【９】少し高度なプログラム・・・
ではプログラムをもう少し改造して、ＬＥＤ８を点けたり消したりさせてみます。
基板の左端にあるのがＬＥＤ８です。
〝TSTLOP：〟のラベルを〝BSF PORT_C,7〟の前に移動させて次のように改造します。
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〝BSF PORT_C,7〟で点灯させた後〝BCF PORT_C,7〟で〝0〟を出力して消灯。そして〝GOTO TSTLOP〟で処理を繰り返して、ＬＥＤを点滅させようというものです。
ソースコードが書けたら、〝Ｂuild〟ボタンを押してアセンブルします。前回のプログラムでブレークポイントを設定していましたので、逆アセンブラボックスのブレークポイントのラインを左クリックして、薄オレンジのラインにします。そして〝ＢｒｅａｋＰｏｉｎｔ〟ボタンを押して、ブレークポイントを解除します。アセンブルにエラーが無ければ《Ｒｕｎ》ボタンを押します。
とりあえず、点滅らしきことはやっていますが、速すぎて点いたり消えたりとは程遠い動きになっています。Ｆｌａｓｈ ＰＩＣでこの速さですから、本物のＰＩＣだとおそらく薄く〝ぼや～〟と点灯するぐらいになると思います。原因は処理速度が速すぎるからです。クロックを落として全体の速度を落とすこともできますが、そんなことをやったら他の処理にまで影響がでてしまい使い物になりません。何らかの方法で、はっきり点灯と消灯を繰り返すぐらいにしなければだめです。
では、どうするか・・・です。
点灯と消灯はできているのですが、その間隔が速すぎるところに原因があります。点灯した後にある程度の時間が経ってから消灯させて、またある程度の時間が経ってから点灯をさせるようにすれば問題解決ですね。
それにはある程度の時間をつぶす処理というのが２つ必要です。
▽ サブルーチン △
同じ処理を２回もソースコードに書くというのは、効率が悪いですね。数十回となればもう大問題です。そこで、同じ処理を何度も書く手間を省く方法があります。サブルーチン化という考え方です。
ＬＥＤを点滅している処理、ここでは〝TSTLOP：〟の繰り返しの部分です。ここ以外に〝時間つぶしをする〟処理を別のプログラムエリアに作って、必要に応じてその処理を呼ぶというやり方です。ここでいう〝時間つぶしをする〟処理をサブルーチンと呼び、それを呼ぶことをサブルーチンコールと呼びます。
まず、〝時間つぶしをする〟処理を考えてみましよう。
〝時間つぶしをする〟のですから、何もしない命令を何回も繰り返し行うループを作って、その回数分が終わったらそのループから抜け出せるようにすればいいわけです。そこで回数を数える変数が必要になります。プログラムの世界ではこの回数を数える変数をカウンターと呼んでいます。このカウンターをユーザーＲＡＭのどれかひとつに割り当てて使用します。ラベル名を〝CNT〟として、ソースコードの〝ＥＱＵ〟擬似命令を書いている部分に追加します。ユーザーＲＡＭは〝0x0B〟～〝0x14〟までありますので、ここでは〝0x0B〟を使用します。
〝CNT EQU 0x0B〟という擬似命令を追加します。
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これで、ソースコード内で〝CNT〟と書けば、アセンブラがレジスタのアドレスを自動的に〝0x0B〟にしてくれます。
次にサブルーチンとなる、〝時間つぶし〟をする処理を考えます。
３５個の命令の中に〝DECF f,d〟と〝DECFSZ f,d〟がありましたが、これが使えそうです。どちらもレジスタ ｆ を〝－１〟して〝d=0〟なら結果をＷｒｅｇに、〝d=1〟なら、もとの ｆ レジスタに格納するとあります。〝DECFSZ f,d〟の場合は、まだおまけがついていて、その結果がゼロなら次の命令をスキップする、とあります。これを利用して〝時間つぶし〟処理を作ります。
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これが〝時間つぶし〟処理の全貌です。処理の初めで変数〝CNT〟へ〝0x10〟を入れています。〝0x10〟なので１０進では１６になります。次の〝CNTLOP：〟はこの処理のループの基点になるラベル名です。
次の〝DECFSZ CNT,1〟が変数〝CNT〟の内容を〝-1〟して、指定先〝ｄ〟が〝1〟になっていますので、減算した結果をもう一度〝CNT〟へ格納します。つまり、〝0x10〟→〝0x0F〟として〝CNT〟に書き込みます。当然まだ〝CNT〟はゼロではないので次の命令をスキップしません。次の命令は〝GOTO CNTLOP〟ですので,ラベル〝CNTLOP〟へジャンプします。そしてこれを繰り返します。
〝DECFSZ CNT,0〟とやってしまうと、〝CNT〟を〝-1〟してそれを〝Wreg〟に書き込みますので、〝CNT〟の中はいつまで経っても〝0x10〟のままで変化しませんのでここでは〝ｄ〟は〝1〟になるわけです。
〝CNT=0x01〟まで繰り返したあと、〝DECFSZ CNT,1〟は今までとちょっと違った動きをします。まず、いつものように〝CNT〟を〝-1〟して〝0x00〟を〝CNT〟に格納します。〝-1〟したらちょうど〝0x00〟ゼロになりました。すると〝次の命令をスキップ〟ですので、〝GOTO CNTLOP〟を飛ばしてこのループから脱出します。これで〝時間つぶし〟処理が完成です。
ところで、〝DECFSZ CNT,1〟を見てください。〝ｄ＝１〟なので〝CNT〝のあとに〝,1〟となっています。これについては間違いは無いのですが、〝１〟にすると、もとのレジスタに格納。〝０〟にするとＷｒｅｇに格納というのが非常に解りにくいと思いませんか。ソースコードを書いているときはまだしも、あとで見直したときに転送先が〝レジスタ〟なのか〝Ｗｒｅｇ〟なのか、それともビット番号なのかピンと来ません。ＰＩＣアセンブラの一番悪いところです。見通しが悪すぎるんです。なので、ＭＰＡＳＭでは〝１〟とか〝０〟とか書かずに、〝Ｗ〟とか〝Ｆ〟と書くことができるように、前回説明した〝#include "P16F84.inc"〟などの設定ファイル内で定義されています。
ところがそれでもまだ見にくいので、私はもっと解りやすいように〝ｄ＝０〟の時は〝to_W〟、〝ｄ＝１〟の時は〝to_F〟と書けるように、擬似命令を使ってカスタマイズしています。その方法は・・・。
#include P16F84.inc （←使用するデバイスで変ります）と書いた次の行あたりに
#define to_F F
#define to_W W
と書けば〝to_F〟や〝to_W〟が使えるようになります。
これをやらないで、本物のＭＰＡＳＭで〝to_F〟と書くと
〝Symbol not previously defined (to_F)〟というエラーになります。
Ｆｌａｓｈ ＰＩＣでは〝include〟や〝define〟擬似命令が使えませんので、これらの定義は行わなくても〝W〟や〝F〟または〝to_W〟〝to_F〟と書いてもエラーが出ないようになっています。
そこらあたりを踏まえて訂正しますと次のようになります。
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〝to_F〟と書くだけで、途端に見やすいプログラムになります。キー入力が多いので面倒だという方は、〝DECFSZ CNT,F〟でもエラーにはなりません。
〝GOTO CNTLOP〟の次に〝RETURN〟という新しい命令が入っていますが、これは〝サブルーチンコールされた次のアドレスへ戻る〟という命令です。そしてこの処理の先頭に書かれているラベル名、〝TIMER：〟がこのサブルーチンの名前であり、コールするときのアドレスになります。つまり、別の処理からこの〝TIMER〟というサブルーチンをコールすると、処理はこの〝TIMER：〟ルーチンである〝〝時間つぶし〟を行って、終わるとサブルーチンをコールした次のアドレスへ戻る、という仕組みになります。
上記の〝TIMER〟サブルーチンを加えたプログラムの全体はこうなります。
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上のリストをキーボードから打ち込むのが面倒くさい方は、リストをすべて選択コピーして、Ｆｌａｓｈ ＰＩＣのソースボックスに貼り付けても可能です。エラーさえ出なければ使用できます。
《Ｂｕｉｌｄ》ボタンを押してアセンブルします。エラーが無ければ《Ｒｕｎ》ボタンを押します。
こんどはＬＥＤ８がはっきり点滅しています。
このソースコードをアセンブルして１倍速のＦｌａｓｈ ＰＩＣで走らせると、ちょうどいい感じの点滅間隔になりますが、２０倍速だとまだまだ速すぎます。〝TIMER〟サブルーチンで〝CNT〟に設定している数値を最大の〝0x00〟（２５６回ループ）で、ようやくちょうどいい速度になります。倍速変更ボタンはツールボックスの《＋》《－》ボタンです。
本物のＰＩＣの場合はＦｌａｓｈ ＰＩＣの千倍は速く走りますので、この〝TIMER〟処理でもまだ足りないほどです。このような時は、二重カウンターにします。
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上の例では、２５６回のループを〝0xF0〟（２４０）回、繰り返して終了しますが、本物のＰＩＣではまだ足りないかもしれませんね。ＰＩＣはそれほど速い処理能力を持っています。
では先ほどのプログラムの動きがどうなっているか《Ｓｔｅｐ》動作させみましよう。プログラムを停止させて、《Ｗａｔｃｈ》ウィンドウを出してください。左のような状態で止まっています。逆アセンブラボックスの〝TSTLOP：〟から〝TIMER〟サブルーチンの終わりまでの部分が下の写真です。
プログラムカウンターが〝0x009〟で停止しています。停止させたタイミングでどこで止まるかは未定ですが、バグが無い限り〝TSTLOP：〟の中か〝TIMER〟サブルーチンの中のはずです。
《Ｗａｔｃｈ》ウィンドウには新しく作ったカウンター用の変数〝CNT〟がレジスタ〝0x0B〟に作られていることを確認してください。
動きを勉強するのでＬＥＤ８を点灯した直前にプログラムを停止させましよう。
逆アセンブラボックスのアドレス〝0x007〟、〝TSTLOP〟のラベルの部分を左クリックして選択。そして《Ｂｒｅａｋ Ｐｏｉｎｔ》ボタンを押してブレークポイントを設定します。
《Ｒｕｎ》ボタンを押して走らせます。プログラムがブレークポイントの〝TSTLOP〟に入ると停止します。この番地にある命令はまだ実行していませんので、まだＬＥＤ８は消えています。
《Ｓｔｅｐ》ボタンをクリックします。
上の左が《Ｗａｔｃｈ》ウィンドウの〝PORT_C〟と〝CNT〟レジスタの内容で、右が逆アセンブラのリスト部分です。そして下がその時のＬＥＤ８の様子です。
ブレークポイントにあった命令、〝BSF PORT_C,7〟を実行したので、〝PORT_C〟のビット７（ビット番号は０～７の８個です）がＨになって１６進の〝0x80〟になり、ＬＥＤ８が点灯しました。
再び《Ｓｔｅｐ》ボタンをクリックします。
〝CALL TIMER〟が実行され、サブルーチン〝TIMER：〟へ飛びました。《Ｗａｔｃｈ》ウィンドウの〝PORT_C〟や〝CNT〟には変化がありませんが、《Ｗａｔｃｈ》ウィンドウの上、〝Ｓｔａｃｋ１〟が〝0x009〟に変化しています。
ここがサブルーチンコールのすごいところです。〝Ｓｔａｃｋ（スタック）〟と呼ばれるメモリにコールされた次の番地。すなわち戻り番地が記録されているのです。
〝0x009〟となっているのでプログラムのアドレス〝0x009〟すなわち〝CALL TIMER〟命令の次の番地を指しています。
このスタックエリアはＦＰＩＣでは２個までしかありません。本物のＰＩＣでも２個～８個しかありませんので注意が必要です。
スタックエリアが２個ということは、サブルーチンの入れ子（ネスティング）が２回までということです。サブルーチンの中から別のサブルーチンへ飛ぶことはできますが、さらにその中から次のサブルーチンへ飛ぶことはできません。もし、そのようなプログラムを書いたら、戻り番地が狂ってしまい暴走状態になります。
再び《Ｓｔｅｐ》ボタンをクリックします。
〝MOVLW 0x10〟が実行されて〝Wreg〟に〝0x10〟が書き込まれます。《Ｗａｔｃｈ》ウィンドウの〝Ｗｒｅｇ〟の値が赤くなっていないのは前回書き込まれてから変化していないからです。Ｗｒｅｇに異なる値を書き込む命令が他にありませんので、変化せずにそのまま残っています。
再び《Ｓｔｅｐ》ボタンをクリックします。
〝MOVWF CNT〟が実行されて〝Wreg〟の〝0x10〟が変数〝CNT〟に書き込まれました。
再び《Ｓｔｅｐ》ボタンをクリックします。
〝DECFSZ CNT,to_F〟が実行されて、変数〝CNT〟が－１され、〝CNT〟に再書き込みされますので、〝CNT〟が〝0x0F〟と、ひとつ数値が減っています。
再び《Ｓｔｅｐ》ボタンをクリックします。
〝DECFSZ CNT,to_F〟が実行されて、変数〝CNT〟が－１されましたが〝CNT〟はゼロになっていないので、〝GOTO CNTLOP〟が実行されて再び〝DECFSZ CNT,to_F〟の場所に飛んでいます。そのころＬＥＤ８は当然ですが、点灯したままです。
プログラムは〝CNT〟がゼロになるまで、しばらく〝CNTLOP〟をループしますので、〝CNT〟が〝0x01〟になるまで《Ｓｔｅｐ》ボタンを連打します。
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さてこれが、CNT=0x01になった時の〝DECFSZ CNT,to_F〟を実行する前です。
《 Ｓｔｅｐ》ボタンをクリックしてみましよう。
〝DECFSZ CNT,to_F〟が実行されて、変数〝CNT〟が－１され、〝CNT〟が〝0〟になリましたので、次の〝GOTO CNTLOP〟をスキップして、その次の〝RETURN〟命令に進みました。
続けます。《 Ｓｔｅｐ》ボタンをクリックすると。
〝TIMER〟サブルーチンをコールした次の番地〝0x009〟へ戻りました。ＬＥＤ８はとうぜんまだ点灯中です。
さて、次です。《 Ｓｔｅｐ》ボタンをクリックすると。
〝BCF PORT_C,7〟が実行されて、ＬＥＤ８が消えました。〝PORT_C〟が〝0x00〟になってビット７がＬになっています。
プログラムは続いて、もう一度〝TIMER〟処理を実行、その後〝TSTLOP〟へジャンプして、再び、ＬＥＤ８を点灯させてと、繰り返しになります。
【９】少し高度なプログラム・・・----------（ここまで）
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