Команды ввода-вывода. 
Основы электроники

Все внешние устройства рассматриваются микропроцессором как внешние регистры или порты ввода-вывода. Для передачи данных между МП и ВУ имеются две команды: IN — ввод и OUT- вывод. Весь процесс обмена ведется через регистр АХ или его отдельные половины. Он является как бы «почтовым ящиком». Через него осуществляются пересылки данных из МП в ВУ и в него же данные принимаются. Обобщенный вид команд можно представить в следующем виде:

Мнемоника Приемник, Источник.

В команде IN в качестве приемника может выступать регистр АХ (АН, AL). В качестве источника должен выступать адрес регистра ВУ, который может быть задан либо однобайтной константой (от 0 до 255), либо косвенно, путем указания регистра DX. В этом случае в этот регистр должен быть занесен двухбайтный адрес регистра ВУ. В команде OUT регистр АХ теперь выступает уже в качестве источника, а адрес регистра В У должен быть помещен на место приемника. Он может быть задан так же, как и в команде IN.

В команде IN АХ, 40 приемником является АХ, а источником — регистр с адресом 40.

В команде OUT DX, AL приемником является регистр с адресом, содержащимся в DX, а источником — регистр AL.

Кроме рассмотренных команд в МП Intel 8086 имеются команды для работы со стеком — записи в стек и извлечения из стека; команды для установки и сброса отдельных признаков результата — флажков; команды, обеспечивающие управление микропроцессором.

Рассмотрим примеры реализации простейших программ на языке Ассемблер.

Пример 4.2

Составить последовательность команд, выполняющих сложение двух чисел, находящихся в двухбайтных ячейках памяти ALPHA и BETA. Результат поместить в ячейку GAMMA.

Решение. Для пересылки данных между памятью и микропроцессором воспользуемся универсальной командой MOV. Поскольку адреса ячеек заданы непосредственно, будем использовать прямой режим адресации. Для сложения воспользуемся командой ADD

МО V АХ, ALPHA (АХ) (ALPHA)

ADD АХ, BETA (АХ) + (BETA)

МО V GAMMA, АХ (GAMMA) <- (АХ)

Пример 4.3

Составить последовательность команд, выполняющих вычитание двух чисел, находящихся в двухбайтных ячейках памяти. Адрес уменьшаемого хранится в регистре 57, адрес вычитаемого задай смещением относительно адреса уменьшаемого, хранящимся в регистре ВХ. Результат поместить по месту хранения уменьшаемого.

Решение. Для адресации необходимо воспользоваться косвенными режимами адресации. Адресации уменьшаемого соответствует регистровый косвенный режим (см. рис. 4.16, г), а адресации вычитаемого — базовый индексный (см. рис. 4.16, е).

МО V АХ, [5/] (АХ) <- ([57]).

SUB АХ, IBX]ISI] (АХ) <�г- (АХ) — ([ВХ] + [57]).

МО V [57], АХ ([57]) <- (АХ)

Пример 4.4

Содержимое ячеек с адресами 1500, 1501, 1502, …1509 скопировать и поместить в ячейки с адресами 1600, 1601, 1602, 1609 за минимально возможное время без использования цикла.

Решение. Наиболее эффективно микропроцессор выполняет программы, если количество обращений к памяти минимально, а данные для работы хранятся во внутренних регистрах. Поэтому для формирования адресов ячеек памяти не будем каждый раз указывать в команде MOV непосредственный адрес ячейки, а воспользуемся регистровым косвенным режимом адресации. Отведем для хранения адресов ячеек регистры 57 и DI. Для подготовки адресов воспользуемся командой INC.

Пример 4.5

Выполнить задание примера 4.4 с организацией цикла на основе команды условного перехода.

Решение. Организуем цикл па основе анализа очередного адреса ячейки, подлежащей копированию. Адрес ячеек будем формировать с помощью базовой индексной адресации (см. рис. 4.16, е), при этом базовый адрес копируемой группы занесем в регистр ВХ, а группы ячеек, куда данные должны быть скопированы, — в регистр ВР. Текущий адрес ячейки внутри группы (индекс) занесем в регистр SI. При превышении содержимого регистра SI числа 9 выполним выход из цикла. Обнуление регистра SI выполним с помощью команды XOR.

MOV ВХ, 1500Н (ВХ) <�н- 1500Н

MOV BP, 160 014 (BP) с- 1600II

XOR SI, SI (SI) <- (SI) (c) (57)

MOV[DX, 9 ([ШГ])<-9.

NEXT MOV AL, [ВХ [57] (AL) <- (ВХ + [5/])

MOV ВР [57], AL (ВР + [57]) <- (AL)

INC SI (SI) <�— (SI) + 1

CMP SI, DX сформировать признаки результата (57) — (OX)

JNZ NEXT перейти на команду NEXT,

если результат не равен нулю

Пример 4.6

Выполнить задание примера 4.5 с организацией цикла на основе команды LOOP. Решение. Во фрагменте программы примера 4.5 введем количество копируемых ячеек в регистр СХ вместо регистра DX. Команды СМР и JNZ заменим одной командой. MOV ВХ, 1500Н (ВХ) <- 1500Н

MOVBP, 1600II (BP) <�— 1600Н

XOR SI, 5/ (57) <- (57) 0 (57)

MOV[CX, 9 ([C'Al) <�— 9.

NEXT MOV AL, [BX] [57] (AL) <- ([BX] + [571)

MOV [BP] [57], AL (BP + [57]) <- (AL)

INC SI (ST) <�— (57) + 1

LOOP NEXT перейти на команду NEXT, пока (СХ) > 0

Вычислить сумму содержимого массива из 10 ячеек. Адрес первой ячейки массива — ADR. Все ячейки однобайтные.

Решение. Очевидно, что данная программа должна быть циклической, в которой выборку содержимого ячеек памяти можно выполнять с помощью косвенной адресации с инкрементом на каждом шаге содержимого адресного регистра. Но для этого нужен эффективный адрес первой ячейки, а нс се метка. Для загрузки эффективного адреса в регистр 57 на основании метки ячейки воспользуемся командой LEA. Поскольку ячейки однобайтные, а сумма содержимого 10 ячеек может оказаться большей разрядности, необходимо из содержимого однобайтной ячейки формировать двухбайтные данные, чтобы операнды в команде сложения были двухбайтными. Будем формировать эти данные в регистре ВХ. обнуляя его старший байт, являющийся регистром ВН, с помощью команды XOR, а в младший байт, являющийся регистром BL, — занося содержимое ячейки памяти командой MOV. Накапливаемую сумму будем формировать в регистре АХ. Циклическую программу сформируем с помощью команды LOOP. поместив в регистр СХ количество ячеек.

XOR АХ, АХ обнуление регистра АХ

MOV СХ, 10 (СХ)<-10

LEA SI, ADR (57) <�— эффективный адрес ячейки ADR

NEXT XOR ВН, ВН обнуление регистра ВН

МО V BL, [57] (BL) <- ([57])

ADD АХ, ВХ (АХ) <- (АХ) + (ВХ)

INCSI (57) <�— (57) + 1

LOOP NEXT перейти на команду NEXT, пока (СХ) > 0

Пример 4.8

Найти максимальное число, хранящееся в массиве ячеек с адресами 1000… 10FE. Все ячейки двухбайтные.

Решение. Будем выполнять последовательное попарное сравнение содержимого ячеек с помощью команды СМР, выявляя в каждом сравнении большее число и сохраняя его в регистре АХ. Если очередная ячейка содержит число, большее чем содержимое регистра АХ, заменяем содержимое регистра АХ на это число. Если очередное число меньше или равно содержимому регистра АХ, выполняем переход к концу цикла — команде LOOP. Так как адрес первой двухбайтной ячейки — 1000Н, а последней — 10FEH, то общее количество двухбайтных ячеек составит 100Н / 2 = 256 / 2 = = 128. При этом число попарных сравнений будет на 1 меньше, т. е. 127. Это число запишем в регистр СХ. В регистр ВХ занесем шаг, с которым идет адресация двухбайтных ячеек — 2, чтобы модифицировать адрес одной командой ADD. (Иначе пришлось бы дважды повторить команду INC.)

МО V СХ, 127 ( СХ) <�г- 127

МО V SI, 1 000Н (57) <- 1000Н

МО V ВХ, 2 (ВХ)<�г- 2

МО V АХ, [5/] (АХ) <�г- ([57])

NEXT ADD SI, ВХ (SI) <- (SI)+(BX)

CMP AX, [57] сформировать признаки результата (AX) — ([57])

JNL BETA перейти на команду BETA, если больше.

МО V АХ, [57] (АХ) <- ([57])

BETA LOOP NEXT перейти на команду NEXT, пока (СХ) > 0

Обнулить в ячейках памяти с адресами 1000… 1007 следующие разряды (табл. 4.1).

Решение. Обнуление разрядов будем выполнять с помощью команды AND с маской, в которой все разряды, кроме обнуляемого, равны 1. На каждом шаге маска формируется путем циклического сдвига влево без учета переноса ROL. Цикл организуем с помощью команды LOOP, занеся в регистр СХ количество шагов, равное количеству разрядов — 8. Для выборки ячеек из памяти будем использовать регистровую косвенную адресацию через регистр SI.

MOV СХ, 8 (СХ) <�— 8

МО V 5/, 1000Н (S7) <�— 1000Н

MOVDH, 11 111 110В (DH) <- 11 111 110В

NEXT МО V АН, [Si] (АП) <- ([Si])

AND АН, DH (АН) <- (АН) л (Dtf)

МОГ [S7], АН ([5/]) <- (ЛЯ)

INC SI (S/)<-(S/) + 1

/?OL Dtf, 1 сдвиг (ОЯ) на 1 разряд влево

BETA LOOP NEXT перейти на команду NEXT, пока (СХ) > 0

Пример 4.10.

Установить в единицу разряды внешних регистров со следующими адресами (табл. 4.2).

Таблица 4.2

Решение. Для чтения внешних регистров используется команда IN, а для записи — OUT. Адресация выполняется через регистр DX. Для установки определенного разряда в единицу будем использовать команду OR с маской, в которой все разряды, кроме устанавливаемого в единицу, равны нулю. На каждом шаге маска сдвигается вправо на 1 разряд, для чего можно использовать команду логического сдвига вправо SLR (слева «вдвигаются» нули). Цикл программы организуем аналогично примеру 4.9.

MOVDXy FOII (DX) FOII.

MOV BH, 1 000 0000B (BH) 1 000 0000B.

MOVCXy 8 (CX).

NEXT IN AH, DX (AH) [DX]).

OR AHy BH (AH) (AH) v (BH).

OUT DXy AH (DX)) (AH).

INC DX (DX) + 1.

SLR BHy 1 сдвиг (BH) на 1 разряд вправо.

LOOP NEXT перейти на команду NEXTy пока (СХ) > 0.

Прочитать внешний регистр с адресом 60, и если его 4-й разряд равен 1, обнулить разряды 0, 1 и 2 внешнего регистра с адресом 61.

Решение. Обнуление разрядов будем выполнять с помощью команды AND с маской «11 111 000». Проверку разряда на его равенство единице выполним путем обнуления командой AND всех остальных разрядов, в результате чего признак результата — флажок нуля будет однозначно указывать на состояние проверяемого бита. С помощью команды условного перехода JZ будем обходить выполнение фрагмента, обнуляющего разряды в регистре с адресом 61.

MOVDX, 60Н (DX) 6011

MOVBH, 10 000 В (ВII) <- 10 000В

MOVBL, 11 111 000 В (BL) <- 11 111 000 В IN АН, DX (АН) <- ([DX])

AND АН, ВН (АН) <- (АН) д (ВН)

JZ NEXT перейти на команду NEXT, если 0.

INC DX (DX) + 1.

IN AH, DX (AH)<^([DX])

AND AH, BL (AH) <- (AH) a (BL)

OUTDX, AH (IDX]) <- (AH)

NEXT следующая команда программы Пример 4.12.

Умножить элементы массива А на элементы массива В. Результат поместить в массив С. Начальный адрес массива А — 1000, массива В — 2000, массива С — 3000. Количество элементов массивов — 50Н. Элементы массивов А и В — однобайтные.

Решение. При умножении однобайтных чисел получаются двухбайтные произведения, поэтому элементы массива С — двухбайтные и их адресация выполняется с шагом 2. Для выборки операндов и загрузки результата в память воспользуемся регистровой косвенной адресацией через регистры $/, DI и ВР. По умолчанию при умножении однобайтных чисел первый операнд должен находиться в регистре AL, куда будем помещать элемент массива А. Цикл организуем с помощью команды LOOP, а в регистр СХзанесем количество умножений — элементов массивов, т. е. ЗОН. МО V СХ, ЗОН (СХ) <�г- ЗОН.

MOV SI, 1000Н (SI) <- 1000H.

MOV DI, 2000H (DI) <- 2000H.

MOV BP, 3000H (BP) <- 3000H.

MOVDX, 2 (DX) 2

NEXT MOV AL, [5/] (AL) <-([?/])

MUL [DI (AX) <- (AL) x ([DI])

МО V [BP], AX ([BP]) <- AX

INC SI (SI) <�— (SI) + 1.

INCDI (DI) <�— (DI) + 1.

ADD BP, DX (BP) <- (BP) + 2.

LOOP NEXT перейти на команду NEXT, пока (СХ) > 0.

Пример 4.13.

Пусть микропроцессор управляет технологическим процессом термообработки в четырех печах. Управление заключается в поддерживании в печах заданной температуры путем включения или отключения нагрева: если температура опускается ниже значения t_H0M — At_l0I|J нагрев включается, если же температура превышает значение ?_ном + Д?_доп, нагрев отключается. Управление осуществляется с помощью внешних регистров. В четырех двухбайтных регистрах с адресами 10, 12, 14 и 16 хранятся значения текущей температуры в печах ?_ТСК| с номерами i = 1, 2,3 и 4 соответственно.

Обновление данных в этих регистрах происходит автоматически без участия микропроцессора.

Однобайтный регистр с адресом 20 — регистр управления включением/отключенисм нагревательных элементов печей. Единице соответствует включение нагрева, нулю — отключение. Каждому разряду соответствует нагревательный элемент определенной печи (табл. 4.3).

Таблица 4.3

Информация об управляемых параметрах — номинальной температуре в печи ?_иом|— и допустимом отклонении Д?_дош— — хранится в ячейках памяти с адресами (табл. 4.4).

Таблица 4.4

Программа должна реализовать алгоритм управления, представленный на рис. 4.18. Решение. Обращение к внешним регистрам будем выполнять с помощью команд IN и OUT. Регистр DX будем использовать для адресации внешних регистров, регистр SI — для адресации ячеек памяти. Занесение единицы в разряд, соответствующей включению, выполним командой OR с маской, занесение нуля, соответствующего отключению, — командой AND. Маски занесем в регистры BL и ВН. Адресацию ячеек, содержащих значения ?_ном/, выполним регистровой косвенной адресацией через регистр SI. Так как адреса ячеек, содержащих значения Д?_Д0П1-, смещены относительно соответствующих ячеек t_HOui на одно и тоже смещение 100Н, для их адресации воспользуемся регистровой относительной адресацией (см. рис. 4.16, д).

Анализ текущей температуры выполним следующим образом. Первое вычитание командой SUB но признаку результата позволит определить, больше ?_теК| чем ?_ном или нет. Если результат положителен, из него вычитается значение Д?_доп. Теперь положительный результат будет свидетельствовать о том, что температура в печи вышла за допустимые пределы и необходимо отключение нагрева. В случае отрицательного или нулевого результата нагрев продолжается. Если же результат первого вычитания t_ilOM из ^_К|— отрицателен, выполняется сложение полученного результата с Д?_доп. Если очередной результат остался отрицательным, значит печь остыла ниже допустимой границы и необходимо включить нагрев. В противном случае нагрев остается отключенным.

Все вышеописанные действия выполняем циклически для каждой печи. Цикл организуем с помощью команды LOOP, занеся в регистр СХ число печей.

MOVCX, 4 (СХ)<�г- 4.

МО V SI, 1000Н (SI) <- 1000Н.

MOVDX, ЮН (DX) <- ЮН.

MOVBL, 1 В (BL) 1 В.

MOV ВН, 11 111 110 В (ВН) <- ШИПОВ.

CYCLE IN АХ, DX (АХ) <- ([DX)

SUB АХ, [5/] (АХ) <�г- (АХ) — ([57]).

JL ALPHA переход на команду ALPHA, если меньше

SUB АХ, [57] + Ю0Н (АХ) <- (АХ) — ([57] + Ю0Н).

JL NEXT переход на команду NEXT, если меньше

INAL, 20Н (AL) <�— (20Н).

AND AL, BH (AL) <- (AL) л (BH)

OUT20H, AL (20H) <- (AL)

NEXT ADD DX, 2 (DX) <- (DX) + 2

ROL BL, 1 сдвиг влево (BL) на 1 разряд.

ROL BH, 1 сдвиг влево (BH) на 1 разряд.

LOOP CYCLE перейти на команду CYCLE, пока (СХ) > О.

ENDP конец процедуры.

ALPHA ADD АХ, [5/] + 100Н (АХ) <- (АХ) + (|S/] + 100Н)

JNL NEXT переход на команду NEXT, если больше.

INAL, 20Н (AL) <- (20Н)

OR AL, BL (AL) <- (AL) v (BL)

OUTim, AL (20H) <- (AL)

JMP NEXT безусловный переход на NEXT

Рис. 4.18. Алгоритм управления печами.