Operações com Bits

Programacao de sistemas embarcados: Operacoes combits

Prof.MSc.Rodrigo Maximiano Antunes de Almeida

Universidade Federal de Itajuba

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ELT024 Programacao de sistemas embarcados: Operacoes com [email protected] 1 / 38

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Linguagem CTipos de dados em C

Tipos de dados em C


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Linguagem CTipos de dados em C

Tipo Bits Bytes Faixa de valores

char 8 1 -128 a 127

int 16 2 -32.768 a 32.767

float 32 4 3,4 x 10-38 a 3,4 x 1038

double 64 8 3,4 x 10-308 a 3,4 x 10308


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Linguagem CConversao Binario, Decimal, Hexadecimal

Conversao Binario-decimal

Dividir o numero por 2

Anotar o valor do resto (0 ou 1)

Se o valor e maior que 0 voltar ao numero 1

Escrever os valores obtidos atraves do passo 2 de tras para frente.

Apresentar o resultado


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Bit número 7 6 5 4 3 2 1 0

Potência de 2 27 26 25 24 23 22 21 20

Valor em decimal 128 64 32 16 8 4 2 1


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Base Hexadecimal

Possui 16 ”unidades”diferentes.10 algarismos mais 6 letrasFacilita escrita de valores binariosFacil conversao bin-hex


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Dec Bin Hex Dec Bin Hex

0 0000 0 8 1000 8

1 0001 1 9 1001 9

2 0010 2 10 1010 A

3 0011 3 11 1011 B

4 0100 4 12 1100 C

5 0101 5 13 1101 D

6 0110 6 14 1110 E

7 0111 7 15 1111 F


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Linguagem COperacoes com bits

Operacoes com bits


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Operacao logica NOT

A !A

0 1

1 0


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Declaracao Logico Bitwise

1 char A = 1 2 ;2 // A = 0b00001100

1 result = ! A ;2 // r e s u l t = 0

1 result = ˜A ;2 // r e s u l t = 2433 // A = 0b000011004 // r = 0b11110011


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Operacao logica AND

A B A&&B

0 0 0

0 1 0

1 0 0

1 1 1


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1 char A = 8 ;2 // A = 0b000010003 char B = 5 ;4 // B = 0b00000101

1 result = A && B ;2 // r e s u l t = 1

1 result = A & B ;2 // r e s u l t = 03 // A = 0b000010004 // B = 0b000001015 // r = 0b00000000


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Operacao logica OR

A B A||B0 0 0

0 1 1

1 0 1

1 1 1


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1 char A = 8 ;2 // A = 0b000010003 char B = 5 ;4 // B = 0b00000101

1 result = A | | B ;2 // r e s u l t = 1

1 result = A | B ;2 // r e s u l t = 133 // A = 0b000010004 // B = 0b000001015 // r = 0b00001101


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Operacao logica XOR

A B A xor B

0 0 0

0 1 1

1 0 1

1 1 0


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1 char A = 8 ;2 // A = 0b000010003 char B = 5 ;4 // B = 0b00000101

1 // nao e x i s t e ←↩em C

1 result = A ˆ B ;2 // r e s u l t = 133 // A = 0b000010004 // B = 0b000001015 // r = 0b00001101


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A operacao shift desloca os bits

Para a esquerda operador <<

Para direita operador >>

E necessario indicar quantas casas serao deslocadas


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Declaracao Shift Esquerda Shift Direita

1 char A = 8 ;2 // A = 0b00001000

1 result = A << 2 ;2 // r e s u l t = 323 // A = 0b000010004 // r = 0b00100000

1 result = A >> 2 ;2 // r e s u l t = 23 // A = 0b000010004 // r = 0b00000010


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Ligar um bit

Criar uma ”mascara”cheia de 0 (zeros) e com 1 (um) apenas naposicao desejadaFazer uma operacao OR entre a variavel e a mascara

Posicao N . . . X+1 X X-1 . . . 0

Valor 0 . . . 0 1 0 . . . 0


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Desligar um bit

Criar uma ”mascara”cheia de 1 (uns) e com 0 (zero) apenas naposicao desejadaFazer uma operacao AND entre a variavel e a mascara

Posicao N . . . X+1 X X-1 . . . 0

Valor 1 . . . 1 0 1 . . . 1


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Trocar o valor de um bit

Criar uma ”mascara”cheia de 0 (zeros) e com 1 (um) apenas naposicao desejadaFazer uma operacao XOR entre a variavel e a mascara

Posicao N . . . X+1 X X-1 . . . 0

Valor 0 . . . 0 1 0 . . . 0


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Verificar o estado de um bit

Criar uma ”mascara”cheia de 0 (zeros) e com 1 (um) apenas naposicao desejadaFazer uma operacao AND entre a variavel e a mascaraNao atribuir o resultado a variavel

Posicao N . . . X+1 X X-1 . . . 0

Valor 0 . . . 0 1 0 . . . 0


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Linguagem COperacoes com defines

Operacoes com defines


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Operacao Bit set

Passo a Passo

1 char bit = 2 ;2 char mascara ;3 mascara = 1 << bit ;4 arg = arg | mascara ;

Uma linha 1 arg |= (1<<bit )

Com define 1 #define BitSet ( arg , bit ) ( ( arg ) |= (1<<bit ) )


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Operacao Bit clear

Passo a Passo

1 char bit = 2 ;2 char mascara ;3 mascara = 1 << bit ;4 arg = arg & ˜mascara ;

Uma linha 1 arg &= ˜(1<<bit )

Com define 1 #define BitClr ( arg , bit ) ( ( arg ) &= ˜(1<<bit ) )


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Operacao Bit flip

Passo a Passo

1 char bit = 2 ;2 char mascara ;3 mascara = 1 << bit ;4 arg = arg ˆ mascara ;

Uma linha 1 arg ˆ= (1<<bit )

Com define 1 #define BitFlp ( arg , bit ) ( ( arg ) ˆ= (1<<bit ) )


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Operacao Bit test

Passo a Passo

1 char bit = 2 ;2 char mascara ;3 mascara = 1 << bit ;4 i f ( arg & mascara ) { }

Uma linha 1 i f ( arg & (1<<bit ) ) { }

Com define 1 #define BitTst ( arg , bit ) ( ( arg ) & (1<<bit ) )


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Linguagem CDebug de sistemas embarcados

Debug de sistemas embarcados


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Tipos de bugs:

BohrbugMandelbug

HeisenbugSchroedinbug


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Bohrbug

Bug ”bem comportado”E possıvel repetir o bugNao se altera com observacao

Niels H. D. Bohr


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Mandelbug

Oposto do BohrbugTem causas extremamentecomplicadasParece ter comportamentocaotico e indeterminado

Benoıt B. Mandelbrot


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Heisenbug

A utilizacao de ferramentas dedebug fazem o bugdesaparecerPode estar ligado a operacoestemporais, paralelismo defuncoesIntertravamento e obtencaode recursos

Werner K. Heisenberg


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Schroedinbug

Um programa estafuncionandoAo olhar o codigo descobre-seque ele nao devia funcionarA partir deste momento oprograma para de funcionar

Erwin R. J. A.Schrodinger


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Como debugar sistemas embarcados?

Externalizar as informacoesProgramacao incrementalChecar possıveis pontos de memory-leakExiste possibilidade de fragmentacao da memoria?Otimizacao de codigoReproduzir e isolar o erro


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Externalizar as informacoes

Cuidado com overheadSeparar alguns leds apenas para debugEnviar sinais via serial apenas se necessarioUsar um emulador para obter informacoes


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Programacao incremental

Apenas inserir mais funcoes depois de ter uma primeira versao funcionalTestar apos cada alteracao do codigo

Checar possıveis pontos de memory-leak

Verificar se cada malloc() possui seu free()

Existe possibilidade de fragmentacao da memoria?

Repensar rotinas que utilizam malloc() e free() demasiadamente


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Otimizacao de codigo

Nunca otimizar se nao for necessarioSe achar que e necessario utilizar um profiler antesVerificar as otimizacoes ja realizadas em busca de overflows, typecastsinadequados, segmentation faults, etc.

Reproduzir e isolar o erro

Abusar do step-by-step de debugTestar repetibilidade do erroIsolar as funcoes problematicas


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Operações com Bits

Technology

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