diff --git a/20181203/hp-20181203.pdf b/20181203/hp-20181203.pdf
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Binary files a/20181203/hp-20181203.pdf and b/20181203/hp-20181203.pdf differ
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--- a/20181203/hp-20181203.tex
+++ b/20181203/hp-20181203.tex
@@ -20,7 +20,7 @@
% Attribution-ShareAlike 3.0 Unported License along with this
% document. If not, see <http://creativecommons.org/licenses/>.
-% README: Bit-Operationen, Programmierung von Mikrocontrollern, I/O-Ports, Interrupts, volatile-Variable
+% README: Bit-Operationen, Programmierung von Mikrocontrollern, I/O-Ports, Interrupts
\documentclass[10pt,t]{beamer}
@@ -583,6 +583,8 @@
\end{frame}
+\iffalse
+
\subsection{volatile-Variable}
\begin{frame}[fragile]
@@ -699,6 +701,8 @@
\end{frame}
+\fi
+
\nosectionnonumber{\inserttitle}
\begin{frame}
@@ -717,8 +721,8 @@
\item[4.2] Programmierung von Mikrocontrollern
\item[4.3] I/O-Ports
\item[4.4] Interrupts
- \item[4.5] volatile-Variable
\color{red}
+ \item[4.5] volatile-Variable
\item[4.6] Byte-Reihenfolge -- Endianness
\item[4.7] Binärdarstellung von Zahlen
\item[4.8] Speicherausrichtung -- Alignment
diff --git a/20181210/Makefile b/20181210/Makefile
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index 0000000000000000000000000000000000000000..7ae33df99f68fcf460324cfbb008f3f7a3863638
--- /dev/null
+++ b/20181210/Makefile
@@ -0,0 +1,8 @@
+%.elf: %.c
+ avr-gcc -Wall -Os -mmcu=atmega328p $< -o $@
+
+%.hex: %.elf
+ avr-objcopy -O ihex $< $@
+
+download:
+ ./download.sh
diff --git a/20181210/aufgabe-1.c b/20181210/aufgabe-1.c
new file mode 100644
index 0000000000000000000000000000000000000000..2afae773ac2d564771ab6dfb473eed664070d3e2
--- /dev/null
+++ b/20181210/aufgabe-1.c
@@ -0,0 +1,10 @@
+#include <stdio.h>
+#include <stdint.h>
+
+int main (void)
+{
+ uint64_t x = 4262939000843297096;
+ char *s = &x;
+ printf ("%s\n", s);
+ return 0;
+}
diff --git a/20181210/blink-0.c b/20181210/blink-0.c
new file mode 100644
index 0000000000000000000000000000000000000000..b0022c681fd1482ed0a6d9fded7bb0a54699de32
--- /dev/null
+++ b/20181210/blink-0.c
@@ -0,0 +1,9 @@
+#include <avr/io.h>
+
+int main (void)
+{
+ DDRD = 0x40; /* binär: 0100 0000 */
+ PORTD = 0x40; /* binär: 0100 0000 */
+ while (1);
+ return 0;
+}
diff --git a/20181210/blink-0a.c b/20181210/blink-0a.c
new file mode 100644
index 0000000000000000000000000000000000000000..38bc8ab94ce639f21b66d570759414586a1a1b1e
--- /dev/null
+++ b/20181210/blink-0a.c
@@ -0,0 +1,9 @@
+#include <avr/io.h>
+
+int main (void)
+{
+ DDRD = 0x7f; /* binär: 0111 1111 */
+ PORTD = 0x40; /* binär: 0100 0000 */
+ while (1);
+ return 0;
+}
diff --git a/20181210/blink-1.c b/20181210/blink-1.c
new file mode 100644
index 0000000000000000000000000000000000000000..6d28dce84f94375094c98479c30a54ace1b2a9d9
--- /dev/null
+++ b/20181210/blink-1.c
@@ -0,0 +1,18 @@
+#include <avr/io.h>
+
+#define F_CPU 16000000l
+#include <util/delay.h>
+
+int main (void)
+{
+ DDRD = 0x01;
+ PORTD |= 0x01;
+ while (1)
+ {
+ _delay_ms (500);
+ PORTD &= ~0x01;
+ _delay_ms (500);
+ PORTD |= 0x01;
+ }
+ return 0;
+}
diff --git a/20181210/blink-10.c b/20181210/blink-10.c
new file mode 100644
index 0000000000000000000000000000000000000000..1519fd02c731aa0429119d4d142a8c0c9effed98
--- /dev/null
+++ b/20181210/blink-10.c
@@ -0,0 +1,31 @@
+#include <avr/io.h>
+#include <avr/interrupt.h>
+#include <stdint.h>
+
+#define F_CPU 16000000l
+#include <util/delay.h>
+
+volatile uint8_t key_pressed = 0;
+
+ISR (INT0_vect) /* PD2 */
+{
+ key_pressed = 1;
+}
+
+int main (void)
+{
+ cli ();
+ EICRA = 1 << ISC00 | 1 << ISC01; /* INT0: steigende Flanke */
+ EIMSK = 1 << INT0; /* INT0 einschalten */
+ sei ();
+ DDRD = 0xfb; /* binär: 1111 1011 */
+ PORTD = 0x40; /* binär: 0100 0000 */
+ while (1)
+ {
+ while (!key_pressed)
+ ; /* just wait */
+ PORTD ^= 0x40;
+ key_pressed = 0;
+ }
+ return 0;
+}
diff --git a/20181210/blink-11.c b/20181210/blink-11.c
new file mode 100644
index 0000000000000000000000000000000000000000..696b2ed2a5bf07fe08177c3640ecb2db652269d5
--- /dev/null
+++ b/20181210/blink-11.c
@@ -0,0 +1,32 @@
+#include <avr/io.h>
+#include <avr/interrupt.h>
+#include <stdint.h>
+
+#define F_CPU 16000000l
+#include <util/delay.h>
+
+volatile uint8_t key_pressed = 0;
+
+ISR (INT0_vect) /* PD2 */
+{
+ key_pressed = 1;
+}
+
+int main (void)
+{
+ cli ();
+ EICRA = 1 << ISC00 | 1 << ISC01; /* INT0: steigende Flanke */
+ EIMSK = 1 << INT0; /* INT0 einschalten */
+ sei ();
+ DDRD = 0xfb; /* binär: 1111 1011 */
+ PORTD = 0x40; /* binär: 0100 0000 */
+ while (1)
+ {
+ while (!key_pressed)
+ ; /* just wait */
+ _delay_ms (1);
+ PORTD ^= 0x40;
+ key_pressed = 0;
+ }
+ return 0;
+}
diff --git a/20181210/blink-2.c b/20181210/blink-2.c
new file mode 100644
index 0000000000000000000000000000000000000000..b00eaf522563b1e8fa75f80e784de5b9f1af58e9
--- /dev/null
+++ b/20181210/blink-2.c
@@ -0,0 +1,16 @@
+#include <avr/io.h>
+
+#define F_CPU 16000000l
+#include <util/delay.h>
+
+int main (void)
+{
+ DDRD = 0x02;
+ PORTD = 0x02;
+ while (1)
+ {
+ _delay_ms (250);
+ PORTD ^= 0x02;
+ }
+ return 0;
+}
diff --git a/20181210/blink-3.c b/20181210/blink-3.c
new file mode 100644
index 0000000000000000000000000000000000000000..5268e7977f0f2a99b2005a81a2fa7560dfea481f
--- /dev/null
+++ b/20181210/blink-3.c
@@ -0,0 +1,17 @@
+#include <avr/io.h>
+
+#define F_CPU 16000000
+#include <util/delay.h>
+
+int main (void)
+{
+ DDRD = 0x01;
+ PORTD = 0x01;
+ while (1)
+ {
+ while ((PIND & 0x02) == 0)
+ ; /* just wait */
+ PORTD ^= 0x01;
+ }
+ return 0;
+}
diff --git a/20181210/blink-3a.c b/20181210/blink-3a.c
new file mode 100644
index 0000000000000000000000000000000000000000..c7d9c9994e886973cab41cdfcd08c39fb978c492
--- /dev/null
+++ b/20181210/blink-3a.c
@@ -0,0 +1,18 @@
+#include <avr/io.h>
+
+#define F_CPU 16000000
+#include <util/delay.h>
+
+int main (void)
+{
+ DDRD = 0x11;
+ PORTD = 0x11;
+ while (1)
+ {
+ while ((PIND & 0x02) == 0)
+ ; /* just wait */
+ _delay_ms (100);
+ PORTD ^= 0x01;
+ }
+ return 0;
+}
diff --git a/20181210/blink-4.c b/20181210/blink-4.c
new file mode 100644
index 0000000000000000000000000000000000000000..7344aa7ce19086d6e0a0dc4f8de78499f280931b
--- /dev/null
+++ b/20181210/blink-4.c
@@ -0,0 +1,18 @@
+#include <avr/io.h>
+
+#define F_CPU 16000000
+#include <util/delay.h>
+
+int main (void)
+{
+ DDRD = 0x01;
+ PORTD = 0x01;
+ while (1)
+ {
+ while ((PIND & 0x02) == 0)
+ ; /* just wait */
+ PORTD ^= 0x01;
+ _delay_ms (200);
+ }
+ return 0;
+}
diff --git a/20181210/blink-4a.c b/20181210/blink-4a.c
new file mode 100644
index 0000000000000000000000000000000000000000..f17e333034cce9d3dea78c3b9deb6d8832777212
--- /dev/null
+++ b/20181210/blink-4a.c
@@ -0,0 +1,18 @@
+#include <avr/io.h>
+
+#define F_CPU 16000000
+#include <util/delay.h>
+
+int main (void)
+{
+ DDRD = 0x01; /* 00000001 */
+ PORTD = 0x03; /* 00000011 */
+ while (1)
+ {
+ while ((PIND & 0x02) == 0)
+ ; /* just wait */
+ PORTD ^= 0x01;
+ _delay_ms (200);
+ }
+ return 0;
+}
diff --git a/20181210/blink-4b.c b/20181210/blink-4b.c
new file mode 100644
index 0000000000000000000000000000000000000000..afa99e919b37cf9824f671293313935bf77148f4
--- /dev/null
+++ b/20181210/blink-4b.c
@@ -0,0 +1,13 @@
+#include <avr/io.h>
+
+#define F_CPU 16000000
+#include <util/delay.h>
+
+int main (void)
+{
+ DDRD = 0x01; /* 00000001 */
+ PORTD = 0x03; /* 00000011 */
+ while (1)
+ ; /* just wait */
+ return 0;
+}
diff --git a/20181210/blink-4c.c b/20181210/blink-4c.c
new file mode 100644
index 0000000000000000000000000000000000000000..a88c76b78c9c73a904dacfff9b60988785bc7653
--- /dev/null
+++ b/20181210/blink-4c.c
@@ -0,0 +1,16 @@
+#include <avr/io.h>
+
+#define F_CPU 16000000
+#include <util/delay.h>
+
+int main (void)
+{
+ DDRD = 0x01; /* 00000001 */
+ PORTD = 0x03; /* 00000011 */
+ while (1)
+ {
+ _delay_ms (500);
+ PORTD ^= 0x02;
+ }
+ return 0;
+}
diff --git a/20181210/blink-5.c b/20181210/blink-5.c
new file mode 100644
index 0000000000000000000000000000000000000000..bb755f0de02d3e224909f1d2a37789f3c14a0f03
--- /dev/null
+++ b/20181210/blink-5.c
@@ -0,0 +1,19 @@
+#include <avr/io.h>
+#include <avr/interrupt.h>
+
+ISR (TIMER0_COMPB_vect)
+{
+ PORTD ^= 0x40;
+}
+
+int main (void)
+{
+ cli ();
+ TCCR0B = (1 << CS01) | (1 << CS00); /* Takt durch 64 dividieren */
+ TIMSK0 = 1 << OCIE0B; /* Interrupt einschalten */
+ sei ();
+ DDRD = 0xfd; /* binär: 1111 1101 */
+ PORTD = 0x40; /* binär: 0100 0000 */
+ while (1);
+ return 0;
+}
diff --git a/20181210/blink-5a.c b/20181210/blink-5a.c
new file mode 100644
index 0000000000000000000000000000000000000000..9f26365fdb65006892febe54b329612af7f9263d
--- /dev/null
+++ b/20181210/blink-5a.c
@@ -0,0 +1,15 @@
+#include <avr/io.h>
+#include <avr/interrupt.h>
+
+ISR (TIMER0_COMPB_vect)
+{
+ PORTD ^= 0x40;
+}
+
+int main (void)
+{
+ DDRD = 0xfd; /* binär: 1111 1101 */
+ PORTD = 0x40; /* binär: 0100 0000 */
+ while (1);
+ return 0;
+}
diff --git a/20181210/blink-5b.c b/20181210/blink-5b.c
new file mode 100644
index 0000000000000000000000000000000000000000..b3835f9bc88dbc0fd9c2f4921356f974e88aeef8
--- /dev/null
+++ b/20181210/blink-5b.c
@@ -0,0 +1,15 @@
+#include <avr/io.h>
+#include <avr/interrupt.h>
+
+ISR (TIMER0_COMPB_vect)
+{
+ PORTD ^= 0x40;
+}
+
+int main (void)
+{
+ DDRD = 0xfd; /* binär: 1111 1101 */
+ PORTD = 0x00; /* binär: 0000 0000 */
+ while (1);
+ return 0;
+}
diff --git a/20181210/blink-6.c b/20181210/blink-6.c
new file mode 100644
index 0000000000000000000000000000000000000000..651ab6e4ac926242337a0520c11f2bbd935bdd22
--- /dev/null
+++ b/20181210/blink-6.c
@@ -0,0 +1,22 @@
+#include <avr/io.h>
+#include <avr/interrupt.h>
+#include <stdint.h>
+
+ISR (TIMER0_COMPB_vect)
+{
+ static uint8_t counter = 0;
+ if (counter++ == 0)
+ PORTD ^= 0x40;
+}
+
+int main (void)
+{
+ cli ();
+ TCCR0B = (1 << CS01) | (1 << CS00); /* Takt durch 64 dividieren */
+ TIMSK0 = 1 << OCIE0B; /* Interrupt einschalten */
+ sei ();
+ DDRD = 0xfd; /* binär: 1111 1101 */
+ PORTD = 0x40; /* binär: 0100 0000 */
+ while (1);
+ return 0;
+}
diff --git a/20181210/blink-6a.c b/20181210/blink-6a.c
new file mode 100644
index 0000000000000000000000000000000000000000..7f62899349ccddad1777a7c933f1199332e7bab7
--- /dev/null
+++ b/20181210/blink-6a.c
@@ -0,0 +1,23 @@
+#include <avr/io.h>
+#include <avr/interrupt.h>
+#include <stdint.h>
+
+ISR (TIMER0_COMPB_vect)
+{
+ static uint8_t counter = 0;
+ if (counter++ == 0)
+ PORTD ^= 0x40;
+}
+
+int main (void)
+{
+ cli ();
+ TCCR0B = (1 << CS01) | (1 << CS00); /* Takt durch 64 dividieren */
+ TIMSK0 = 1 << OCIE0B; /* Interrupt einschalten */
+ sei ();
+ DDRD = 0xfd; /* binär: 1111 1101 */
+ PORTD = 0x40; /* binär: 0100 0000 */
+ cli ();
+ while (1);
+ return 0;
+}
diff --git a/20181210/blink-7.c b/20181210/blink-7.c
new file mode 100644
index 0000000000000000000000000000000000000000..7ed39822752f61b636f001b77eb3742a57e953a9
--- /dev/null
+++ b/20181210/blink-7.c
@@ -0,0 +1,20 @@
+#include <avr/io.h>
+#include <avr/interrupt.h>
+#include <stdint.h>
+
+ISR (INT0_vect) /* PD2 */
+{
+ PORTD ^= 0x40;
+}
+
+int main (void)
+{
+ cli ();
+ EICRA = 1 << ISC00 | 1 << ISC01; /* INT0: steigende Flanke */
+ EIMSK = 1 << INT0; /* INT0 einschalten */
+ sei ();
+ DDRD = 0xfb; /* binär: 1111 1011 */
+ PORTD = 0x40; /* binär: 0100 0000 */
+ while (1);
+ return 0;
+}
diff --git a/20181210/blink-8.c b/20181210/blink-8.c
new file mode 100644
index 0000000000000000000000000000000000000000..aba94f07176a75656619d1ba09e83093cbc66c89
--- /dev/null
+++ b/20181210/blink-8.c
@@ -0,0 +1,20 @@
+#include <avr/io.h>
+#include <avr/interrupt.h>
+#include <stdint.h>
+
+ISR (INT0_vect) /* PD2 */
+{
+ PORTD ^= 0x40;
+}
+
+int main (void)
+{
+ cli ();
+ EICRA = 1 << ISC00 | 1 << ISC01; /* INT0: steigende Flanke */
+ EIMSK = 1 << INT0; /* INT0 einschalten */
+ sei ();
+ DDRD = 0xff; /* binär: 1111 1111 */
+ PORTD = 0x40; /* binär: 0100 0000 */
+ while (1);
+ return 0;
+}
diff --git a/20181210/blink-9.c b/20181210/blink-9.c
new file mode 100644
index 0000000000000000000000000000000000000000..0935978651f8a19197904a6f75f73e40a9be825b
--- /dev/null
+++ b/20181210/blink-9.c
@@ -0,0 +1,31 @@
+#include <avr/io.h>
+#include <avr/interrupt.h>
+#include <stdint.h>
+
+#define F_CPU 16000000l
+#include <util/delay.h>
+
+uint8_t key_pressed = 0;
+
+ISR (INT0_vect) /* PD2 */
+{
+ key_pressed = 1;
+}
+
+int main (void)
+{
+ cli ();
+ EICRA = 1 << ISC00 | 1 << ISC01; /* INT0: steigende Flanke */
+ EIMSK = 1 << INT0; /* INT0 einschalten */
+ sei ();
+ DDRD = 0xfb; /* binär: 1111 1011 */
+ PORTD = 0x40; /* binär: 0100 0000 */
+ while (1)
+ {
+ while (!key_pressed)
+ ; /* just wait */
+ PORTD ^= 0x40;
+ key_pressed = 0;
+ }
+ return 0;
+}
diff --git a/20181210/download.sh b/20181210/download.sh
new file mode 100755
index 0000000000000000000000000000000000000000..770c3b5dca74ac09778be055c9d6f5adb0df293b
--- /dev/null
+++ b/20181210/download.sh
@@ -0,0 +1,3 @@
+port=$(ls -rt /dev/ttyACM* | tail -1)
+echo avrdude -P $port -c arduino -p m328p -U flash:w:$(ls -rt *.hex | tail -1)
+avrdude -P $port -c arduino -p m328p -U flash:w:$(ls -rt *.hex | tail -1) 2>/dev/null
diff --git a/20181210/hp-20181210.pdf b/20181210/hp-20181210.pdf
new file mode 100644
index 0000000000000000000000000000000000000000..bfef43119db2e0de5aeee917ccdc3846cd41200f
Binary files /dev/null and b/20181210/hp-20181210.pdf differ
diff --git a/20181210/hp-20181210.tex b/20181210/hp-20181210.tex
new file mode 100644
index 0000000000000000000000000000000000000000..5286d8be04d90998924580d982fae5bcc52969ea
--- /dev/null
+++ b/20181210/hp-20181210.tex
@@ -0,0 +1,873 @@
+% hp-20181210.pdf - Lecture Slides on Low-Level Programming
+% Copyright (C) 2012, 2013, 2015, 2016, 2017, 2018 Peter Gerwinski
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+% This document is free software: you can redistribute it and/or
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+% Foundation, either version 3 of the License, or (at your option)
+% any later version.
+%
+% This document is distributed in the hope that it will be useful,
+% but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
+% MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE. See the
+% GNU General Public License for more details.
+%
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+% along with this document. If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
+%
+% You should have received a copy of the Creative Commons
+% Attribution-ShareAlike 3.0 Unported License along with this
+% document. If not, see <http://creativecommons.org/licenses/>.
+
+% README: volatile-Variable, Byte-Reihenfolge - Endianness, Binärdarstellung negativer Zahlen, Speicherausrichtung - Alignment
+
+\documentclass[10pt,t]{beamer}
+
+\usepackage{pgslides}
+\usepackage{pdftricks}
+\usepackage{tikz}
+
+\begin{psinputs}
+ \usepackage[utf8]{inputenc}
+ \usepackage[german]{babel}
+ \usepackage[T1]{fontenc}
+ \usepackage{helvet}
+ \renewcommand*\familydefault{\sfdefault}
+ \usepackage{pstricks,pst-grad}
+\end{psinputs}
+
+\title{Hardwarenahe Programmierung}
+\author{Prof.\ Dr.\ rer.\ nat.\ Peter Gerwinski}
+\date{10.\ Dezember 2018}
+
+\begin{document}
+
+\maketitleframe
+
+\nosectionnonumber{\inserttitle}
+
+\begin{frame}
+
+ \shownosectionnonumber
+
+ \begin{itemize}
+ \item[\textbf{1}] \textbf{Einführung}
+ \hfill\makebox(0,0)[br]{\raisebox{2.25ex}{\url{https://gitlab.cvh-server.de/pgerwinski/hp.git}}}
+ \item[\textbf{2}] \textbf{Einführung in C}
+ \item[\textbf{3}] \textbf{Bibliotheken}
+ \item[\textbf{4}] \textbf{Hardwarenahe Programmierung}
+ \begin{itemize}
+ \item[4.1] Bit-Operationen
+ \color{medgreen}
+ \item[4.2] Programmierung von Mikrocontrollern
+ \item[4.3] I/O-Ports
+ \item[4.4] Interrupts
+ \color{red}
+ \item[4.5] volatile-Variable
+ \item[4.6] Byte-Reihenfolge -- Endianness
+ \item[4.7] Binärdarstellung negativer Zahlen
+ \item[4.8] Speicherausrichtung -- Alignment
+ \end{itemize}
+ \item[\textbf{5}] \textbf{Algorithmen}
+ \begin{itemize}
+ \item[5.1] Differentialgleichungen
+ \vspace*{-0.1cm}
+ \item[\dots]
+ \end{itemize}
+ \item[\textbf{\dots}]
+ \end{itemize}
+ \vspace*{-1cm}
+
+\end{frame}
+
+\setcounter{section}{3}
+\section{Hardwarenahe Programmierung}
+\subsection{Bit-Operationen}
+\subsubsection{Zahlensysteme}
+
+\begin{frame}[fragile]
+
+ \showsubsubsection
+
+ \begin{tabular}{rlrlrc}
+ \qquad 000 & \bf 0 \hspace*{1.5cm} & 0000 & \bf 0 & \quad 1000 & \bf 8\\
+ 001 & \bf 1 & 0001 & \bf 1 & 1001 & \bf 9\\
+ 010 & \bf 2 & 0010 & \bf 2 & 1010 & \bf A\\
+ 011 & \bf 3 & 0011 & \bf 3 & 1011 & \bf B\\[\smallskipamount]
+ 100 & \bf 4 & 0100 & \bf 4 & 1100 & \bf C\\
+ 101 & \bf 5 & 0101 & \bf 5 & 1101 & \bf D\\
+ 110 & \bf 6 & 0110 & \bf 6 & 1110 & \bf E\\
+ 111 & \bf 7 & 0111 & \bf 7 & 1111 & \bf F\\
+ \end{tabular}
+
+ \medskip
+
+ \begin{itemize}
+ \item
+ Oktal- und Hexadezimalzahlen lassen sich ziffernweise\\
+ in Binär-Zahlen umrechnen.
+ \item
+ Hexadezimalzahlen sind eine Kurzschreibweise für Binärzahlen,\\
+ gruppiert zu jeweils 4 Bits.
+ \item
+ Oktalzahlen sind eine Kurzschreibweise für Binärzahlen,\\
+ gruppiert zu jeweils 3 Bits.
+ \item
+ Trotz Taschenrechner u.\,ä.\ lohnt es sich,\\
+ die o.\,a.\ Umrechnungstabelle \textbf{auswendig} zu kennen.
+ \end{itemize}
+
+\end{frame}
+
+\subsubsection{Bit-Operationen in C}
+
+\begin{frame}[fragile]
+
+ \showsubsubsection
+
+ \begin{tabular}{lll}
+ C-Operator & Verknüpfung & Anwendung \\[\smallskipamount]
+ \lstinline,&, & Und & Bits gezielt löschen \\
+ \lstinline,|, & Oder & Bits gezielt setzen \\
+ \lstinline,^, & Exklusiv-Oder & Bits gezielt invertieren \\
+ \lstinline,~, & Nicht & Alle Bits invertieren \\[\smallskipamount]
+ \lstinline,<<, & Verschiebung nach links & Maske generieren \\
+ \lstinline,>>, & Verschiebung nach rechts & Bits isolieren
+ \end{tabular}
+
+ \bigskip
+
+ Numerierung der Bits: von rechts ab 0
+
+ \medskip
+
+ \begin{tabular}{ll}
+ Bit Nr.\ 3 auf 1 setzen: &
+ \lstinline,a |= 1 << 3;, \\
+ Bit Nr.\ 4 auf 0 setzen: &
+ \lstinline,a &= ~(1 << 4);, \\
+ Bit Nr.\ 0 invertieren: &
+ \lstinline,a ^= 1 << 0;,
+ \end{tabular}
+
+ \smallskip
+
+ ~~Abfrage, ob Bit Nr.\ 1 gesetzt ist:\quad
+ \lstinline{if (a & (1 << 1))}
+
+\end{frame}
+
+\begin{frame}[fragile]
+
+ \showsubsubsection
+
+ C-Datentypen für Bit-Operationen:
+ \smallskip\par
+ \lstinline{#include <stdint.h>}
+ \medskip\par
+ \begin{tabular}{lllll}
+ & 8 Bit & 16 Bit & 32 Bit & 64 Bit \\
+ mit Vorzeichen & \lstinline,int8_t,
+ & \lstinline,int16_t,
+ & \lstinline,int32_t,
+ & \lstinline,int64_t, \\
+ ohne Vorzeichen & \lstinline,uint8_t,
+ & \lstinline,uint16_t,
+ & \lstinline,uint32_t,
+ & \lstinline,uint64_t,
+ \end{tabular}
+
+ \bigskip
+ \bigskip
+
+ Ausgabe:
+ \smallskip\par
+ \begin{lstlisting}
+ #include <stdio.h>
+ #include <stdint.h>
+ #include <inttypes.h>
+ ...
+ uint64_t x = 42;
+ printf ("Die Antwort lautet: %" PRIu64 "\n", x);
+ \end{lstlisting}
+
+\end{frame}
+
+\subsection{Programmierung von Mikrocontrollern}
+
+\begin{frame}[fragile]
+ \showsubsection
+
+ Cross-Entwicklungswerkzeuge
+ \begin{itemize}
+ \item
+ laufen auf "`normalem"' Computer,\\
+ erzeugen Software für anderen Computer oder Mikrocontroller
+ \item
+ Cross-Compiler, -Assembler und -Linker
+ \begin{lstlisting}[style=cmd,gobble=8]
+ avr-gcc -Wall -Os -mmcu=atmega328p blink.c -o blink.elf
+ \end{lstlisting}
+ \item
+ Werkzeuge zum Herunterladen\footnote{So ist die Sprechweise.}
+ auf den Mikrocontroller
+ \begin{lstlisting}[style=cmd,gobble=8]
+ avr-objcopy -O ihex blink.elf blink.hex
+ avrdude -P /dev/ttyACM0 -c arduino -p m328p \
+ -U flash:w:blink.hex
+ \end{lstlisting}
+ \end{itemize}
+ \begin{picture}(0,0)
+ \color{red}
+ \put(9,-1.2){\makebox(0,0)[bl]{\tikz{\draw[-latex](0,0)--(1,2);}}}
+ \put(9,-1.3){\makebox(0,0)[t]{\shortstack{"`Es geht in der\\
+ nächsten Zeile\\
+ weiter."'}}}
+ \end{picture}
+
+\end{frame}
+
+\subsection{I/O-Ports}
+
+\begin{frame}[fragile]
+
+% \showsection
+ \showsubsection
+ \vspace*{-1.5\medskipamount}
+ {\large\textbf{\color{structure}4.4\quad Interrupts}}
+
+ \bigskip
+
+ Kommunikation mit externen Geräten
+
+ \bigskip
+
+ \begin{center}
+ \includegraphics{io-ports-and-interrupts.pdf}
+ \end{center}
+
+\end{frame}
+
+\begin{frame}[fragile]
+
+ \showsubsection
+
+ In Output-Port schreiben = Aktoren ansteuern
+
+ Beispiel: LED
+
+ \medskip
+
+ \begin{lstlisting}
+ #include <avr/io.h>
+ ...
+ DDRC = 0x70;
+ PORTC = 0x40;
+ \end{lstlisting}
+ \begin{picture}(0,0)
+ \put(3,0.67){\begin{minipage}{3cm}
+ \color{red}%
+ binär: 0111\,0000\\
+ binär: 0100\,0000
+ \end{minipage}}
+ \put(10,0.67){\makebox(0,0)[r]{\color{red}Herstellerspezifisch!}}
+ \end{picture}
+
+ \bigskip
+
+ \lstinline{DDR} = Data Direction Register\\
+ Bit = 1 für Output-Port\\
+ Bit = 0 für Input-Port
+
+ \bigskip
+
+ \emph{Details: siehe Datenblatt und Schaltplan}
+
+\end{frame}
+
+\begin{frame}[fragile]
+
+ \showsubsection
+
+ Aus Input-Port lesen = Sensoren abfragen
+
+ Beispiel: Taster
+
+ \medskip
+
+ \begin{lstlisting}
+ #include <avr/io.h>
+ ...
+ DDRC = 0xfd;
+ while ((PINC & 0x02) == 0)
+ ; /* just wait */
+ \end{lstlisting}
+ \begin{picture}(0,0)(-1.5,-0.42)
+ \put(3,0.67){\begin{minipage}{3cm}
+ \color{red}%
+ binär: 1111\,1101\\
+ binär: 0000\,0010
+ \end{minipage}}
+ \put(10,0.67){\makebox(0,0)[r]{\color{red}Herstellerspezifisch!}}
+ \end{picture}
+
+ \bigskip
+
+ \lstinline{DDR} = Data Direction Register\\
+ Bit = 1 für Output-Port\\
+ Bit = 0 für Input-Port
+
+ \bigskip
+
+ \emph{Details: siehe Datenblatt und Schaltplan}
+
+ \bigskip
+
+ Praktikumsaufgabe: Druckknopfampel
+
+\end{frame}
+
+\subsection{Interrupts}
+
+\begin{frame}[fragile]
+
+ \showsubsection
+
+ Externes Gerät ruft (per Stromsignal) Unterprogramm auf
+
+ Zeiger hinterlegen: "`Interrupt-Vektor"'
+
+ Beispiel: eingebaute Uhr\hfill
+ \makebox(0,0)[tr]{%
+ \only<1->{\begin{minipage}[t]{4.7cm}
+ \vspace*{-0.3cm}%
+ statt Zählschleife (\lstinline{_delay_ms}):\\
+ Hauptprogramm kann\\
+ andere Dinge tun
+ \end{minipage}}%
+ }
+
+ \medskip
+
+ \begin{lstlisting}
+ #include <avr/interrupt.h>
+
+ ...
+
+
+ ISR (TIMER0B_COMP_vect)
+ {
+ PORTD ^= 0x40;
+ }
+ \end{lstlisting}
+ \begin{picture}(0,0)
+ \color{red}
+ \put(1.9,3.1){\makebox(0,0)[tr]{\tikz{\draw[-latex](0,0)--(-1.4,-1.0);}}}
+ \put(2.0,3.2){\makebox(0,0)[l]{"`Dies ist ein Interrupt-Handler."'}}
+ \put(2.3,2.6){\makebox(0,0)[tr]{\tikz{\draw[-latex](0,0)--(-0.6,-0.55);}}}
+ \put(2.4,2.6){\makebox(0,0)[l]{Interrupt-Vektor darauf zeigen lassen}}
+ \end{picture}
+
+ Initialisierung über spezielle Ports:
+ \lstinline{TCCR0B}, \lstinline{TIMSK0}
+
+ \bigskip
+
+ \emph{Details: siehe Datenblatt und Schaltplan}
+
+ \vspace*{-2.5cm}\hfill
+ {\color{red}Herstellerspezifisch!}%
+ \hspace*{1cm}
+
+\end{frame}
+
+\begin{frame}[fragile]
+
+ \showsubsection
+
+ Externes Gerät ruft (per Stromsignal) Unterprogramm auf
+
+ Zeiger hinterlegen: "`Interrupt-Vektor"'
+
+ Beispiel: Taster\hfill
+ \makebox(0,0)[tr]{%
+ \begin{minipage}[t]{4.7cm}
+ \vspace*{-0.3cm}%
+ statt \newterm{Busy Waiting\/}:\\
+ Hauptprogramm kann\\
+ andere Dinge tun
+ \end{minipage}}
+
+ \medskip
+
+ \begin{lstlisting}
+ #include <avr/interrupt.h>
+ ...
+
+ ISR (INT0_vect)
+ {
+ PORTD ^= 0x40;
+ }
+ \end{lstlisting}
+
+ \medskip
+
+ Initialisierung über spezielle Ports:
+ \lstinline{EICRA}, \lstinline{EIMSK}
+
+ \bigskip
+
+ \emph{Details: siehe Datenblatt und Schaltplan}
+
+ \vspace*{-2.5cm}\hfill
+ {\color{red}Herstellerspezifisch!}%
+ \hspace*{1cm}
+
+\end{frame}
+
+\subsection{volatile-Variable}
+
+\begin{frame}[fragile]
+
+ \showsubsection
+
+ Externes Gerät ruft (per Stromsignal) Unterprogramm auf
+
+ Zeiger hinterlegen: "`Interrupt-Vektor"'
+
+ Beispiel: Taster
+
+ \vspace*{-2.5pt}
+
+ \begin{minipage}[t]{5cm}
+ \begin{onlyenv}<1>
+ \begin{lstlisting}[gobble=8]
+ ¡#include <avr/interrupt.h>
+ ...
+
+ uint8_t key_pressed = 0;
+
+ ISR (INT0_vect)
+ {
+ key_pressed = 1;
+ }¿
+ \end{lstlisting}
+ \end{onlyenv}
+ \begin{onlyenv}<2>
+ \begin{lstlisting}[gobble=8]
+ ¡#include <avr/interrupt.h>
+ ...
+
+ volatile uint8_t key_pressed = 0;
+
+ ISR (INT0_vect)
+ {
+ key_pressed = 1;
+ }¿
+ \end{lstlisting}
+ \end{onlyenv}
+ \end{minipage}\hfill
+ \begin{minipage}[t]{6cm}
+ \begin{lstlisting}[gobble=6]
+ ¡int main (void)
+ {
+ ...
+
+ while (1)
+ {
+ while (!key_pressed)
+ ; /* just wait */
+ PORTD ^= 0x40;
+ key_pressed = 0;
+ }
+ return 0;
+ }¿
+ \end{lstlisting}
+ \end{minipage}
+
+ \pause
+ \begin{picture}(0,0)
+ \color{red}
+ \put(10.3,4.0){\makebox(0,0)[b]{\begin{minipage}{6cm}
+ \begin{center}
+ \textbf{volatile}:\\
+ Speicherzugriff\\
+ nicht wegoptimieren
+ \end{center}
+ \end{minipage}}}
+ \put(10.3,3.95){\makebox(0,0)[tr]{\tikz{\draw[-latex](0,0)--(-0.5,-0.9);}}}
+ \end{picture}
+
+\end{frame}
+
+\begin{frame}[fragile]
+
+ \showsubsection
+
+ Was ist eigentlich \lstinline{PORTD}?
+
+ \bigskip
+ \pause
+
+ \lstinline[style=cmd]{avr-gcc -Wall -Os -mmcu=atmega328p blink-3.c -E}
+
+ \bigskip
+ \pause
+ \lstinline{PORTD = 0x01;}\\
+ \textarrow\quad
+ \lstinline[style=terminal]{(*(volatile uint8_t *)((0x0B) + 0x20)) = 0x01;}\\
+ \pause
+ \begin{picture}(0,2)(0,-1.7)
+ \color{red}
+ \put(5.75,0.3){$\underbrace{\rule{2.95cm}{0pt}}_{\mbox{Zahl: \lstinline|0x2B|}}$}
+ \pause
+ \put(1.55,0.3){$\underbrace{\rule{4.0cm}{0pt}}_{\mbox{\shortstack[t]{Umwandlung in Zeiger\\
+ auf \lstinline|volatile uint8_t|}}}$}
+ \pause
+ \put(1.32,-1){\makebox(0,0)[b]{\tikz{\draw[-latex](0,0)--(0,1.3)}}}
+ \put(1.12,-1.1){\makebox(0,0)[tl]{Dereferenzierung des Zeigers}}
+ \end{picture}
+
+ \pause
+ \textarrow\quad
+ \lstinline|volatile uint8_t|-Variable an Speicheradresse \lstinline|0x2B|
+
+ \pause
+ \bigskip
+ \bigskip
+
+ \textarrow\quad
+ \lstinline|PORTA = PORTB = PORTC = PORTD = 0| ist eine schlechte Idee.
+
+\end{frame}
+
+\subsection{Byte-Reihenfolge -- Endianness}
+\subsubsection{Konzept}
+
+\begin{frame}[fragile]
+
+ \showsubsection
+ \showsubsubsection
+
+ Eine Zahl geht über mehrere Speicherzellen.\\
+ Beispiel: 16-Bit-Zahl in 2 8-Bit-Speicherzellen
+
+ \smallskip
+
+ Welche Bits liegen wo?
+
+ \pause
+ \bigskip
+
+ $1027 = 1024 + 2 + 1 = 0000\,0100\,0000\,0011_2 = 0403_{16}$
+
+ \pause
+ \bigskip
+ Speicherzellen:
+
+ \medskip
+ \begin{tabular}{|c|c|l}\cline{1-2}
+ \raisebox{-0.25ex}{04} & \raisebox{-0.25ex}{03} & \strut Big-Endian "`großes Ende zuerst"' \\\cline{1-2}
+ \multicolumn{2}{c}{} & \pause für Menschen leichter lesbar \pause \\
+ \multicolumn{3}{c}{} \\[-5pt]\cline{1-2}
+ \raisebox{-0.25ex}{03} & \raisebox{-0.25ex}{04} & \strut Little-Endian "`kleines Ende zuerst"' \\\cline{1-2}
+ \multicolumn{2}{c}{} & \pause bei Additionen effizienter
+ \end{tabular}
+
+ \pause
+ \medskip
+ \textarrow\ Geschmackssache
+ \pause\\
+ \quad\textbf{\dots\ außer bei Datenaustausch!}
+
+% \pause
+% \bigskip
+%
+% Aber: nicht verwechseln! \qquad $0304_{16} = 772$
+
+\end{frame}
+
+\begin{frame}
+
+ \showsubsection
+ \showsubsubsection
+
+ Eine Zahl geht über mehrere Speicherzellen.\\
+ Beispiel: 16-Bit-Zahl in 2 8-Bit-Speicherzellen
+
+ \smallskip
+
+ Welche Bits liegen wo?
+
+ \medskip
+
+ \textarrow\ Geschmackssache\\
+ \textbf{\dots\ außer bei Datenaustausch!}
+
+ \begin{itemize}
+ \item
+ Dateiformate
+ \item
+ Datenübertragung
+ \end{itemize}
+
+\end{frame}
+
+\subsubsection{Dateiformate}
+
+\begin{frame}
+
+ \showsubsection
+ \showsubsubsection
+
+ Audio-Formate: Reihenfolge der Bytes in 16- und 32-Bit-Zahlen
+ \begin{itemize}
+ \item
+ RIFF-WAVE-Dateien (\file{.wav}): Little-Endian
+ \item
+ Au-Dateien (\file{.au}): Big-Endian
+ \pause
+ \item
+ ältere AIFF-Dateien (\file{.aiff}): Big-Endian
+ \item
+ neuere AIFF-Dateien (\file{.aiff}): Little-Endian
+ \end{itemize}
+
+ \pause
+ \bigskip
+
+ Grafik-Formate: Reihenfolge der Bits in den Bytes
+ \begin{itemize}
+ \item
+ PBM-Dateien: Big-Endian\only<4->{, MSB first}
+ \item
+ XBM-Dateien: Little-Endian\only<4->{, LSB first}
+ \end{itemize}
+ \only<4->{MSB/LSB = most/least significant bit}
+
+\end{frame}
+
+\subsubsection{Datenübertragung}
+
+\begin{frame}
+
+ \showsubsection
+ \showsubsubsection
+
+ \begin{itemize}
+ \item
+ RS-232 (serielle Schnittstelle): LSB first
+ \item
+ I$^2$C: MSB first
+ \item
+ USB: beides
+ \pause
+ \medskip
+ \item
+ Ethernet: LSB first
+ \item
+ TCP/IP (Internet): Big-Endian
+ \end{itemize}
+
+\end{frame}
+
+\subsection{Binärdarstellung negativer Zahlen}
+
+\begin{frame}[fragile]
+
+ \showsubsection
+
+ Speicher ist begrenzt!\\
+ \textarrow\ feste Anzahl von Bits
+
+ \medskip
+
+ 8-Bit-Zahlen ohne Vorzeichen: \lstinline{uint8_t}\\
+ \textarrow\ Zahlenwerte von \lstinline{0x00} bis \lstinline{0xff} = 0 bis 255\\
+ \pause
+ \textarrow\ 255 + 1 = 0
+
+ \pause
+ \medskip
+
+ 8-Bit-Zahlen mit Vorzeichen: \lstinline{int8_t}\\
+ \lstinline{0xff} = 255 ist die "`natürliche"' Schreibweise für $-1$.\\
+ \pause
+ \textarrow\ Zweierkomplement
+
+ \pause
+ \medskip
+
+ Oberstes Bit = 1: negativ\\
+ Oberstes Bit = 0: positiv\\
+ \textarrow\ 127 + 1 = $-128$
+
+\end{frame}
+
+\begin{frame}[fragile]
+
+ \showsubsection
+
+ Speicher ist begrenzt!\\
+ \textarrow\ feste Anzahl von Bits
+
+ \medskip
+
+ 16-Bit-Zahlen ohne Vorzeichen:
+ \lstinline{uint16_t}\hfill\lstinline{uint8_t}\\
+ \textarrow\ Zahlenwerte von \lstinline{0x0000} bis \lstinline{0xffff}
+ = 0 bis 65535\hfill 0 bis 255\\
+ \textarrow\ 65535 + 1 = 0\hfill 255 + 1 = 0
+
+ \medskip
+
+ 16-Bit-Zahlen mit Vorzeichen:
+ \lstinline{int16_t}\hfill\lstinline{int8_t}\\
+ \lstinline{0xffff} = 66535 ist die "`natürliche"' Schreibweise für $-1$.\hfill
+ \lstinline{0xff} = 255 = $-1$\\
+ \textarrow\ Zweierkomplement
+
+ \medskip
+
+ Oberstes Bit = 1: negativ\\
+ Oberstes Bit = 0: positiv\\
+ \textarrow\ 32767 + 1 = $-32768$
+
+ \bigskip
+ Literatur: \url{http://xkcd.com/571/}
+
+\end{frame}
+
+\begin{frame}[fragile]
+
+ \showsubsection
+
+ Frage: \emph{Für welche Zahl steht der Speicherinhalt\,
+ \raisebox{2pt}{%
+ \tabcolsep0.25em
+ \begin{tabular}{|c|c|}\hline
+ \rule{0pt}{11pt}a3 & 90 \\\hline
+ \end{tabular}}
+ (hexadezimal)?}
+
+ \pause
+ \smallskip
+ Antwort: \emph{Das kommt darauf an.} ;--)
+
+ \pause
+ \bigskip
+ \begin{tabular}{lrl}
+ als \lstinline,int8_t,: & $-93$ & (nur unteres Byte, Little-Endian)\\
+ als \lstinline,uint8_t,: & $163$ & (nur unteres Byte, Little-Endian)\\
+ als \lstinline,int16_t,: & $-28509$\\
+ als \lstinline,uint16_t,: & $37027$\\
+ \lstinline,int32_t, oder größer: & $37027$
+ & (zusätzliche Bytes mit Nullen aufgefüllt)
+ \end{tabular}
+
+\end{frame}
+
+\subsection{Speicherausrichtung -- Alignment}
+
+\begin{frame}[fragile]
+
+ \showsubsection
+
+ \begin{lstlisting}
+ #include <stdint.h>
+
+ uint8_t a;
+ uint16_t b;
+ uint8_t c;
+ \end{lstlisting}
+
+ \pause
+ \bigskip
+
+ Speicheradresse durch 2 teilbar -- "`16-Bit-Alignment"'
+ \begin{itemize}
+ \item
+ 2-Byte-Operation: effizienter
+ \pause
+ \item
+ \dots\ oder sogar nur dann erlaubt
+ \pause
+ \arrowitem
+ Compiler optimiert Speicherausrichtung
+ \end{itemize}
+
+ \medskip
+
+ \pause
+ \begin{minipage}{3cm}
+ \begin{lstlisting}[gobble=6]
+ ¡uint8_t a;
+ uint8_t dummy;
+ uint16_t b;
+ uint8_t c;¿
+ \end{lstlisting}
+ \end{minipage}
+ \pause
+ \begin{minipage}{3cm}
+ \begin{lstlisting}[gobble=6]
+ ¡uint8_t a;
+ uint8_t c;
+ uint16_t b;¿
+ \end{lstlisting}
+ \end{minipage}
+
+ \pause
+ \vspace{-1.75cm}
+ \strut\hfill
+ \begin{minipage}{6.5cm}
+ Fazit:
+ \begin{itemize}
+ \item
+ \textbf{Adressen von Variablen\\
+ sind systemabhängig}
+ \item
+ Bei Definition von Datenformaten\\
+ Alignment beachten \textarrow\ effizienter
+ \end{itemize}
+ \end{minipage}
+
+\end{frame}
+
+\nosectionnonumber{\inserttitle}
+
+\begin{frame}
+
+ \shownosectionnonumber
+
+ \begin{itemize}
+ \item[\textbf{1}] \textbf{Einführung}
+ \hfill\makebox(0,0)[br]{\raisebox{2.25ex}{\url{https://gitlab.cvh-server.de/pgerwinski/hp.git}}}
+ \item[\textbf{2}] \textbf{Einführung in C}
+ \item[\textbf{3}] \textbf{Bibliotheken}
+ \item[\textbf{4}] \textbf{Hardwarenahe Programmierung}
+ \begin{itemize}
+ \color{medgreen}
+ \item[4.1] Bit-Operationen
+ \item[4.2] Programmierung von Mikrocontrollern
+ \item[4.3] I/O-Ports
+ \item[4.4] Interrupts
+ \color{red}
+ \item[4.5] volatile-Variable
+ \item[4.6] Byte-Reihenfolge -- Endianness
+ \item[4.7] Binärdarstellung negativer Zahlen
+ \item[4.8] Speicherausrichtung -- Alignment
+ \end{itemize}
+ \item[\textbf{5}] \textbf{Algorithmen}
+ \begin{itemize}
+ \item[5.1] Differentialgleichungen
+ \vspace*{-0.1cm}
+ \item[\dots]
+ \end{itemize}
+ \item[\textbf{\dots}]
+ \end{itemize}
+ \vspace*{-1cm}
+
+\end{frame}
+
+\end{document}
diff --git a/20181210/hp-uebung-20181210.pdf b/20181210/hp-uebung-20181210.pdf
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Binary files /dev/null and b/20181210/hp-uebung-20181210.pdf differ
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--- /dev/null
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@@ -0,0 +1,202 @@
+% hp-uebung-20181210.pdf - Exercises on Low-Level Programming / Applied Computer Sciences
+% Copyright (C) 2013, 2015, 2016, 2017, 2018 Peter Gerwinski
+%
+% This document is free software: you can redistribute it and/or
+% modify it either under the terms of the Creative Commons
+% Attribution-ShareAlike 3.0 License, or under the terms of the
+% GNU General Public License as published by the Free Software
+% Foundation, either version 3 of the License, or (at your option)
+% any later version.
+%
+% This document is distributed in the hope that it will be useful,
+% but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
+% MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE. See the
+% GNU General Public License for more details.
+%
+% You should have received a copy of the GNU General Public License
+% along with this document. If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
+%
+% You should have received a copy of the Creative Commons
+% Attribution-ShareAlike 3.0 Unported License along with this
+% document. If not, see <http://creativecommons.org/licenses/>.
+
+% README: Trickprogrammierung, Thermometer-Baustein an I²C-Bus
+
+\documentclass[a4paper]{article}
+
+\usepackage{pgscript}
+\usepackage{gensymb}
+
+\newcommand{\ItwoC}{I\raisebox{0.5ex}{\footnotesize 2}C}
+\newcommand{\ITWOC}{I\raisebox{0.5ex}{\normalsize 2}C}
+
+\begin{document}
+
+ \thispagestyle{empty}
+
+ \section*{Hardwarenahe Programmierung\\
+ Übungsaufgaben -- 10.\ Dezember 2018}
+
+ Diese Übung enthält Punkteangaben wie in einer Klausur.
+ Um zu "`bestehen"', müssen Sie innerhalb von 60 Minuten
+ unter Verwendung ausschließlich zugelassener Hilfsmittel
+ 10 Punkte (von insgesamt \totalpoints) erreichen.
+
+ \exercise{Trickprogrammierung}
+
+ Wir betrachten das folgende Programm (Datei: \gitfile{hp}{20181210}{aufgabe-1.c}):
+ \begin{lstlisting}
+ #include <stdio.h>
+ #include <stdint.h>
+
+ int main (void)
+ {
+ uint64_t x = 4262939000843297096;
+ char *s = &x;
+ printf ("%s\n", s);
+ return 0;
+ }
+ \end{lstlisting}
+ Das Programm wird compiliert und auf einem 64-Bit-Little-Endian-Computer ausgeführt:
+ \begin{lstlisting}[style=terminal]
+ $ ¡gcc -Wall -O aufgabe-1.c -o aufgabe-1¿
+ aufgabe-1.c: In function `main':
+ aufgabe-1.c:7:13: warning: initialization from incompatible pointer type [...]
+ $ ¡./aufgabe-1¿
+ Hallo
+ \end{lstlisting}
+
+ \begin{itemize}
+ \item[(a)]
+ Erklären Sie die Warnung beim Compilieren. \points{2}
+ \item[(b)]
+ Erklären Sie die Ausgabe des Programms. \points{5}
+ \item[(c)]
+ Wie würde die Ausgabe des Programms auf einem 64-Bit-Big-Endian-Computer lauten? \points{3}
+ \end{itemize}
+ Hinweis: Modifizieren Sie das Programm
+ und lassen Sie sich Speicherinhalte ausgeben.
+
+ \exercise{Thermometer-Baustein an \ITWOC-Bus}
+
+ Eine Firma stellt einen elektronischen Thermometer-Baustein her,
+ den man über die serielle Schnittstelle (RS-232) an einen PC anschließen kann,
+ um die Temperatur auszulesen.
+ Nun wird eine Variante des Thermo"-meter-Bausteins entwickelt,
+ die die Temperatur zusätzlich über einen \ItwoC-Bus bereitstellt.
+
+ Um das neue Thermometer zu testen, wird es in ein Gefäß mit heißem Wasser gelegt,
+ das langsam auf Zimmertemperatur abkühlt.
+ Alle 10 Minuten liest ein Programm, das auf dem PC läuft,
+ die gemessene Temperatur über beide Schnittstellen aus
+ und erzeugt daraus die folgende Tabelle:
+
+ \begin{center}
+ \renewcommand{\arraystretch}{1.2}
+ \begin{tabular}{|c|c|c|}\hline
+ Zeit /\,min. & Temperatur per RS-232 /\,\degree C & Temperatur per \ItwoC\ /\,\degree C \\\hline\hline
+ \phantom{0}0 & 94 & 122 \\\hline
+ 10 & 47 & 244 \\\hline
+ 20 & 30 & 120 \\\hline
+ 30 & 24 & \phantom{0}24 \\\hline
+ 40 & 21 & 168 \\\hline
+ \end{tabular}
+ \end{center}
+
+ \begin{itemize}
+ \item[(a)]
+ Aus dem Vergleich der Meßdaten läßt sich
+ auf einen Fehler bei der \ItwoC-Übertragung schließen.\\
+ Um welchen Fehler handelt es sich,
+ und wie ergibt sich dies aus den Meßdaten?
+ \points{5}
+ \item[(b)]
+ Schreiben Sie eine C-Funktion \lstinline{uint8_t repair (uint8_t data)},
+ die eine über den \ItwoC-Bus empfangene fehlerhafte Temperatur \lstinline{data} korrigiert.
+ \points{5}
+ \end{itemize}
+
+\iffalse
+
+ \exercise{Lauflicht}
+
+ \begin{minipage}[t]{8cm}
+ An die vier Ports eines ATmega16-Mikrocontrollers sind Leuchtdioden angeschlossen:
+ \begin{itemize}
+ \item
+ von links nach rechts\\
+ an die Ports A, B, C und D,
+ \item
+ von oben nach unten\\
+ an die Bits Nr.\ 0 bis 7.
+
+ \bigskip
+
+ \includegraphics[width=3cm]{leds.jpg}
+ \end{itemize}
+ \end{minipage}\hfill
+ \begin{minipage}[t]{7cm}
+ Wir betrachten das folgende C-Programm (Datei: \gitfile{hp}{20181210}{aufgabe-2.c})
+ für diesen Mikrocontroller:
+
+ \begin{lstlisting}[gobble=6]
+ #include <avr/io.h>
+ #include <avr/interrupt.h>
+
+ int counter = 0;
+
+ ISR (TIMER0_COMP_vect)
+ {
+ PORTA = 1 << ((counter++ >> 6) & 7);
+ }
+
+ int main (void)
+ {
+ cli ();
+ TCCR0 = (1 << CS01) | (1 << CS00);
+ TIMSK = 1 << OCIE0;
+ sei ();
+ DDRA = 0xff;
+ while (1);
+ return 0;
+ }
+ \end{lstlisting}
+ \end{minipage}
+
+ \medskip
+
+ Das Programm bewirkt ein periodisches Lauflicht in der linken Spalte von oben nach unten.
+ Eine Animation davon finden Sie in der Datei \gitfile{hp}{20181210}{aufgabe-2.gif}.
+
+ \begin{itemize}
+ \item[(a)]
+ Wieso bewirkt das Programm überhaupt etwas, wenn doch das Hauptprogramm
+ nach dem Initialisieren lediglich eine Endlosschleife ausführt,
+ in der \emph{nichts\/} passiert? \points 3
+ \item[(b)]
+ Erklären Sie, wie die Anweisung
+ \begin{lstlisting}[gobble=8]
+ PORTA = 1 << ((counter++ >> 6) & 7);
+ \end{lstlisting}
+ \vspace{-\medskipamount}
+ das LED-Blinkmuster hervorruft. \points 6
+
+ Hinweis: Zerlegen Sie die eine lange Anweisung in mehrere kürzere.\\
+ Wenn nötig, verwenden Sie zusätzliche Variable für Zwischenergebnisse.
+ \item[(c)]
+ Was bedeutet "`\lstinline{ISR (TIMER0_COMP_vect)}"'? \points 1
+ \item[(d)]
+ Wieso leuchten die Leuchtdioden PB2 und PD1? \points 2
+ \end{itemize}
+
+\fi
+
+ \begin{flushright}
+ \textit{Viel Erfolg!}
+ \end{flushright}
+
+ \makeatletter
+ \immediate\write\@mainaux{\string\gdef\string\totalpoints{\arabic{points}}}
+ \makeatother
+
+\end{document}
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--- /dev/null
+++ b/20181210/io-ports-and-interrupts.pdf
@@ -0,0 +1 @@
+../common/io-ports-and-interrupts.pdf
\ No newline at end of file
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--- /dev/null
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@@ -0,0 +1 @@
+../common/logo-hochschule-bochum-cvh-text-v2.pdf
\ No newline at end of file
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@@ -0,0 +1 @@
+../common/logo-hochschule-bochum.pdf
\ No newline at end of file
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new file mode 120000
index 0000000000000000000000000000000000000000..95c888478c99ea7fda0fd11ccf669ae91be7178b
--- /dev/null
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@@ -0,0 +1 @@
+../common/pgscript.sty
\ No newline at end of file
diff --git a/20181210/pgslides.sty b/20181210/pgslides.sty
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--- /dev/null
+++ b/20181210/pgslides.sty
@@ -0,0 +1 @@
+../common/pgslides.sty
\ No newline at end of file
diff --git a/README.md b/README.md
index 98ff30fdc61aff8039b9d6337a8d316cbf71a63c..21b4f85b1ea7185ccace3c6c3c0a6c6b5a10967d 100644
--- a/README.md
+++ b/README.md
@@ -25,7 +25,8 @@ Vortragsfolien:
* [12.11.2018: Einführung: Bibliotheken, Differentialgleichungen](https://gitlab.cvh-server.de/pgerwinski/hp/raw/master/20181112/hp-20181112.pdf)
* [19.11.2018: Präprozessor-Makros, Bibliothek verwenden (Beispiel: GTK+), Differentialgleichungen](https://gitlab.cvh-server.de/pgerwinski/hp/raw/master/20181119/hp-20181119.pdf)
* [26.11.2018: make; Hardwarenahe Programmierung: Zahlensysteme, Bit-Operationen](https://gitlab.cvh-server.de/pgerwinski/hp/raw/master/20181126/hp-20181126.pdf)
- * [03.12.2018: Bit-Operationen, Programmierung von Mikrocontrollern, I/O-Ports, Interrupts, volatile-Variable](https://gitlab.cvh-server.de/pgerwinski/hp/raw/master/20181203/hp-20181203.pdf)
+ * [03.12.2018: Bit-Operationen, Programmierung von Mikrocontrollern, I/O-Ports, Interrupts](https://gitlab.cvh-server.de/pgerwinski/hp/raw/master/20181203/hp-20181203.pdf)
+ * [10.12.2018: volatile-Variable, Byte-Reihenfolge - Endianness, Binärdarstellung negativer Zahlen, Speicherausrichtung - Alignment](https://gitlab.cvh-server.de/pgerwinski/hp/raw/master/20181210/hp-20181210.pdf)
* [alle in 1 Datei](https://gitlab.cvh-server.de/pgerwinski/hp/raw/master/hp-slides-2018ws.pdf)
Übungsaufgaben:
@@ -39,6 +40,7 @@ Vortragsfolien:
* [19.11.2018: Arrays mit Zahlen, hüpfender Ball](https://gitlab.cvh-server.de/pgerwinski/hp/raw/master/20181119/hp-uebung-20181119.pdf)
* [26.11.2018: Zahlensysteme, Mikrocontroller](https://gitlab.cvh-server.de/pgerwinski/hp/raw/master/20181126/hp-uebung-20181126.pdf)
* [03.12.2018: XBM-Grafik, LED-Blinkmuster](https://gitlab.cvh-server.de/pgerwinski/hp/raw/master/20181203/hp-uebung-20181203.pdf)
+ * [10.12.2018: Trickprogrammierung, Thermometer-Baustein an I²C-Bus](https://gitlab.cvh-server.de/pgerwinski/hp/raw/master/20181210/hp-uebung-20181210.pdf)
Musterlösungen:
---------------
diff --git a/hp-slides-2018ws.pdf b/hp-slides-2018ws.pdf
index c77dd4354f802225018dbe94f0d9943f0ba09f35..cdc39ee27d169e8c84d84022161f8d28e9a4de78 100644
Binary files a/hp-slides-2018ws.pdf and b/hp-slides-2018ws.pdf differ
diff --git a/hp-slides-2018ws.tex b/hp-slides-2018ws.tex
index 14b3d8285cf8a044a680febf12aaa947016453ef..2a2e8ee1b71924318513aa3dd8bdee4ce7331269 100644
--- a/hp-slides-2018ws.tex
+++ b/hp-slides-2018ws.tex
@@ -26,6 +26,8 @@
\includepdf[pages=-]{20181119/hp-20181119.pdf}
\pdfbookmark[1]{26.11.2018: make; Hardwarenahe Programmierung: Zahlensysteme, Bit-Operationen}{20181126}
\includepdf[pages=-]{20181126/hp-20181126.pdf}
- \pdfbookmark[1]{03.12.2018: Bit-Operationen, Programmierung von Mikrocontrollern, I/O-Ports, Interrupts, volatile-Variable}{20181203}
+ \pdfbookmark[1]{03.12.2018: Bit-Operationen, Programmierung von Mikrocontrollern, I/O-Ports, Interrupts}{20181203}
\includepdf[pages=-]{20181203/hp-20181203.pdf}
+ \pdfbookmark[1]{10.12.2018: volatile-Variable, Byte-Reihenfolge - Endianness, Binärdarstellung negativer Zahlen, Speicherausrichtung - Alignment}{20181210}
+ \includepdf[pages=-]{20181210/hp-20181210.pdf}
\end{document}