• A determinação de tais endereços é uma tarefa um tanto tediosa.

• Sendo assim, o conceito de “label” foi idealizado para livrar o programador da tarefa de calcular o referido endereço, deixando tal tarefa a cargo do software assembler.

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Label

• Cada linha do código fonte pode conter um “label” opcional.

• O label pode conter letras do alfabeto, dígitos numéricos e o caractere underline. Porém, o label deve iniciar com uma letra do alfabeto e terminar com dois pontos (:).

• Um label pode conter muitos caracteres, mas somente os primeiros 32 serão reconhecidos pelo assembler.

Label

• Quando o assembler encontra um label, tal como descrito no slide anterior, armazena o endereço da primeira instrução seguinte a este em uma tabela.

• Desse modo, em todas as instrução que fazem referência ao referido label, o assembler substitui este pelo seu correspondente endereço, armazenado na tabela mencionada.

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Exemplo de aplicação do Label

• JB P1.3, 0012H• ...• MOV C, P3.4 ;Instrução armazenada no

endereço 0012H.

• JB P1.3, Label1• ...• Label1: MOV C, P3.4.

Exemplo de aplicação do Label

• No exemplo anterior, caso uma nova instrução seja adicionada entre as instruções JB e MOV, o endereço de desvio da instrução JB deve ser alterado no primeiro fragmento de código, enquanto no segundo, nenhuma modificação é necessária.

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Implementação de Funções Booleanas

• O 8051 tem instruções apropriadas para a implementação de funções booleanas.

• Estas instruções realizam operações lógicas sobre varáveis de um único bit.Exemplo: dada a função booleanaP2.0 = P1.1(P1.0 + P1.3) extraída da tabela-verdade relativa à solução de um problema, implemente a com instruções do 8051.


• A função booleana anterior faz uma operação OR entre os bits 0 e 3 da porta 1, sendo que o bit 3 aparece complementado.

• Em seguida, é realizada uma operação AND entre o resultado anterior e o bit 1 da porta 1.

• O resultado final é movido para o bit 0 da porta 2.

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• Em assembly do 8051, a implementação fica:

Observe que nas operações lógicas realizadas sobre variáveis de um único bit, um dos operandos deve estar no bit de carry out, representado em assembly pela letra c.


• Nos processos reais, as variáveis de entrada devem ser verificadas continuamente.

• Sendo assim, deve ser incluído um loop no programa anterior.

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• Implementação com loop:

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