لغة مجمع الميكرومراقب

3. سجل الحالة STATUS والأعلام وتعليمات الحساب

سجل الحالة STATUS

سجل الحالة (registre d'état) STATUS سجل من 8 بتات عنوانه 03h في البنك 0، ويظهر أيضاً في العنوان 83h من البنك 1: هو السجل نفسه، فيمكن قراءته وكتابته مهما كان البنك المختار، وهذا ما يسمح بتبديل البنك في أي لحظة.


يُظهر الشكل البتات الثمانية: بتات اختيار البنك IRP وRP1 وRP0 في الأعلى، ثم بتا الحالة $\overline{TO}$ و$\overline{PD}$، ثم الأعلام الثلاثة Z وDC وC التي تكتبها الوحدة الحسابية والمنطقية UAL (ALU).

| البت | الاسم | الدور | |---|---|---| | 7 | IRP | غير مستعمل في PIC16F84A، يُترك 0 | | 6 | RP1 | غير مستعمل في PIC16F84A، يُترك 0 | | 5 | RP0 | اختيار البنك: 0 للبنك 0 (00h إلى 7Fh)، و1 للبنك 1 (80h إلى FFh) | | 4 | $\overline{TO}$ | يصير 0 إذا انقضى مؤقت الحراسة WDT، ويصير 1 بعد التغذية وبالتعليمتين CLRWDT وSLEEP | | 3 | $\overline{PD}$ | يصير 0 بتنفيذ SLEEP، ويصير 1 بعد التغذية وبالتعليمة CLRWDT | | 2 | Z | علم الصفر (zéro) | | 1 | DC | علم حمل نصف البايت (digit carry) | | 0 | C | علم الحمل (carry) |

البتان $\overline{TO}$ و$\overline{PD}$ للقراءة فقط. أما Z وDC وC فتكتبها العمليات، ويمكن أيضاً كتابتها بالتعليمتين BCF وBSF، مثل `BCF STATUS,C` قبل تدوير.

معنى الأعلام الثلاثة

• Z: يأخذ 1 إذا كانت نتيجة العملية صفراً (00h)، و0 في غير ذلك.
• C في الجمع: يأخذ 1 إذا تجاوزت النتيجة FFh، أي ظهر حمل خارج البت 7.
• DC في الجمع: يأخذ 1 إذا ظهر حمل من البت 3 إلى البت 4، أي تجاوز مجموع نصفي البايت الأدنيين 0Fh.
• في الطرح القطبية معكوسة: $C = 1$ يعني «لا استلاف» (النتيجة موجبة أو معدومة)، و$C = 0$ يعني «استلاف» (النتيجة سالبة). والأمر نفسه لـDC على نصف البايت الأدنى.

سبب هذه القطبية: الوحدة الحسابية لا تطرح، بل تجمع المتمّم إلى اثنين:

$(f) - (W) = (f) + \overline{(W)} + 1$

فالحمل الناتج عن هذا الجمع هو C: يظهر الحمل عندما لا يكون هناك استلاف.

التعليمات التي تغيّر الأعلام

| الأعلام المتأثرة | التعليمات | |---|---| | C وDC وZ | ADDWF، ADDLW، SUBWF، SUBLW | | C وحده | RLF، RRF | | Z وحده | ANDWF، ANDLW، IORWF، IORLW، XORWF، XORLW، COMF، INCF، DECF، MOVF، CLRF، CLRW | | $\overline{TO}$ و$\overline{PD}$ | CLRWDT، SLEEP | | لا شيء | MOVLW، MOVWF، SWAPF، BCF، BSF، BTFSC، BTFSS، DECFSZ، INCFSZ، GOTO، CALL، RETURN، RETLW، RETFIE، NOP |

> INCF وDECF لا تغيّران C، وDECFSZ وINCFSZ لا تغيّران أي علم، وMOVLW لا تغيّر Z: لاختبار صفرية سجل نستعمل `MOVF f,F` التي تعيد كتابة السجل في نفسه وتضبط Z.

تعليمات الحساب

| التعليمة | العملية | ملاحظة | |---|---|---| | `ADDWF f,d` | $(W) + (f) \rightarrow d$ | الجمع على 8 بتات، والحمل في C | | `ADDLW k` | $(W) + k \rightarrow W$ | جمع ثابت | | `SUBWF f,d` | $(f) - (W) \rightarrow d$ | السجل ناقص W، لا العكس | | `SUBLW k` | $k - (W) \rightarrow W$ | الثابت ناقص W، لا العكس | | `INCF f,d` | $(f) + 1 \rightarrow d$ | FFh تصير 00h و$Z = 1$، ولا يتغير C | | `DECF f,d` | $(f) - 1 \rightarrow d$ | 00h تصير FFh |

أمثلة محلولة


يبيّن الجزء (a) من الشكل الحمول بين البتات عند الجمع، والجزء (b) الطرح بجمع المتمم.

مثال 1، الجمع: $W = 9Ch$ و$f = 7Ah$، ثم `ADDWF f,W`.

• $9Ch + 7Ah = 156 + 122 = 278 = 116h$: لا يبقى في W إلا البايت الأدنى، $W = 16h$.
• خرج حمل من البت 7، إذن $C = 1$.
• نصفا البايت الأدنيان: $Ch + Ah = 12 + 10 = 22$، وهو أكبر من 15، إذن $DC = 1$.
• النتيجة ليست صفراً، إذن $Z = 0$.

مثال 2، الجمع مع Z وC معاً: $W = F0h$ ثم `ADDLW 0x10`. $F0h + 10h = 100h$، فيبقى $W = 00h$ مع $C = 1$ و$Z = 1$، و$DC = 0$ لأن $0 + 0 = 0$ في نصف البايت الأدنى.

مثال 3، طرح بنتيجة سالبة: $W = 05h$ ثم `SUBLW 0x03`. العملية $3 - 5 = -2$، وتحسبها الوحدة $03h + FAh + 1 = FEh$ دون حمل خارج البت 7. إذن $W = FEh$ (المتمم إلى اثنين للعدد 2) و$C = 0$ (استلاف)، و$DC = 0$ لأن $3 - 5$ يحتاج استلافاً في نصف البايت الأدنى، و$Z = 0$.

مثال 4، طرح بنتيجة موجبة: السجل $f = 20h$ و$W = 12h$، ثم `SUBWF f,F`. النتيجة $20h - 12h = 0Eh$ في f، و$C = 1$ (لا استلاف)، و$DC = 0$ لأن نصف البايت الأدنى $0 - 2$ يحتاج استلافاً، و$Z = 0$.

مقارنة عددين بالطرح

بعد `SUBWF f,W` نقرأ النتيجة من العلمين C وZ دون الحاجة إلى قيمة W:

| الحالة | C | Z | |---|---|---| | $(f) > (W)$ | 1 | 0 | | $(f) = (W)$ | 1 | 1 | | $(f) < (W)$ | 0 | 0 |

تطبيق: عتبة. نريد معرفة هل العدد N المقروء على المنفذ B أصغر من 100 أو يساويه:

التعليمة SUBLW تحسب $100 - N$: لا استلاف (أي $C = 1$) إذا وفقط إذا كان $N \le 100$. مثلاً $N = 80$ يعطي $W = 20 = 14h$ و$C = 1$، و$N = 120$ يعطي $100 - 120 = -20$ أي $W = ECh$ و$C = 0$.

أخطاء شائعة

• قلب ترتيب الطرح: SUBLW تحسب $k - W$، وSUBWF تحسب $f - W$.
• قراءة $C = 1$ في الطرح على أنه استلاف: العكس هو الصحيح.
• انتظار تغيّر C بعد INCF أو DECF: هاتان التعليمتان لا تغيّران إلا Z.
• نسيان أن نتيجة الجمع تُقتطع إلى 8 بتات: $F0h + 10h$ تعطي 00h في W، والحمل وحده يحفظ البت التاسع.

4. تعليمات النقل والمنطق والتدوير

تعليمات النقل والتصفير

| التعليمة | العملية | الأعلام | الاستعمال | |---|---|---|---| | `MOVLW k` | $k \rightarrow W$ | لا شيء | شحن ثابت في W | | `MOVWF f` | $(W) \rightarrow f$ | لا شيء | كتابة W في سجل أو منفذ | | `MOVF f,d` | $(f) \rightarrow d$ | Z | قراءة سجل أو منفذ في W | | `CLRF f` | $0 \rightarrow f$ | $Z = 1$ | تصفير سجل أو منفذ | | `CLRW` | $0 \rightarrow W$ | $Z = 1$ | تصفير W |

شحن ثابت في سجل يتطلب دائماً تعليمتين، لأن MOVLW لا تكتب إلا في W:

> التعليمة `MOVF f,F` تنقل السجل إلى نفسه: لا يتغير محتواه، لكنها تضبط Z. هي الطريقة المعتادة لاختبار «هل السجل صفر؟».

التعليمات المنطقية وفكرة القناع

التعليمات المنطقية تعمل بتاً ببت بين W وثابت k أو سجل f، وكلها لا تغيّر إلا Z:

| التعليمة | العملية | الأثر على البت حسب بت القناع | |---|---|---| | `ANDLW k` و`ANDWF f,d` | AND | بت القناع 0 يفرض 0، وبت القناع 1 يُبقي البت | | `IORLW k` و`IORWF f,d` | OR | بت القناع 1 يفرض 1، وبت القناع 0 يُبقي البت | | `XORLW k` و`XORWF f,d` | XOR | بت القناع 1 يعكس البت، وبت القناع 0 يُبقيه | | `COMF f,d` | NOT | يعكس كل البتات الثمانية |

القناع (masque) قيمة نختار بتاتها لنؤثر في بتات محددة دون غيرها.

مثال محلول: عمليات متتالية على بايت

نقرأ المنفذ B فنجد $1011\,0110$ (B6h)، ثم ننفذ:

| التعليمة | W بالثنائي | W بالست عشري | Z | |---|---|---|---| | `MOVF PORTB,W` | $1011\,0110$ | B6h | 0 | | `ANDLW 0x0F` | $0000\,0110$ | 06h | 0 | | `IORLW B'10000000'` | $1000\,0110$ | 86h | 0 | | `XORLW 0xFF` | $0111\,1001$ | 79h | 0 |

• ANDLW 0x0F حذف النصف الأعلى واحتفظ بالبتات 3 إلى 0.
• IORLW فرض البت 7 على 1 دون لمس الباقي.
• XORLW 0xFF عكس كل البتات، كما تفعل COMF لكن على W.

اختبار المساواة بـXOR

نتيجة XOR بين عددين تساوي صفراً إذا وفقط إذا كانا متساويين. لمعرفة هل وصل العداد CPT إلى 12:

هذه الطريقة لا تغيّر CPT، ولا تعتمد على C كما في المقارنة بالطرح.

عكس مخرج واحد

لعكس حالة الثنائية الضوئية على RB2 وحدها:

أما `COMF PORTB,F` فتعكس المخارج الثمانية كلها، وهو خطأ متكرر في البرامج المنقولة.

> كل تعليمة تعدّل منفذاً (BSF وBCF وXORWF وCOMF على PORTB مثلاً) تقرأ أولاً حالة الأرجل ثم تكتب: هذا مبدأ قراءة-تعديل-كتابة (read-modify-write). لا يطرح مشكلاً مع مخارج تغذي مقاحل أو ثنائيات عبر مقاومات.

تبادل نصفي البايت SWAPF

`SWAPF f,d` تتبادل نصف البايت الأعلى (البتات 7 إلى 4) والأدنى (3 إلى 0): السجل الذي يحتوي 3Ah يعطي A3h. لا تغيّر أي علم، وتُستعمل مثلاً لوضع رقم BCD في النصف الأعلى قبل إرساله.

التدوير عبر الحمل RLF وRRF


يبيّن الشكل أن التدوير يمرّ عبر C، فهو تدوير على 9 بتات:

• `RLF f,d`: كل بت ينتقل إلى اليسار، البت 7 يدخل C، وC القديم يدخل البت 0. مثال الشكل: 96h مع $C = 0$ تعطي 2Ch و$C = 1$.
• `RRF f,d`: كل بت ينتقل إلى اليمين، البت 0 يدخل C، وC القديم يدخل البت 7. مثال الشكل: 96h مع $C = 0$ تعطي 4Bh و$C = 0$.

الضرب والقسمة على 2

إزاحة عدد إلى اليسار بمرتبة تضربه في 2، وإلى اليمين تقسمه على 2، بشرط تصفير C قبل التدوير حتى لا يدخل بت غريب:

مثال: $X = 15h$ أي 21. بعد BCF ثم RLF يصبح $X = 2Ah$ أي 42. ولو كان $C = 1$ قبل RLF لأصبح 2Bh أي 43، وهذا خطأ.

تطبيق: ضوء متنقل (chenillard)

نريد إشعال ثنائيات المنفذ B واحدة بعد الأخرى. نستعمل سجلاً وسيطاً motif حتى لا نقرأ الأرجل:

بعد 8 تدويرات يخرج البت 1 من البت 7 إلى C فتنطفئ كل الثنائيات مرة واحدة، ثم يعود في التدوير التاسع إلى البت 0: الدورة 9 خطوات بسبب C (على شرط ألا يغيّر البرنامج الفرعي tempo العلم C، وهو حال حلقات DECFSZ وGOTO). لتجنب الخطوة الفارغة نعيد شحن motif بـ01h عندما يصير صفراً.

ملاحظة للامتحان

• `CLRF PORTB` يصفّر مخارج المنفذ B، ولا يجعل الأرجل مداخل أو مخارج: الاتجاه يحدده TRISB وحده.
• MOVLW لا تغيّر Z، فلا تختبر Z بعدها.
• لا تنسَ `BCF STATUS,C` قبل RLF أو RRF إذا كنت تضرب أو تقسم.

5. تعليمات البت والقفز والتحكم في سير البرنامج

تعليمات البت: BCF وBSF

`BCF f,b` تضع 0 في البت b من السجل f، و`BSF f,b` تضع فيه 1، دون لمس البتات الأخرى ودون تغيير أي علم. هي أكثر التعليمات استعمالاً في التحكم:

| المثال | المعنى | |---|---| | `BSF STATUS,RP0` | اختيار البنك 1 | | `BCF STATUS,RP0` | الرجوع إلى البنك 0 | | `BSF PORTB,0` | جعل المخرج RB0 في الحالة 1 (تشغيل المرحل مثلاً) | | `BCF PORTB,0` | جعل المخرج RB0 في الحالة 0 | | `BCF INTCON,T0IF` | تصفير علم فيضان المؤقت TMR0 |

تعليمات الاختبار والقفز: BTFSC وBTFSS

• `BTFSC f,b` (Bit Test f, Skip if Clear): إذا كان البت b يساوي 0 قُفزت التعليمة الموالية، وإلا نُفِّذت.
• `BTFSS f,b` (Bit Test f, Skip if Set): إذا كان البت b يساوي 1 قُفزت التعليمة الموالية، وإلا نُفِّذت.

«القفز» هنا قفز فوق تعليمة واحدة فقط، لذلك تكون التعليمة الموالية غالباً GOTO. تدوم تعليمة الاختبار دورة واحدة إذا لم يحدث القفز، ودورتين إذا حدث.

ترجمة الشروط

| الشرط في الخوارزمية | الكتابة | |---|---| | انتظر حتى يصير $RA0 = 1$ | `att BTFSS PORTA,0` ثم `GOTO att` | | انتظر حتى يصير $RA0 = 0$ | `att BTFSC PORTA,0` ثم `GOTO att` | | إذا كان $RB4 = 1$ اذهب إلى suite | `BTFSC PORTB,4` ثم `GOTO suite` | | إذا كانت نتيجة العملية صفراً اذهب إلى nul | `BTFSC STATUS,Z` ثم `GOTO nul` |

مثال: تحكم بمدخل ومخرج

الملتقط S على RA0 والمرحل KA1 على RB0. المطلوب: يعمل KA1 ما دام $S = 1$ ويتوقف عندما يصير $S = 0$.

إذا كان $S = 1$ تقفز BTFSS فوق `GOTO arret` فتُنفَّذ BSF. وإذا كان $S = 0$ تُنفَّذ `GOTO arret`.

حلقات العدّ: DECFSZ وINCFSZ

`DECFSZ f,d` تنقص 1 من f، فإذا صارت النتيجة صفراً قُفزت التعليمة الموالية. و`INCFSZ f,d` تزيد 1 وتقفز إذا صارت النتيجة صفراً (أي عند الانتقال من FFh إلى 00h). لا تغيّر أي منهما الأعلام.


يبيّن الشكل تتبع (trace) الحلقة الآتية بقيمة $N = 3$، عنواناً بعنوان، مع قيمة CPT وعدد الدورات والزمن التراكمي عند 4 MHz:

• في المرورين الأولين لا تصل CPT إلى 0: DECFSZ دورة واحدة ثم GOTO دورتان.
• في المرور الثالث تصير $CPT = 0$: تقفز DECFSZ فوق GOTO وتدوم دورتين، ويستمر البرنامج في 014h.

عدد دورات الحلقة وحدها (DECFSZ وGOTO) بقيمة ابتدائية N:

$n = 3(N - 1) + 2 = 3N - 1$

ومع تعليمتي الشحن MOVLW وMOVWF يصير $3N + 1$، أي 10 دورات بقيمة $N = 3$ كما في الشكل. وإذا كانت الحلقة برنامجاً فرعياً نضيف CALL وRETURN (دورتان لكل منهما): $3N + 5$.

> إذا شُحنت CPT بالقيمة 0 فإن أول DECFSZ تعطي FFh، فتدور الحلقة 256 مرة: هي أطول حلقة ممكنة بسجل واحد.

القفز والبرامج الفرعية: GOTO وCALL وRETURN

• `GOTO k`: قفز غير مشروط إلى العنوان k (دورتان)، ولا يحفظ أي عنوان.
• `CALL k`: يحفظ عنوان التعليمة الموالية $PC + 1$ في المكدس (pile)، ثم يقفز إلى البرنامج الفرعي k (دورتان).
• `RETURN`: يسترجع العنوان من قمة المكدس TOS ويرجع إليه (دورتان).
• `RETLW k`: مثل RETURN، مع شحن الثابت k في W قبل الرجوع.
• `RETFIE`: رجوع من برنامج المقاطعة، ويضع $GIE = 1$ لإعادة السماح بالمقاطعات.


يُظهر الشكل أن CALL في العنوان 021h تحفظ العنوان 022h في المكدس ثم تقفز إلى tempo في 040h، وأن RETURN تعيد البرنامج إلى 022h، أي إلى التعليمة التي تلي CALL.

المكدس في PIC16F84A فيه 8 مستويات فقط، ولا توجد تعليمات PUSH وPOP: لا يكتب فيه إلا CALL وقبول مقاطعة (يحفظ عنوان الرجوع قبل القفز إلى 0004h)، ولا يقرأ منه إلا RETURN وRETLW وRETFIE. إذا تداخلت أكثر من 8 استدعاءات كتب الاستدعاء التاسع فوق العنوان الأول (مكدس دائري) دون أي إنذار، فيضيع البرنامج عند الرجوع.

جدول قيم بالتعليمة RETLW

نريد تحويل رقم من 0 إلى 9 إلى شفرة الرقم ذي 7 قطع (مهبط مشترك، القطعة a على RB0 حتى g على RB6):

عند تنفيذ `ADDWF PCL,F` يكون PC قد أشار إلى التعليمة الموالية، فإضافة W تقفز إلى RETLW رقم W. مثلاً $W = 4$: نصل إلى `RETLW 0x66` فيرجع البرنامج و$W = 66h$ أي $0110\,0110$: القطع b وc وf وg، وهي شكل الرقم 4. يشترط أن يكون الجدول كله في أول 256 كلمة من الذاكرة ما دام PCLATH يساوي 0. وكتابة PCL تغيّر PC، فـ`ADDWF PCL,F` تدوم دورتين.

تعليمات أخرى

• `NOP`: لا تفعل شيئاً سوى استهلاك دورة واحدة، تُستعمل لضبط زمن التأجيل.
• `CLRWDT`: تصفّر مؤقت الحراسة WDT (إذا كان مفعّلاً) حتى لا يعيد تشغيل الميكرومراقب.
• `SLEEP`: تُدخل الميكرومراقب في نمط السبات (استهلاك ضعيف) حتى توقظه مقاطعة أو المؤقت WDT أو إعادة التهيئة بالرجل $\overline{MCLR}$.

أخطاء شائعة

• الخلط بين BTFSC وBTFSS: الحرف الأخير يقول متى يحدث القفز، C للبت 0 (Clear) وS للبت 1 (Set).
• الظن أن القفز يتجاوز أكثر من تعليمة واحدة.
• الخروج من برنامج فرعي بـGOTO بدل RETURN: يبقى العنوان في المكدس، وبعد 8 مرات يفسد المكدس.
• عدّ DECFSZ دورة واحدة في المرور الأخير: هي دورتان لأن القفز يحدث.

6. التوجيهات وبنية الملف المصدر

التعليمة والتوجيه

التعليمة (instruction) أمر للميكرومراقب: يترجمها المجمِّع إلى كلمة آلية يُنفذها PIC. أما التوجيه (directive) فأمر للمجمِّع نفسه: يخبره بنوع الميكرومراقب، أو بمكان وضع الشفرة، أو باسم قيمة، ولا يولّد في الغالب أي تعليمة. الاستثناء المهم هو `CONFIG` الذي يكتب كلمة الإعداد في العنوان 2007h.

| التوجيه | الدور | مثال | |---|---|---| | `LIST` | يحدد الميكرومراقب، وأساس العد إن أردنا | `LIST p=16F84A` | | `#include` | يُدرج ملف التعريفات (أسماء السجلات وبتاتها) | `#include ` | | `CONFIG` | يكتب كلمة الإعداد (configuration word) | `CONFIG _CP_OFF & _WDT_OFF & _PWRTE_ON & _XT_OSC` | | `EQU` | يعطي اسماً لقيمة (عنوان أو ثابت) | `CPT EQU 0x0C` | | `#DEFINE` | يعوّض نصاً بنص قبل الترجمة | `#DEFINE LED PORTB,0` | | `CBLOCK` و`ENDC` | يعطي عناوين متتالية لعدة متغيرات | `CBLOCK 0x0C` ثم الأسماء ثم `ENDC` | | `ORG` | يحدد العنوان الذي تبدأ منه الشفرة الموالية | `ORG 0x000` | | `END` | نهاية الملف المصدر، وما بعده يُهمل | `END` |

ماذا يحتوي الملف p16F84A.inc؟

ملف نصي يرافق MPLAB، يعرّف أسماء السجلات وبتاتها بالتوجيه EQU، ومنه هذا المقتطف:

بفضله نكتب `BSF STATUS,RP0` بدل `BSF 0x03,5`، والمعنى واحد. ولولا `#include` لرفض المجمِّع هذه الأسماء.

EQU و#DEFINE وCBLOCK

• `CPT EQU 0x0C` يجعل الاسم CPT مرادفاً للعدد 0Ch. نستعمله عنواناً لمتغير في السجلات العامة (من 0Ch إلى 4Fh): `DECFSZ CPT,F`. EQU لا يحجز شيئاً ولا يضع أي قيمة في الذاكرة.
• `#DEFINE LED PORTB,0` يعوّض الكلمة LED بالنص «PORTB,0»: فـ`BSF LED` تصير `BSF PORTB,0`.
• `CBLOCK 0x0C` ثم سطر `CPT1` وسطر `CPT2` ثم `ENDC` يعطي CPT1 العنوان 0Ch وCPT2 العنوان 0Dh.

> فخّ شائع: بعد `CPT EQU 0x0C` تشحن التعليمة `MOVLW CPT` في W العدد 0Ch، أي العنوان، لا محتوى المتغير. لقراءة المحتوى نكتب `MOVF CPT,W`.

كلمة الإعداد __CONFIG

كل رمز من الملف p16F84A.inc قيمته 3FFFh مع تصفير البت أو البتات التي يخصها إذا كان خياره يتطلب 0 (فـ`_CP_OFF` لا يصفّر شيئاً)، والتوجيه يجمعها بالعملية AND (الرمز &):

| الرمز | القيمة | البتات المعنية | |---|---|---| | `_CP_OFF` | 3FFFh | حماية الشفرة معطلة | | `_WDT_OFF` | 3FFBh | البت 2 يساوي 0: مؤقت الحراسة معطل | | `_PWRTE_ON` | 3FF7h | البت 3 يساوي 0: مؤقت التشغيل مفعّل | | `_XT_OSC` | 3FFDh | البتان 1 و0 يساويان 01: مذبذب XT |

النصف الأدنى: F وB و7 وD أي 1111 و1011 و0111 و1101، وحاصل AND بينها 0001، فالكلمة 3FF1h. التوجيه يُكتب بشرطتين سفليتين، ويأتي بعد `#include` لأن الرموز معرّفة في الملف المُدرج. تفاصيل بتات هذه الكلمة في درس هيكلة الميكرومراقب.

ORG وأشعة البداية

عند إعادة التهيئة يبدأ التنفيذ من العنوان 0000h (شعاع إعادة التهيئة)، والعنوان 0004h محجوز لشعاع المقاطعة. لذلك نكتب في 0000h قفزة إلى البرنامج، ونبدأ البرنامج بعد 0004h:

برنامج كامل وملف قائمته

المطلوب: نسخ حالة أربع قاطعات موصولة بـRA0 إلى RA3 على أربع ثنائيات موصولة بـRB0 إلى RB3، بلا توقف. الأرجل غير المستعملة تُبرمج مداخل.

يعطي المجمِّع ملف القائمة الآتي (العنوان والشفرة الآلية لكل تعليمة):

| العنوان | الشفرة | التعليمة | |---|---|---| | 0000 | 2805 | `GOTO debut` | | 0005 | 0186 | `CLRF PORTB` | | 0006 | 1683 | `BSF STATUS,RP0` | | 0007 | 301F | `MOVLW B'00011111'` | | 0008 | 0085 | `MOVWF TRISA` | | 0009 | 30F0 | `MOVLW B'11110000'` | | 000A | 0086 | `MOVWF TRISB` | | 000B | 1283 | `BCF STATUS,RP0` | | 000C | 0805 | `MOVF PORTA,W` | | 000D | 390F | `ANDLW 0x0F` | | 000E | 0086 | `MOVWF PORTB` | | 000F | 280C | `GOTO boucle` |

ملاحظات على القائمة:

• التوجيهات LIST و#include وORG وEND لم تولّد أي شفرة، و`CONFIG` كتب كلمته 3FF1h في العنوان 2007h خارج ذاكرة البرنامج فلا تظهر في هذا الجدول، والوسم debut أخذ العنوان 0005h والوسم boucle العنوان 000Ch.
• `MOVWF TRISB` في 000Ah و`MOVWF PORTB` في 000Eh لهما الشفرة نفسها 0086h: الفرق كله في البت RP0 لحظة التنفيذ.
• مدة الحلقة boucle: $1 + 1 + 1 + 2 = 5$ دورات، أي 5 µs مع بلور 4 MHz: تُنسخ القاطعات على الثنائيات كل 5 µs.

أخطاء المجمِّع الأكثر تكراراً

| الخطأ | النتيجة | التصحيح | |---|---|---| | `_CONFIG` بشرطة واحدة | تعليمة مجهولة | `CONFIG` بشرطتين | | `CONFIG` قبل `#include` | رموز غير معرّفة | ضع `#include` أولاً | | `TMRO` أو `OX1F` بالحرف O | اسم أو عدد مجهول | `TMR0` و`0x1F` بالصفر | | `MOVLW 15` بقصد خمسة عشر | تُشحن 15h أي 21 | `MOVLW D'15'` | | رمز تذكيري في العمود الأول | تحذير من المجمِّع | ابدأ السطر بمسافة | | وسم بعد العمود الأول | تحذير | اكتب الوسم في العمود الأول | | نسيان `BSF STATUS,RP0` قبل TRISB | تُكتب القيمة في PORTB | بدّل البنك ثم ارجع إلى البنك 0 | | نسيان `END` | خطأ نهاية الملف | `END` في آخر سطر |

الرسالة 302 التي تظهر عند كل كتابة في TRISA أو TRISB ليست خطأ: هي تذكير بأن العنوان في البنك 1، فتحقق فقط من وجود `BSF STATUS,RP0` قبلها.

7. تمارين محلولة بنمط البكالوريا

التمرين 1: عدّاد القطع على بساط ناقل

دفتر الشروط: بساط ناقل يحمل قطعاً نحو صندوق. الضغط على الزر dcy يشغّل البساط (المحرك M يتحكم فيه المرحل KA1). يعدّ الملتقط الضوئي S القطع المارة: يعطي 1 ما دامت قطعة أمامه. بعد مرور 6 قطع يتوقف البساط وتشتعل اللمبة H (عبر المرحل KA2) لطلب تبديل الصندوق. الضغط من جديد على dcy يطفئ H ويعيد الدورة.


يبيّن الشكل الميكرومراقب مع أرقام أرجله: الملتقط S على RA0 (الرجل 17) والزر dcy على RA1 (الرجل 18) مع مقاومتي السحب R1 وR2 نحو الأرض، والمرحلان KA1 وKA2 على RB0 وRB1 (الرجلان 6 و7) عبر المقحلين T1 وT2، وبلور 4 MHz مع المكثفين C1 وC2.

البرنامج:

الأسئلة

• ما دور كل من R1 وR3 والثنائية D1؟
• أعط محتوى TRISA وTRISB بالثنائي وبالست عشري (الأرجل غير المستعملة مداخل)، وتحقق منه في البرنامج.
• أكمل التعليقات من `attente` إلى آخر البرنامج.
• لماذا يحتوي البرنامج على حلقتين piece وlibre لكل قطعة؟
• ما قيمة CPT بعد مرور 4 قطع؟ وأيّ علم تغيّره DECFSZ؟
• رمّز التعليمتين `BSF PORTB,0` و`DECFSZ CPT,F`.
• احسب مدة مقطع التهيئة من `init` إلى `attente` (دون تعليمات attente).

الحل

• R1 مقاومة سحب نحو الأرض (pull-down): تفرض $RA0 = 0$ ما دام تماس S مفتوحاً، فلا يبقى المدخل عائماً. R3 تُبقي $\overline{MCLR}$ في الحالة 1 فلا يُعاد تشغيل الميكرومراقب. D1 ثنائية العجلة الحرة (roue libre): عند قطع T1 تمرّر تيار الوشيعة KA1 وتحمي المقحل من التوتر الزائد.
• المداخل RA0 وRA1، وRA2 إلى RA4 غير مستعملة فهي مداخل: TRISA يساوي $\text{-{}-{}-}1\,1111$، أي 1Fh. المخرجان RB0 وRB1 (0)، والباقي مداخل (1): TRISB يساوي $1111\,1100$، أي FCh. وهذا ما تشحنه التعليمتان `MOVLW 0x1F` و`MOVLW 0xFC`.
• التعليقات:

| التعليمة | التعليق | |---|---| | `attente BTFSS PORTA,1` | هل dcy مضغوط؟ إن كان $RA1 = 1$ اقفز | | `GOTO attente` | لا: واصل الانتظار | | `BCF PORTB,1` | إطفاء اللمبة H | | `MOVLW D'6'` ثم `MOVWF CPT` | شحن العداد بعدد القطع 6 | | `BSF PORTB,0` | تشغيل البساط ($KA1 = 1$) | | `piece BTFSS PORTA,0` ثم `GOTO piece` | انتظار وصول قطعة ($S = 1$) | | `libre BTFSC PORTA,0` ثم `GOTO libre` | انتظار مرورها ($S = 0$) | | `DECFSZ CPT,F` ثم `GOTO piece` | قطعة إضافية، وإذا لم تكتمل الست ننتظر الموالية | | `BCF PORTB,0` | إيقاف البساط | | `BSF PORTB,1` | إشعال H: الصندوق ممتلئ | | `GOTO attente` | انتظار ضغطة جديدة على dcy |

• القطعة تبقى أمام الملتقط عدة ميلي ثوانٍ، بينما تدوم دورة الحلقة بضع ميكروثوانٍ. لو اختبرنا $S = 1$ فقط لعُدّت القطعة الواحدة آلاف المرات. الحلقة piece تكشف وصول القطعة، والحلقة libre تنتظر خروجها، فتُعدّ كل قطعة مرة واحدة (كشف الجبهة الصاعدة ثم النازلة).
• CPT تبدأ من 6 وتنقص 1 مع كل قطعة: بعد 4 قطع $CPT = 2$. التعليمة DECFSZ لا تغيّر أي علم، وقرار التوقف يأتي من القفز لا من Z.
• `BSF PORTB,0`: الشفرة $01\,01$، و$b = 0$ أي 000، و$f = 06h$ أي $000\,0110$: الكلمة $01\,0100\,0000\,0110$، أي 1406h. و`DECFSZ CPT,F`: الشفرة $00\,1011$، و$d = 1$، و$f = 0Ch$ أي $000\,1100$: الكلمة $00\,1011\,1000\,1100$، أي 0B8Ch.
• سبع تعليمات من دورة واحدة: $n = 7$ دورات، و$T_{cy} = 4/f_{osc} = 1\ \mu s$، فالمدة $7\ \mu s$.

التمرين 2: منظم حرارة بسيط

المعطيات: محوّل تماثلي رقمي يعطي على المنفذ B عدداً N من 8 بتات مرتبطاً بدرجة الحرارة θ بالعلاقة $N = 2\,\theta$ (θ بالدرجة المئوية). مرحل التسخين KA موصول بـRA1 عبر مقحل، والأرجل الأخرى للمنفذ A غير مستعملة. البلور 4 MHz. البرنامج الرئيسي:

الأسئلة

• أعط TRISA وTRISB بالست عشري (الأرجل غير المستعملة مداخل).
• أكمل الجدول: محتوى W والعلمين C وZ بعد SUBLW، وحالة التسخين، من أجل $N = 80$ و$N = 100$ و$N = 120$.
• استنتج درجة الحرارة التي يتوقف عندها التسخين.
• ما التعديل اللازم لتصير العتبة 45 °C؟
• احسب مدة دورة واحدة للحلقة عندما يكون التسخين شغالاً، ثم عندما يكون متوقفاً.

الحل

• RA1 مخرج والباقي مداخل: TRISA يساوي $\text{-{}-{}-}1\,1101$، أي 1Dh. المنفذ B كله مداخل: TRISB يساوي FFh.
• SUBLW تحسب $100 - N$، و$C = 1$ إذا وفقط إذا كان $N \le 100$:

| N | $100 - N$ | W | C | Z | التسخين | |---|---|---|---|---|---| | 80 | 20 | 14h | 1 | 0 | يعمل | | 100 | 0 | 00h | 1 | 1 | يعمل | | 120 | $-20$ | ECh | 0 | 0 | متوقف |

مع $N = 120$: النتيجة السالبة $-20$ تُكتب $256 - 20 = 236$ أي ECh، والاستلاف يعطي $C = 0$، فلا تقفز BTFSS وتُنفَّذ `GOTO chaud`.

• التسخين يعمل ما دام $N \le 100$، أي $2\,\theta \le 100$ أو $\theta \le 50\ °C$، ويتوقف فوق 50 °C.
• العتبة 45 °C توافق $N = 2 \times 45 = 90$: نكتب `SUBLW D'90'`.
• التسخين شغال ($C = 1$): MOVF (1) وSUBLW (1) وBTFSS مع قفز (2) وBSF (1) وGOTO (2)، أي $n = 7$ دورات و$7\ \mu s$. التسخين متوقف ($C = 0$): MOVF (1) وSUBLW (1) وBTFSS دون قفز (1) وGOTO chaud (2) وBCF (1) وGOTO lire (2)، أي $n = 8$ دورات و$8\ \mu s$.

> ملاحظة: بعتبة واحدة يتأرجح المرحل بسرعة حين تقترب الحرارة من 50 °C. في نظام حقيقي نستعمل عتبتين (تشغيل تحت 48 °C وإيقاف فوق 52 °C مثلاً).

التمرين 3: قراءة ملف القائمة وكلمة الإعداد

المعطيات: ضاع الملف المصدر لبرنامج، وبقي ملف القائمة (العنوان والشفرة) وكلمة الإعداد 3FF1h:

| العنوان | الشفرة | |---|---| | 0000 | 2805 | | 0005 | 1683 | | 0006 | 3003 | | 0007 | 0085 | | 0008 | 0186 | | 0009 | 1283 | | 000A | 1805 | | 000B | 280A | | 000C | 1586 | | 000D | 280D |

الأسئلة

• أعد كتابة البرنامج بلغة المجمع مستعيناً بجدول التعليمات.
• حدد المداخل والمخارج التي يبرمجها.
• ماذا يفعل البرنامج؟ وما الاحتياط الناقص قبل جعل المنفذ B مخرجاً؟
• أعد كتابة سطر `CONFIG` بالرموز.

الحل

• فك الترميز سطراً سطراً:

| العنوان | الشفرة | التعليمة | السبب | |---|---|---|---| | 0000 | 2805 | `GOTO 0x005` | $10\,1$ ثم العنوان 005h | | 0005 | 1683 | `BSF STATUS,RP0` | $01\,01$، البت 5، السجل 03h | | 0006 | 3003 | `MOVLW 0x03` | $11\,00$ ثم الثابت 03h | | 0007 | 0085 | `MOVWF TRISA` | $00\,0000\,1$ ثم 05h، مع $RP0 = 1$ | | 0008 | 0186 | `CLRF TRISB` | $00\,0001\,1$ ثم 06h، مع $RP0 = 1$ | | 0009 | 1283 | `BCF STATUS,RP0` | $01\,00$، البت 5، السجل 03h | | 000A | 1805 | `BTFSC PORTA,0` | $01\,10$، البت 0، السجل 05h | | 000B | 280A | `GOTO 0x00A` | قفز إلى 00Ah | | 000C | 1586 | `BSF PORTB,3` | $01\,01$، البت 3، السجل 06h | | 000D | 280D | `GOTO 0x00D` | قفز إلى نفسه |

مثال التفصيل: 1586h تساوي $01\,0101\,1000\,0110$؛ البتات 13 إلى 10 تساوي 0101 (BSF)، والبتات 9 إلى 7 تساوي 011 أي 3، والبتات 6 إلى 0 تساوي $000\,0110$ أي 06h (PORTB).

• TRISA يساوي 03h أي $\text{-{}-{}-}0\,0011$: RA0 وRA1 مداخل، وRA2 وRA3 وRA4 مخارج. وTRISB يساوي 00h: المنفذ B كله مخارج. التعليمتان 0085h و0186h تصلان إلى TRISA وTRISB لأن البنك 1 مختار ($RP0 = 1$) لحظة تنفيذهما.
• البرنامج ينتظر ما دام $RA0 = 1$ (الحلقة 00Ah و00Bh)، فإذا صار $RA0 = 0$ قفزت BTFSC فوق GOTO فأشعل المخرج RB3، ثم يبقى في الحلقة 000Dh إلى الأبد. الاحتياط الناقص: لم يُصفَّر المنفذ B قبل جعله مخرجاً، ومحتواه عند التغذية غير محدد، فقد تُشغَّل بعض المخارج لحظة التهيئة. نضيف `CLRF PORTB` في البنك 0 قبل `BSF STATUS,RP0` (و`CLRF PORTA` للسبب نفسه، لأن RA2 إلى RA4 صارت مخارج أيضاً).
• 3FF1h تساوي $11\,1111\,1111\,0001$: البتات 13 إلى 4 كلها 1 (حماية الشفرة معطلة)، والبت 3 يساوي 0 (مؤقت التشغيل مفعّل)، والبت 2 يساوي 0 (مؤقت الحراسة معطل)، والبتان 1 و0 يساويان 01 (مذبذب XT). السطر: `CONFIG _CP_OFF & _WDT_OFF & _PWRTE_ON & _XT_OSC`.

ملاحظة للامتحان

• في سؤال TRIS ابدأ بجدول: الرجل، مدخل أو مخرج، البت. ثم اكتب البايت من البت 7 إلى البت 0، ثم حوّله إلى الست عشري.
• في سؤال «أكمل التعليقات» اكتب المعنى في النظام (تشغيل البساط، انتظار القطعة) لا مجرد ترجمة الرمز التذكيري.
• في حساب المدة عدّ الدورات تعليمة بتعليمة: GOTO وCALL وRETURN دورتان، وتعليمة الاختبار دورتان عند القفز.