SOS in Assembly

議会のSOS

目的: このプロジェクトの目的は、Arduino C 環境に組み込まれるアセンブリ プログラムを使用するだけでなく、Arduino ボードからの入力と出力を行う方法を紹介することです。入力はプルアップまたはプルダウン抵抗を使用してプログラムを開始するスイッチとなり、出力はモールス信号で SOS を点滅させる LED を駆動します。複雑そうに見えますが、各段階でヒントが与えられます。また、以前のラボ遅延機能と R16 を使用して、さまざまな遅延時間を設定できます。

背景

電報や無線電信の時代には、音声が暗号化される前も後も、通信手段はモールス信号を使用した「タッパー」または派手なスイッチを使用しており、送信者は長短を使ってメッセージを打ち出すことができました。継続時間または「タップ」。受信側には、タップを繰り返すリレーまたはトーンがあり、それを聞いて言葉に翻訳し直す​​ことができます。モールス信号では、文字 S は 3 つの短いドットまたは長さでエンコードされ、O は 3 つの長いダッシュまたは長さでエンコードされます。メーデーやヘルプを表すモールス信号は SOS で、…---… …---… などのようになります。

このラボでは、スイッチがオンのときに LED にモールス信号で SOS を送信し、スイッチがオフのときに完全な SOS を送信した後に停止します。

以下は、どのように聞こえるかという例です: https://www.youtube.com/watch?v=Zsb7stKelq4

スイッチの入力を作成します。このような一見単​​純な操作をマイクロプロセッサで実行する場合は、少し考える必要があります。

1. PORTx および bitx に関連するピンを選択する必要があります。
2. それを入力として設定し、
3. 次に、プログラムでそのピンを読み取り、それがどのビットにあるかに応じて値として処理します。
4. 次に、その値に基づいてその後何をするかを決定します

入力を行う一般的な手順は次のとおりです。

1. 使用する入力ピンを決定または選択します。 I/O ピン 0 または 1 は使用しないでください。
2. 関連付けられている DDR レジスタを見つけます。
3. CBI を使用して、入力に関連する PORT ピンの DDR レジスタ ビットをクリアします。
4. これで PORT ピンが設定され、プログラムで使用できるようになりました。
5. 入力内容を読んで決定を下します。

I/O ポートについては、AVR データシートのセクション 14 を参照してください。 AVR の 1 つの I/O ピンのハードウェアを以下に示します。

AVRのI/Oピンの内部ハードウェア

これらすべてのハードウェアは、ピンを入力または出力として設定できるようにするために必要であり、さらに内部プルアップ抵抗、スリープ モード、クロックとの同期などのその他の機能も必要です。明らかに、I/O ピンは単純ではありませんが、このラボでは単純な入力または出力のみを考慮します。このためには、DDR レジスタと、使用する入力または出力のポートが必要です。

以前は、PORTB ビット 5 の LED が点滅するように出力がどのように設定されているかを見てきました。

1. プログラム内のデータ方向レジスタ DDR は、PORTB のビット 5 を出力にできるように、レジスタ 4 のビット 5 を 1 に設定する必要がありました。
2. レジスター 4 は PORTB の DDR で、各ビットが入力または出力になるように定義されることを意味します。
3. AVR データシートのセクション 14.4 には、これらすべてのレジスタのリストが記載されています。

Arduino でこれに使用できる任意のポート ピンを選択できますが、そのポートとビットを決定する必要があります。

入出力 (I/O)

出力: PORTB、レジスタ 5、ビット 5 は LED に内部的に使用され、コネクタ (UNO のピン 13) にも送られますが、外部的には使用しないでください。2 つの LED を駆動するのに十分な電流能力がありません。
• 提案: PORTB、レジスタ 5 のビット 4 (UNO のピン 12) を出力に使用してください。

入力: 使用できる選択肢は他にもたくさんあります (ただし、I/O ピン 0 または 1 はコンピュータとの通信に必要なので使用しないでください)。 • 提案: PORTB、レジスタ 5 のビット 3 (UNO のピン 11) を入力として使用できます。

一般的なセットアップ: 入力と出力のピンを選択します。

入力の読み取り: ポートを認識して入力を読み取るには、以下に示す IN 命令と、使用しているポートのピン アドレスを使用します。たとえば、PORTB のビット 4 (UNO のピン 18) を読み取るには、この命令を使用してポートを読み取ります。

ループ：

IN r17、0x03; //PORTB ピンをレジスタ 17 に読み取ります

ここで、ビット 4 と 0x10 の AND 演算を行ってビット 4 を選択し、他のすべてのビットをマスクする必要があります。これ以降は、入力構成とプルアップまたはプルダウンのどちらを使用しているかによって異なります。ここではプルダウン抵抗を使用しています。

プルアップ抵抗を使用している場合、スイッチを閉じると 0 が返され、それ以外の場合は 1 になるため、AND 命令を実行して、ゼロの場合に分岐できます。

ANDI r17、0x08; //そして r17 と 08h

BRNE スタート; // スイッチが閉じていない場合 (つまり 1)、戻ってループします

プルダウン抵抗を使用する場合、スイッチを閉じると 1 が返され、それ以外の場合は 0 になります。

ANDI r17、0x08; //そして r16 と 08h

BREQ 開始; // スイッチが閉じていない場合 (つまり 0)、戻ってループします

出力の作成。

出力の作成は、入力の作成と非常に似ています。ポートピンを出力に設定する必要があります。次に、CBI または SBI を使用して、それを 0 または 1 にすることができます。

出力を作成するための一般的な手順をいくつか示します。

1. 使用する出力ピンを決定または選択します。 TX および RX 用に予約されている I/O ピン 0 または 1 は使用しないでください。
2. それに関連付けられている DDR レジスタを見つけます。
3. SBI を使用して、関連する PORT ピンの DDR レジスタ ビットを出力に設定します。
4. これで PORT ピンが設定され、プログラムで使用できるようになりました。
5. CBI または SBI を使用して、LED に接続された出力ポート ピンを制御します。

プログラムの設計 このラボは、LED の点滅に関する前のラボと非常に似ています。そのスケッチは、開始するためのベースとして添付されています。上記のルールに従って SOS を作成するように構造を変更し、スイッチの入力を使用して SOS を実行し、出力を使用して LED を駆動するだけです。以下のボックス内に示すように、遅延サブルーチンを使用して、点、ダッシュなどにさまざまな遅延を設定します。

材料:

• 1 - Arduino Uno、Nano、またはロボットボード
• 1 – 押しボタンスイッチ
• 1 - LED
• 1～220Ω LED用抵抗器
• スイッチ用の 1 – 10k 抵抗プルアップまたはプルダウン

装置：

• 電源を5Vに設定（またはArduino電圧出力を使用）
• SOSパルスのタイミングを読み取るオシロスコープ
• 電圧をチェックするDMM

モールス信号の仕様

SOS モールス信号用のプログラムを設計するときは、タイミング関係を定義するドキュメントを参照し、次の規則に従ってください。

プログラム動作:

1. スイッチを押し続けると、スイッチが放されるまで LED が SOS SOS SOS などと点滅します。 DIPスイッチ以外のスイッチは無いので、ジャンパー線でも大丈夫です。
2. ドット、ダッシュ、要素間の一時停止、文字間の一時停止、単語間の一時停止 (SOS を単語として扱う) の各タイミング値にレジスタが割り当てられます。設定したレジスタは、サブルーチンを呼び出す前に R16 に移動されます。レジスタを、それらが作成する遅延の名前と同等にします。

フローチャート (Draw.io)