Praktikumsunterlagen 28.5.2024

20240528/BlinkAsm/BlinkAsm.ino

+extern "C" { extern void asm_main (void); }
+
+void setup (void)
+{
+  asm_main ();
+}
+
+void loop (void)
+{
+  /* empty */
+}

20240528/BlinkAsm/blink-01.S

+    .text           ; "Dies ist ausführbarer Code."
+
+    .global asm_main         ; Label nach außen sichtbar machen
+    .type asm_main, @function
+
+asm_main:           ; Einsprungpunkt: Hier geht's los.
+
+    ldi r24,0xff    ; Alle 8 Anschlüsse auf "Output" schalten
+    out 0x0a,r24    ; In DDRD schreiben (Port Nr. 0x0a, Speicherzelle 0x2a)
+
+loop:
+    ldi r24,0x00    ; LED ausschalten (angeschlossen an Ausgang Nr. 2)
+    out 0x0b,r24    ; In PORTD schreiben (Port Nr. 0x0b, Speicherzelle 0x2b)
+
+    ldi r26,lo8(7999999)     ; Warteschleife: von 7999999 rückwärts bis 0 zählen
+    ldi r22,hi8(7999999)     ; Die 24-Bit-Zahl 7999999 in 3 8-Bit-Register
+    ldi r23,hlo8(7999999)
+1:
+    subi r26,1    ; Subtrahiere 1 von den untersten 8 Bit
+    sbci r22,0    ; Subtrahiere 0 von den mittleren 8 Bit, berücksichtige Übertrag (carry)
+    sbci r23,0    ; Subtrahiere 0 von den mittleren 8 Bit, berücksichtige Übertrag (carry)
+    brne 1b       ; branch if not equal (= not zero): bedingter Sprung zu Label 1
+    rjmp .
+    nop
+
+    ldi r24,0x04    ; LED einschalten (angeschlossen an Ausgang Nr. 2)
+    out 0x0b,r24    ; In PORTD schreiben (Port Nr. 0x0b, Speicherzelle 0x2b)
+
+    ldi r26,lo8(7999999)     ; 1 Taktzyklus
+    ldi r22,hi8(7999999)     ; 1 Taktzyklus
+    ldi r23,hlo8(7999999)    ; 1 Taktzyklus --> 3 Taktzyklen vor der Schleife
+1:
+    subi r26,1    ; 1 Taktzyklus
+    sbci r22,0    ; 1 Taktzyklus
+    sbci r23,0    ; 1 Taktzyklus
+    brne 1b       ; 2 Taktzyklen, wenn er springt, 1 Takzyklus, wenn er nicht springt
+                  ; --> 5 Taktzyklen pro Schleifendurchlauf
+    rjmp .        ; 2 Taktzyklen lang nichts machen
+    nop           ; 1 Taktzyklus lang nichts machen
+                  ; --> zusätzlich zu der Schleife weitere 3 + 3 = 6 Taktzyklen warten
+                  ; --> Die Schleife wird sozusagen 8000000 mal durchlaufen
+                  ;     (7999999 Durchläufe + Extra-Taktzyklen)
+                  ;     und verbraucht dabei jedesmal 5 Taktzyklen.
+                  ;     Bei 16000000 Taktzyklen pro Sekunde sind das insgesamt 2.5 Sekunden.
+    jmp loop

20240528/logo-hochschule-bochum-cvh-text-v2.pdf

+../common/logo-hochschule-bochum-cvh-text-v2.pdf
\ No newline at end of file

20240528/logo-hochschule-bochum.pdf

+../common/logo-hochschule-bochum.pdf
\ No newline at end of file

20240528/pgscript.sty

+../common/pgscript.sty
\ No newline at end of file

20240528/rtech-2024ss-p3.tex

+% rtech-2024ss-p3.pdf - Labor Notes on Fundamentals in Computer Architecture 
+% Copyright (C) 2024  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: Versuch 3: Echtzeit-Programmierung
+
+\documentclass[a4paper]{article}
+
+\usepackage{pgscript}
+\usepackage{multicol}
+\usepackage{amsmath}
+%\usepackage{sfmath}
+
+\usepackage{tikz}
+\usetikzlibrary{circuits.ee.IEC}
+\usetikzlibrary{arrows.meta}
+
+\sloppy
+\raggedcolumns
+\pagestyle{empty}
+\addtolength{\textheight}{1cm}
+\newcommand{\sep}{~$\cdot$~}
+\newcommand{\mylicense}{CC-by-sa (Version 3.0) oder GNU GPL (Version 3 oder höher)}
+
+\lstdefinestyle{asm}{basicstyle=\color{blendedblue},
+                     language={},
+                     gobble=4}
+
+\begin{document}
+
+  \makebox(0,0.005)[tl]{\includegraphics[scale=0.72]{logo-hochschule-bochum-cvh-text-v2.pdf}}\hfill
+  \makebox(0,0)[tr]{\includegraphics[scale=0.5]{logo-hochschule-bochum.pdf}}
+  \par\bigskip\bigskip
+  \begin{center}
+    \Large\textbf{Praktikumsversuch 3: Echtzeit-Programmierung}
+    \par\medskip
+    \normalsize Hardwarenahe Programmierung\sep
+    Sommersemester 2024\sep
+    Prof.~Dr.~Peter Gerwinski
+  \end{center}
+
+  Aufgabe: Realisieren Sie in AVR-Assembler das serielle RS-232-Protokoll in Software.
+
+  \bigskip
+
+  Hinweis und \textbf{Warnung}:
+  \begin{itemize}
+    \item[]
+      Ein fertiges Programm, das jemand anders geschrieben hat, das aber
+      die Anforderungen des Praktikums erfüllt, zu nehmen und einzureichen,
+      ist zulässig, aber nur dann, wenn Sie \textbf{genau erklären} können, wie
+      dieses Programm funktioniert. Dies ist nach unseren bisherigen Erfahrungen
+      \textbf{wesentlich schwieriger}, als die Software selbst zu schreiben.
+      Wir raten daher dringend davon ab.
+  \end{itemize}
+
+  Anleitung (unverbindlich):
+  \begin{enumerate}
+    \item
+      Machen Sie sich mit der Assembler-Programmierung eines Arduino Uno vertraut.
+      Als Vorlage kann Ihnen das Programm \file{BlinkAsm} dienen.
+    \item
+      Machen Sie sich mit dem RS-232-Protokoll vertraut:
+      Baudrate, Datenbits, Start- und Stoppbits, Parität. (Siehe z.\,B.:
+      \url{https://commons.wikimedia.org/wiki/File:RS-232_timing.svg})
+    \item
+      Realisieren Sie zunächst eine serielle Datenübertragung
+      zwischen zwei Mikrocontroller-Boards (Arduino Uno)
+      über die Arduino-Sprache.
+      Später werden wir dann die Sender-Software durch Ihre
+      Assembler-Implementierung ersetzen.
+    \item
+      Schreiben Sie in AVR-Assembler eine Warteschleife,
+      die zu der von Ihnen gewählten Baudrate paßt.
+    \item
+      Schreiben Sie in AVR-Assembler zwei Subroutinen (Funktionen),
+      die jeweils ein 1-Signal bzw.\ ein 0-Signal mit der zur gewählten
+      Baudrate passenden Länge über einen digitalen Output-Port ausgeben.
+    \item
+      Schreiben Sie in AVR-Assembler drei Subroutinen
+      (oder alternativ: eine Subroutine, die einen Parameter entgegennimmt),
+      die die Buchstaben "`C"', "`H"' bzw.\ "`V"' seriell übertragen.
+    \item
+      Schreiben Sie in AVR-Assembler eine Software,
+      die wiederholt die Zeichenfolge "`CVH"'
+      über eine in Software realisierte serielle Schnittstelle versendet.
+    \item
+      Wenn Sie die Herausforderung suchen, versuchen Sie,
+      eine möglichst hohe Übertragungsrate zu erreichen.
+  \end{enumerate}
+
+  Zum Bestehen des Praktikums muß ein zweiter Mikrocontroller
+  das von Ihnen gesendete Signal über eine in Hardware (USART)
+  realisierte serielle Schnittstelle korrekt dekodieren können.
+  (Und natürlich müssen Sie Ihr Programm vollständig erklären können.)
+
+  \bigskip
+
+  \qquad\qquad\emph{Viel Erfolg!}
+
+  \vfill
+
+  \begingroup
+
+    \small
+
+    \setlength{\leftskip}{3cm}
+
+    Stand: 28.\ Mai 2024
+
+%    Soweit nicht anders angegeben:\\
+    Copyright \copyright\ 2024\quad Peter Gerwinski\\
+    Lizenz: \mylicense
+
+    Sie können diese Praktikumsunterlagen einschließlich Quelltext
+%    und Beispielprogramme\\
+    herunterladen unter:\\
+    \url{https://gitlab.cvh-server.de/pgerwinski/rtech}
+
+  \endgroup
+
+\end{document}