29
1 MİKROİŞLEMCİLER/MİKRODENTELEYİCİLER DERS NOTLARI Prof. Dr. Hakan Ündil 2016-2017 Güz Vizeye kadar olan kısımdır Derslerde işlenen kısım ve sorular dahildir. 1. BÖLÜM GİRİŞ ve SAYI SİSTEMLERİ 1.1. Devrelendirilmiş Lojik Şimdiye kadar Sayısal Devreler ve Sayısal Tasarım gibi dersler almış olan öğrenciler Mikroişlemci ve Mikrodenetleyici kavramlarıyla karşılaşınca önce bir sınıflandırma ve özet yapma ihtiyacı ortaya çıkmaktadır. Lojik (Sayısal / Mantık) Devreleri genel olarak 3 ana grupta inceleyebiliriz ; A) Kombinezonsal Lojik Devreler (K.L.D.): Bu tür sayısal (lojik) devrelerde herhangi bir andaki çıkışlar, sadece girişler tarafından belirlenir. Devre lojik kapılardan oluşur ve hafıza elemanı içermez. Bir başka ifadeyle K.L.D. ‘lerde çıkışlar zamana bağlı değildir, çıkışlarındaki işaretler yanlızca girişlere bağlı olarak yazılabilir. B) Ardışıl Lojik Devreler (A.L.D.): Devrenin çıkışlarındaki işaretler sadece girişlerin fonksiyonu olmayıp aynı zamanda Ardışıl Lojik Devrenin o andaki durumuna bağlıdır. Nasıl ki bir arkadaşımıza söylediğimiz bir söz onun neşeli yada morali bozuk oluşuna göre (durumuna göre) farklı tepkisine neden olabilir. Öyle de A.L.D. lerde çıkışlar bir önceki durum ve girişler tarafından belirlenmektedir. O halde bu tür lojik devreler Hafıza elemanı bulundururlar. Yukarıdaki şekilde e(t) zamana bağlı değişen Girişleri, s(t) zamana bağlı değişen Çıkışları, t (saat işareti) zamanın değişimini temsil etmektedir. Periyodik olan bu sinyallere “clock(saat) darbeleri” de

A) Kombinezonsal Lojik Devreler (K.L.D.) · Lojik (Sayısal / Mantık) Devreleri genel olarak 3 ana grupta inceleyebiliriz; A) Kombinezonsal Lojik Devreler (K.L.D.): Bu tür sayısal

  • Upload
    others

  • View
    86

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: A) Kombinezonsal Lojik Devreler (K.L.D.) · Lojik (Sayısal / Mantık) Devreleri genel olarak 3 ana grupta inceleyebiliriz; A) Kombinezonsal Lojik Devreler (K.L.D.): Bu tür sayısal

1

MİKROİŞLEMCİLER/MİKRODENTELEYİCİLER

DERS NOTLARI Prof. Dr. Hakan Ündil

2016-2017 Güz

Vizeye kadar olan kısımdır

Derslerde işlenen kısım ve sorular dahildir.

1. BÖLÜM – GİRİŞ ve SAYI SİSTEMLERİ

1.1. Devrelendirilmiş Lojik Şimdiye kadar Sayısal Devreler ve Sayısal Tasarım gibi dersler almış olan öğrenciler

Mikroişlemci ve Mikrodenetleyici kavramlarıyla karşılaşınca önce bir sınıflandırma ve özet yapma

ihtiyacı ortaya çıkmaktadır.

Lojik (Sayısal / Mantık) Devreleri genel olarak 3 ana grupta inceleyebiliriz ;

A) Kombinezonsal Lojik Devreler (K.L.D.):

Bu tür sayısal (lojik) devrelerde herhangi bir andaki çıkışlar, sadece girişler tarafından

belirlenir. Devre lojik kapılardan oluşur ve hafıza elemanı içermez. Bir başka ifadeyle K.L.D. ‘lerde

çıkışlar zamana bağlı değildir, çıkışlarındaki işaretler yanlızca girişlere bağlı olarak yazılabilir.

B) Ardışıl Lojik Devreler (A.L.D.):

Devrenin çıkışlarındaki işaretler sadece girişlerin fonksiyonu olmayıp aynı zamanda Ardışıl Lojik

Devrenin o andaki durumuna bağlıdır. Nasıl ki bir arkadaşımıza söylediğimiz bir söz onun neşeli yada

morali bozuk oluşuna göre (durumuna göre) farklı tepkisine neden olabilir. Öyle de A.L.D. lerde çıkışlar

bir önceki durum ve girişler tarafından belirlenmektedir. O halde bu tür lojik devreler Hafıza elemanı

bulundururlar.

Yukarıdaki şekilde e(t) zamana bağlı değişen Girişleri, s(t) zamana bağlı değişen Çıkışları, t (saat

işareti) zamanın değişimini temsil etmektedir. Periyodik olan bu sinyallere “clock(saat) darbeleri” de

Page 2: A) Kombinezonsal Lojik Devreler (K.L.D.) · Lojik (Sayısal / Mantık) Devreleri genel olarak 3 ana grupta inceleyebiliriz; A) Kombinezonsal Lojik Devreler (K.L.D.): Bu tür sayısal

2

denir. Bunlar genellikle “Kare dalga” şeklinde işaretlerdir. Devrenin durum değiştirme anlarını ve çalışma

hızını belirler.

Ardışıl Lojik Devreler, “Senkron” ve “Asenkron” ardışıl lojik devreler diye ikiye ayrılırlar:

a) Senkron Ardışıl Lojik Devrelerde işlemler, yukarıda gösterildiği gibi saat (clock) işaretleri ile

senkronize (eş zamanlı) olarak gerçekleştirilir. Bütün Flip Floplar (hafıza elemanları) aynı saat işareti ile

aynı anda konum (durum) değiştiriler. Bu tip lojik devrelere “dijital saat devresi” örnek olarak verilebilir.

b) Asenkron Ardışıl Lojik Devreler ise; devrenin girişindeki değişimlere bağlı olarak işlemler

ardarda (farklı zaman dilimlerinde) gerçekleşir. Bu tür devrelerde periyodik saat işareti bulunması şart

değildir. Para atıldığı zaman harekete geçen (durum değiştiren) bir meşrubat makinesi bu tür devrelere

örnek verilebilir.

C) Programlanmış Lojik Devreler (P.L.D.):

P.L.D. de devrenin çalışması veya çıkışlarında elde edilecek işaretler, hafızadaki programa (komut

devresine) bağlıdır. Bu dersin konusunu teşkil edecek olan devreler bu tür lojik devrelerdir.

Burada da Ardışıl Lojik Devrelere benzer şekilde saat (clock) girişi vardır, ancak her “t” anında

bir işlem ya da komut (toplama, çıkarma, lojik VEYA ,OR gibi) gerçekleşir. Benzer olarak e(t):girişler ;

s(t):çıkışlar olmak üzere “n” tane giriş ve “m” tane de çıkışa sahip bu tür bir sistemi daha detaylı bir

şekilde aşağıdaki gibi çizmek mümkündür :

Sistemin genelde birden fazla giriş ve çıkışları vardır. Burada işlemleri yapan bir Mikroişlemci ve

programı saklamak için elektrik kesildiğinde silinmeyen bir “Komut Hafızası” ile üzerinde işlem

yapılan ve neticede elde edilecek datayı (veriyi) saklamak için “Data (Veri) Hafızası” kullanılmaktadır.

Yapılacak bir işleme, örneğin “çıkarma işlemi”ne ait komut/komutlar Komut Hafızası’nda saklanır.

Komut hafızasından komutlar çeşitli kontrol devreleri yardımıyla mikroişlemciye sırasıyla

gönderilerek burada icra edilmesi (yürütülmesi) sağlanır.

Page 3: A) Kombinezonsal Lojik Devreler (K.L.D.) · Lojik (Sayısal / Mantık) Devreleri genel olarak 3 ana grupta inceleyebiliriz; A) Kombinezonsal Lojik Devreler (K.L.D.): Bu tür sayısal

3

1.2. Sayı Sistemleri

Sayı sistemleri iyi anlaşılmadan mikroişlemcilerle (ya da mikrodenetleyicilerle) uğraşmak ve

onların kullanımlarını anlamak imkansız gibidir. Bu nedenle çeşitli örnekler üzerinde sayı sistemleri ve

dönüşümlerini anlamaya çalışalım.

Gerçekte bilgisayarlarda sadece 0 ve 1 ‘ler ile (ikili tabanda) işlem yapıldığını hemen hepimiz

biliriz. Ancak pratik hayatta çeşitli fiziksel büyüklüklerden onlu (desimal) tabanda söz ederiz. Örnek

olarak 25OC sıcaklıktan bahsederken bunun “desimal” olduğunu belirtmesek de o şekilde anlaşılmakta

olduğunu düşünürüz. Öte yandan mikroişlemcilerde uzun ikili sayılarla (8-16 bit gibi) çalışırken çok

sayıda 0 lar ve 1 ‘ler yanyana gelince söyleme ve algılama zorluğu yaşarız. Bu durumda 16’lı taban

kullanarak bu engeli aşmaya çalışırız. Bu nedenle sayı dönüşümlerinin çok iyi bilinmesi gerekir.

1.2.1 Bazı Temel Dönüşüm Örnekleri : ( * : Çarpı anlamındadır)

1) 7392 = 7*103 + 3*10

2 + 9*10

1 + 2*10

0 = (7392)10 On tabanı (desimal) bir sayının

açılımı

2) (23,62)10 = 2*101 + 3*10

0 + 6*10

-1 + 2*10

-2 Desimal virgüllü bir sayının açılımı

3) (4021,2)5 = 4*53 + 0*5

2 + 2*5

1 + 1*5

0 + 2*5

-1 = (511.4)10 Beş tabanı bir sayı ve desimal

karşılığı

4) (101)2 = 1*22 + 0*2

1 + 1*2

0 = (5)10 İkili tabanda (Binary) bir sayı ve desimal

karşılığı

5) (57)16 = 5*161 + 7*16

0 = (87)10 16’lı tabanda bir sayının 10’lu tabanda

karşılığı

1.2.2. Desimal, Heksadesimal ve Binary Temel Dönüşüm Tablosu

Aşağıdaki tabloda 0 – 15 arasındaki desimal sayıların heksadesimal ve binary tabandaki

karşılıkları verilmiştir. Bu tablonun akılda tutulması mikroişlemci ya da mikrodenetleyicilerle çalışırken

büyük kolaylık sağlamaktadır.

Desimal (10`lu) Heksadesimal (16`lı) Binary (2`li)

0

0 0000

1

1

0001

2

2

0010

3

3

0011

4

4

0100

5

5

0101

6

6

0110

7

7

0111

8

8

1000

9

9

1001

10

A

1010

11

B

1011

12

C

1100

13

D

1101

14

E

1110

15

F

1111

Page 4: A) Kombinezonsal Lojik Devreler (K.L.D.) · Lojik (Sayısal / Mantık) Devreleri genel olarak 3 ana grupta inceleyebiliriz; A) Kombinezonsal Lojik Devreler (K.L.D.): Bu tür sayısal

4

1.2.3. Bazı Örnek Çevirme İşlemleri:

1) (0010 0111 0001 , 1111 1100) 2 = ( ? )16 (İkili tabandaki(binary) sayı önce dörtlü gruplar halinde

düzenlenerek yukarıdaki Dönüşüm Tablosu

yardımıyla 16’lı tabana(heksadesimal) çevrilir.

( 2 7 1 , F C )16 olduğundan sonuç (271,FC)16 olarak bulunur)

2) (41)10 = (?) 2 ( Desimal bir sayıyı binary sayıya çevirmek için sürekli 2 ‘ye böler ve aşağıda

gösterildiği gibi kalanları ters sırayla alırsak sayının ikili

tabandaki karşılığını elde ederiz )

Bölme işleminde kalanları 1-0-0-1-0-1 şeklinde tersten yazarsak sonuç olarak

(41) 10 = (101001)2 elde edilir.

Aynı işlem (41) 10 sayısını önce onaltılı(heksadesimal), daha sonra ikili(binary) tabana

çevrilerek de yapılabilir;

(2 sayısı ikili tabanda 0010 ve 9 sayısı ise 1001 olduğuna

göre)

(41)10 = (29)16 = (0010 1001)2

Baştaki sıfırlar dikkate alınmazsa 2’ye bölerek elde edilen ile

aynı

sonuç elde edilmiş ve bölme sayısı azalmış olur.

3) (0,263)10 = (?)16

Verilen sayı ondalıklı (virgüllü) bir sayı olduğu için bu defa 16 ‘ya bölmeyip 16 ile çarpacağız.

0,263 * 16 = 4 ,208

0,208 * 16 = 3 ,328

0,328 * 16 = 5 ,248

Burada bölme yerine çarpma yapıldığından her alınan sonucun tam sayı kısmı baştan sona doğru

(ters yönde değil !) sıralanarak aşağıdaki sonuç bulunur. Sayı ondalıklı olduğu için elbette sayıya “0,“ ile

başlanması gereklidir.

(0,263)10 = (0,435)16 olarak heksadesimal karşılığı bulunmuş olur

4) (CA , 03)16 = ( ? ) 2

Bu çevirme işleminde ise her heksadesimal (16 ‘lı) sayının binary (ikili) karşılığı alınıp yan yana

konularak netice basitçe elde edilir. Daha önce verilen dönüşüm tablosundan

(C)16= (1100)2 , (A)16= (1010)2, (0)16= (0000)2, (3)16= (0011)2 olduğu bilindiğinden

Page 5: A) Kombinezonsal Lojik Devreler (K.L.D.) · Lojik (Sayısal / Mantık) Devreleri genel olarak 3 ana grupta inceleyebiliriz; A) Kombinezonsal Lojik Devreler (K.L.D.): Bu tür sayısal

5

(CA,03)16 = (1100 1010,0000 0011)2 şeklinde ikili tabandaki sonuç elde edilir.

1.3. Tümleyen Kavramı ve Kullanımı:

Özellikle çıkartma işlemleri ile negatif sayıların binary olarak (ikili tabanda) temsil

edilebilmesi için önemli olan “tümleyen” kavramı mikroişlemciler ile uğraşanlar için temel kavramlardan

biridir.

Bir sayının iki tür tümleyeni tanımlanabilir:

1- Tabana göre tümleyen

2- [Taban – 1] e göre tümleyen

Tümleyen kavramını doğrudan örnekler üzerinde inceleyerek anlamaya çalışalım:

1.3.1. Örnek Tümleyen İşlemleri:

(52520)10 Tabana göre tümleyeni 105 - 52520 = 100000 – 52520 = (47480)10

(Sayı 5 hane olarak verilmiş, taban da 10 olduğuna göre, 10 5 ‘

den verilen sayı

çıkartılarak tabana göre tümleyen bulunuyor.)

(0,3267)10 Tabana göre tümleyeni 100 – 0,3267 = 1

– 0,3267 = (0,6733)10

( Sayının tam kısmı yok ! , 10 0 = 1 ‘den verilen sayı çıkarılmış. )

(101100)2 Tabana göre tümleyeni 26 - (101100)2 = (64)10 - (44)10 = (20)10 = (010100)2

(26 sayısı binary karşılığı (1000000)2 = (64)10 dir)

Benzer şekilde (Taban-1)’e göre tümleyen için;

(52520)10 (Taban-1)'e göre tümleyeni 105 - 52520 - 1= (47479)10

(Yukardaki “tabana göre“ olan sonuçtan 1(bir) çıkarılırak netice

bulunur)

(0,3267)10 (Taban-1)'e göre tümleyeni 100 - 0.3267 - 10

-4 = (0.6732)10

(Verilen sayı virgülden sonra 4 haneli olduğundan 10 -4

çıkarılmıştır)

(101100)2 (Taban-1)'e göre tümleyeni 26 - (101100)2 –1 = 64 - (44)10 -1 = (19)10

= (010011)2 olur.

Pratik Tümleyen İşlemi ile Kolay çözüm:

Yukarıdaki işlemlerde her iki tümleyeni bulunan ikili tabandaki (101100)2 sayısını ele alalım;

(101100)2 Bu sayıda 1 gördüğümüz yere 0, 0 gördüğümüz yere 1 koyalım.

(010011)2 Sayısını elde ederiz. Bu sayı yukarıda bulunan (taban-1)‘e göre

tümleyen olur.

Bu sayıya (1) eklersek bu defa tabana göre tümleyen elde edilir.

(010100)2 (1 ekleme işleminde, son iki basamak 11 olduğundan bunlar 00 yapılır,

bir üst basmak 1 olur)

Page 6: A) Kombinezonsal Lojik Devreler (K.L.D.) · Lojik (Sayısal / Mantık) Devreleri genel olarak 3 ana grupta inceleyebiliriz; A) Kombinezonsal Lojik Devreler (K.L.D.): Bu tür sayısal

6

1.3.2. Binary (2’li) ve Heksadesimal(16’lı) Tabanda Örnek İşlemler:

Biz ikili tabandaki işlemleri genellikle 8 basamaklı (bit) olarak yapacağız.(Bunun sebebi, ilerde

incelenecek PIC mikrodenetleyicinin 8 hane (bit) veri işlemesidir, böylece buna bir hazırlık

yapılmaktadır.)

Aşağıdaki örnekler hem binary (ikili) hem de heksadesimal (16 ‘lı) tabanda yapılmış ve

sonuçların aynı olduğu gösterilmiştir.

1- 8 basamaklı (bitlik) Örnek Bir Toplama İşlemi: Binary Heks. Desimal Binaryde 0+0=0, 0+1 ve 1+0=1, 1+1=0 (elde 1) dir.

0110 1100 6 C 108 Heks. İşlemde, önce C+F için 12+15=27 den 16 ( taban)

+ 0111 1101 + 7 F + 127 çıkarılmış yani 27-16=11 = (B)16 elde edilmiştir.

1110 1011 E B 235 Elde sonraki 6+7=13 e eklenerek 14=(E)16 aşağıya

yazılmıştır. Sonuç heksadesimal olarak EB olur.

Not: Her üç tabandaki sonuçların birbirleriyle uyuştuğunu kontrol edersek;

(1110)2= (E)16 ve (1011)2 =(B)16

(EB)16 = 14.161+11.16

0 = (235)10 olduğundan sonuçlar uyuşmaktadır.

2- 8 haneli(bitlik ) Örnek Bir Çıkarma İşlemi:

Binary Hex Desimal

1000 1100 8 C 140

- 0111 1111 - 7 F - 127

0 D 13

Bu işlemin sonucunu bulabilmek için normal yoldan çıkartma işlemi yapabiliriz.(Bunun için

klasik şekilde Binary’de önce en sağdaki 0 dan 1 çıkarmaya çalışacak, çıkmadığı için bir üst(solundaki)

basamaktan 1 borç alıp bu haneye 2 olarak yansıyan sayıdan 1 çıkarıp işlemlere sol başa doğru devam

edecektik)

Fakat bu tarz çıkartma, borç alarak devam edeceği için toplamaya göre oldukça zahmetli olacaktır.

Mikroişlemci içindeki lojik devreler de işlemin bu şekilde gerçekleşmesi için tasarlanmamıştır. Bu yüzden

gerçekte mikroişlemci içinde çıkartma işlemi, toplamaya çevrilerek yapılır. Bu metod aşağıdaki alt

bölümde tümleyen aritmetiği kullanılarak incelenecektir.

1.3.3. Tümleyen Aritmetiği ile Çıkartma

Çıkartmada tümleyen aritmetiği kullanılması işi oldukça basitleştirmektedir. Zira, ikinci sayının

tabana göre tümleyeni elde edilirse artık çıkarma işlemi toplamaya dönüşmüş olmaktadır ki bütün

mikroişlemciler bu yolu kullanmaktadır.

Buna göre daha önce anlatıldığı gibi örnekteki birinci sayı (1000 1100) aynen bırakılır, üzerinde

herhangi bir işlem yapılmaz !

İkinci sayının ( örnekte 0111 1111) tabana göre tümleyeni bulunur. Yani bu sayı negatifleştirilerek

işlemin toplamaya dönüştürülmesi sağlanır. Zira örn. 45 sayısından 26 sayısını çıkartmakla 45 sayısını (-

26) ile toplamak aynı işlemdir. Burada 26 sayısının tümleyeni (- 26) sayısı olmaktadır.

Ancak, daha önce tümleyen kavramı konusunda verilen örneklerden de bilindiği gibi tümleyen bulma

işlemi de yine çıkartma işlemleri gerektirmektedir. Yani biz çıkartmadan kaçarken karşımıza yine

çıkartma işlemi çıkmaktadır. Bu sebeple yukarıda bahsedilen kolay yol kullanılarak aşağıdaki gibi

çıkartma yapılabilir.

Page 7: A) Kombinezonsal Lojik Devreler (K.L.D.) · Lojik (Sayısal / Mantık) Devreleri genel olarak 3 ana grupta inceleyebiliriz; A) Kombinezonsal Lojik Devreler (K.L.D.): Bu tür sayısal

7

* İkinci sayı olan (0111 1111)2 sayısının tabana göre tümleyeni basit ve kısa olarak iki aşamada

bulunabilir:

1. Önce bu sayıda 1 olan bitler (basamaklar) 0 ; 0 olan bitler ise 1 yapılır.

Böylece sayımız (1000 0000) 2 olacaktır. Bu sayı, ikinci sayının (taban - 1) ‘e göre tümleyenidir.

2. Daha sonra bu sayıya 1 eklediğimizde artık tabana göre tümleyen elde edilmiş olacaktır.

İkinci sayının tabana göre tümleyeni olan (1000 0001)2 sayısı elde edildiğinden artık işlem toplamaya

dönüşmüş olmaktadır. Bu durumda ikinci sayının tabana göre tümleyenini alarak çıkartmayı toplamaya

dönüştürdüğümüze göre işlemin toplamaya çevrilmiş son halini tekrar yazalım:

Binary: 1000 1100 Hex : 8 C

+ 1000 0001 + 8 1

1 0000 1101 1 0 D (1101)2 = (D)16 olduğunu hatırlayınız.

Buradaki sonucun başında bulunan “1” aslında tümleyen aritmetiği kullandığımız için büyük sayıdan

(8C)16 , küçük sayı (81)16 çıkarıldığını (borç olmadığını) göstermektedir. Tersi olsa yani küçükten

büyük sayıyı çıkartmaya çalışsaydık sonucun başında “0 ” olacaktı. Burada çıkartma işleminin neticesi

baştaki “1” dikkate alınmadan (0000 1101)2 = (0D)16 olarak elde edilmiş olur.

1.4. İşaretli Sayılar Kavramı:

Mikrodenetleyicilerde dolayısıyla mikroişlemcilerde işaretli sayıların da kullanılması

gerekmektedir. Örneğin tasarlamak istediğimiz pratik bir devre sırasında (- 5oC) gibi bir sıcaklık değeri

karşımıza çıkabilir. Bu nedenle mikroişlemcide negatif sayıların da temsil edilmesi ve işlenebilmesi

gerekir. Bu da aslında sadece “0” ve “1” lerle işlem yapan mikroişlemcilerde negatifliğin bir şekilde

temsil edilmesi ihtiyacı olduğu anlamına gelir.

1.4.1. İşaretli Sayıların Kullanımı

Bu amaçla genelde “en soldaki bit” sayının işaretini göstermek için ayrılır. Bu bit “0” ise sayı

pozitif, “1” ise negatif kabul edilir. Buna “işaret biti” denilir. (Not: Mikroişlemci hesap yaparken bunu

bilmez. Çünkü bu programcının kafasındaki bir varsayımdır, sayıya bir bakış açısıdır. Yoksa

mikroişlemci için işaretli sayılarla yapılan işlemin işaretsiz sayılarla yapılan işlemlerden farkı yoktur.

Bazı mikroişlemcilerde işaret bitinin değeri bir başka özel bitle belirtilmektedir)

Pozitif Sayılar:

İşaretsiz karşılığı ile aynı şekilde gösterilir. Örnek olarak desimal (+25) sayısını ele alalım; (İkili

tabanda en soldaki basamağın yanındaki nokta, işaret bitini ayırt etmek için kullanılmıştır.)

(+25)10 = (+19)16 = (0.001 1001)2 (Baştaki “0.“ sayının pozitif olduğunu gösteriyor)

Burada (+25)10 işaretli desimal sayısı mikroişlemci içindeki hafızada (19) heksadesimal sayısı

ile temsil edilmektedir. Bir başka ifadeyle işaretsiz pozitif bir sayının [örnekte (25)10 ] mikroişlemcide

gösterimi ile aynı değerde işaretli gösterimi (+25)10 arasında hiçbir fark yoktur. İkisi de hafızada

(0001 1001)2 =(19)16 şeklinde yer alır.

Negatif Sayılar:

Page 8: A) Kombinezonsal Lojik Devreler (K.L.D.) · Lojik (Sayısal / Mantık) Devreleri genel olarak 3 ana grupta inceleyebiliriz; A) Kombinezonsal Lojik Devreler (K.L.D.): Bu tür sayısal

8

Sayının, pozitif karşılığının tabana göre tümleyeni ile temsil edilirler.

Bir pozitif sayı asla, sol baştaki işaret biti 0 yerine 1 konarak negatif yapılamaz !

Yukarıdaki pozitif sayı örneğinde;

(+25)10 = (0.001 1001)2 = (+19)16

olduğunu bulmuştuk. Aynı sayının negatifini, (- 25)10 ‘i bulmaya çalışalım;

(+25)10 = (+19)16 sayısının tabana göre tümleyeni (-25)10 = (-19)16 olacaktır ve daha önce

çıkartma işlemi örneğinde verildiği gibi bunu pratik olarak şu şekilde elde ederiz :

Önce (+25)10 = (+19)16 = (0.001 1001) 2 ikili sayısında 0 yerine 1 ; 1 yerine 0 yazalım.

Karşımıza çıkan bu sayı (taban-1) ‘e göre tümleyen olan (1.110 0110)2 olacaktır .

Bu sayıyı bir arttırdığımızda tabana göre tümleyeni buluruz : (1.110 0111) 2

İşte bu bulduğumuz (1.110 0111)2 sayısı, (+25)10 ‘in tabana göre tümleyeni olan (-25)10 sayısının

mikrodenetleyicideki temsil ediliş biçimidir. Zaten sayının ilk biti (1.) olduğundan sayının negatif olduğu

açıkça anlaşılmaktadır. Burada soldaki ilk bitten (1.) sonra konan nokta, sayıları işaretli olarak düşündüğümüzü

(yorumladığımızı) ifade ediyor. Tekrar ifade edelim ki mikroişlemcide içindeki hesaplamada

işaretli/işaretsiz sayı gösteriliş farkı YOKTUR.

Mikroişlemcinin hafızasında bu (- 25)10 sayısı (1.110 0111)2 = (E7)16 şeklinde temsil

edilecektir. Biz işaretli sayılarla çalışıyorsak mikroişlemcide (E7) sayısını bir sonuç olarak gördüğümüzde

fiziksel cevabın yani (E7) nin tabana göre tümleyeni olan ( -19)16 = (- 25)10 olduğunu bilmemiz

gerekir. (Örnek olarak bu cevap -25

oC şeklinde sıcaklık değerine karşılık gelebilir.)

1.4.2. İşaretli Sayılarla Çeşitli Örnekler:

1) (+60)10 + (+62)10 = (+122)10 olduğunu gösterelim: (İkili tabanda yaparsak)

0.011 1100

+ 0.011 1110

0.111 1010 = (+122)10 elde edilir.

Burada en baştaki (0.) sonucun pozitif olduğunu gösterir. İki pozitif sayının toplamının pozitif olarak

elde edilmesi normal bir sonuçtur.

2) (+60) 10 + (+70) 10 = (+130)10 olduğunu gösterelim:

0.011 1100

+ 0.100 0110

1.000 0010 sonucu elde edilir.

Dikkat edilirse sonucun ilk biti 1 çıktığı için sonuç negatif ( ! ) gözükmektedir. Halbuki matematikte iki

pozitif sayının toplamı daima pozitiftir.

Bu durumda işaretli sayılar gözüyle yapılan bu toplama işleminin sonucunda işaretin, dolayısıyla neticenin

hatalı olarak elde edildiği görülmektedir. O halde işaretli işlemlerde belli bir değerin aşılmaması

hususunda dikkatli olunmalıdır. Bunun nedeni bölüm sonunda açıklanacaktır.

3) (- 60) 10 + ( - 62) 10 = (- 122 )10 olduğunu gösterelim:

Page 9: A) Kombinezonsal Lojik Devreler (K.L.D.) · Lojik (Sayısal / Mantık) Devreleri genel olarak 3 ana grupta inceleyebiliriz; A) Kombinezonsal Lojik Devreler (K.L.D.): Bu tür sayısal

9

(+60) 10 = (0.011 1100)2 olduğu önceki örnekten bilindiğine göre buna 2 eklersek pratik

yoldan (+62) 10 = (0.011 1110)2 sayısını elde edebiliriz. (Ya da 62 yi ardarda 2 ‘ye böleriz)

Şimdi bu sayıların negatif karşılıklarını bulmak için tabana göre tümleyenlerini alırsak;

(+60) 10 = (0.011 1100)2 (Önce 0 yerine 1, 1 yerine 0 koyalım)

=> (1.100 0011) 2 ( Bu sayıya da 1 eklersek )

(- 60)10 = (1.100 0100) 2 bulunur. (Bir üstteki sayıda sağ dörtlü 0011 yani 3 idi,1 ekleyince

0100=4 oldu)

Benzer şekilde (+62) 10 = (0.011 1110)2 için tümleyen işlemi yaparsak;

( - 62) 10 = (1.100 0010) 2 elde edilir. Şimdi bu negatif sayıları toplayalım:

1.100 0100

+ 1.100 0010

1.000 0110 sonucu baştaki 1. dikkate alınıca negatif olarak bulunur.

Bu ikili tabandaki mikroişlemci sonucu doğrudan 10’lu tabana çevrilirse (-122)10 bulunamaz!

Çünkü Negatif Sayılar konusunda belirtildiği gibi negatif sayılar mikroişlemcide tümleyenleri ile temsil

edildiklerinden önce sonucun tekrar tümleyeni alınarak pozitif 122 bulunur ve aldığımız tümleyenden

dolayı başına “-“ eklenerek gerçek (fiziksel) cevap olan (- 122)10 elde edilecektir.

Bu işlemi yukarıdaki bilgisayar sonucundan hareketle yaparsak; (Tümleyen için yine 0 yerine 1, 1

yerine 0 konup daha sonra 1 eklenmiştir)

1.000 0110 => 0.111 1001 => 0.111 1010 yaparak (+122)10 elde edilir .

Bu son aldığımız tümleyenden dolayı ve yukardaki sonuçta da görüldüğü gibi fiziksel (asıl)

cevap negatiftir yani (-122)10 dir.

4) (-60) 10 + (-70) 10 = (-130) 10 işlemini yine işaretli ve 8 bit olarak yapmaya çalışalım:

(+60)10 = (0.011 1100)2 ve (+70)10 = (0.011 1100) 2 olduğunu önceki örnekten biliyoruz.

Bu iki sayının negatiflerini bulmak için taban`a göre tümleyenini alalım:

1.100 0100 = (C4)16 = (-60)10 ,

1.011 1010 = (BA)16 = (-70 )10 değerlerini buluruz.

Bu sayıları toplarsak( - 130)10 değerini yani gerçek sonucu bulamayacağız, yine sonucun hatalı

olduğunu göreceğiz . (Bunu tümleyen kullanarak işlemi yapıp gösteriniz)

ÖNEMLİ SONUÇ : İşaretli sayılarla yapılan işlemlerde

Page 10: A) Kombinezonsal Lojik Devreler (K.L.D.) · Lojik (Sayısal / Mantık) Devreleri genel olarak 3 ana grupta inceleyebiliriz; A) Kombinezonsal Lojik Devreler (K.L.D.): Bu tür sayısal

10

Sonuç; (–128)10 = (-80)16 ‘den küçük ( desimal olarak -129, -130... gibi)

ya da (+127)10 = (+7F)16 ‘den büyük (desimal olarak +129, +130... gibi) ise ,

bir başka ifade ile sağdaki bitlerden işaret bitine bir etki gelmiş ise sonucun işareti, dolayısıyla sonuç

hatalı olacaktır.

İşaretli işlemlerde doğru netice bulmak için sonucun desimal karşılığı (-128)10 ‘den küçük ya

da (+127)10 ‘den büyük olmamalıdır. Böyle durumda 16 bit olarak işlem ve programlama yapılmalıdır.

16 bit toplama konusu ilerde incelenecektir.

2. BÖLÜM – GENEL BAKIŞ ve PIC

2.1. Mikroişlemci (Mikroprosesör) Nedir?

CPU (Merkezi İşlem Birimi) olarak da adlandırılır. Bir bilgisayar programının yapmak istediği

işlemleri icra eder, yerine getirir. CPU, hafızada bulunan komutları sırasıyla ile işler. Bu işleme,

komutun hafızadan alınıp getirilmesi (Fetch), kodunun çözülmesi (decode) ve işlemin yerine getirilmesi

(Execute) gibi aşamaları gerektirir. Merkezi İşlem Birimleri (CPU) Kişisel Bilgisayarlarda (PC)

kullanıldıkları gibi , sanayi tezgahları, ev aletleri ve cep telefonları gibi kontrol gereken birçok alanda da

kullanılırlar. Ancak Mikroişlemciler tek başına çalışamazlar. İhtiyaç duydukları bazı ilave elemanlar

vardır. Bu elemanlar temel olarak ;

1 ) Giriş ( Input ) Ünitesi

2 ) Çıkış (Output ) Ünitesi

3 ) Hafıza (Memory ) Ünitesi ‘dir.

Bu elemanlar CPU dışında olduklarından aralarındaki iletişimi Veri Yolu (Data Bus) ve Adres

Yolu (Address Bus) ile Kontrol hatları (Control Lines) denilen lojik iletim hatları sağlar. Intel, AMD,

Cyrix mikroişlemci üreticilerinden bazılarıdır. Şu anda ayrı olarak mikroişlemcilerin sadece kişisel

bilgisayarlarda PC’lerde kullanıldığını söylersek pek yanlış olmaz. Kontrol işlemlerinde, sanayide,

haberleşmede CPU ile birlikte yukarıda sözü edilen ek elemanları da içinde bulunduran

mikrodenetleyiciler (mikrokontrolörler) tercih edilir.

2.2. Mikrodenetleyici (Mikrokontrolör) Nedir?

Bir bilgisayar içinde bulunması gereken Hafıza , Giriş/Çıkış ünitesi gibi elemanların CPU ile

birlikte tek bir entegre (chip) içerisinde üretilmiş haline Mikrodenetleyici (Mikrokontrolör) denir.

Çevre üniteleri hariç olmak üzere CPU, kalıcı ve uçucu Hafızalar ile Giriş/Çıkış ünitelerinin hepsi bir

mikrodenetleyiciyi oluşturur. Böylece hem yer ve enerji tasarrufu yapılıp maliyet düşürülürken hem de

tasarım kolaylaştırılmış ve programlama işlemi basitleştirilmiş olur.

Aşağıdaki şekilde bir mikrodenetleyicinin genel bir yapısı verilmiştir.

Bir Mikrodenetleyicinin Basit Yapısı :

Page 11: A) Kombinezonsal Lojik Devreler (K.L.D.) · Lojik (Sayısal / Mantık) Devreleri genel olarak 3 ana grupta inceleyebiliriz; A) Kombinezonsal Lojik Devreler (K.L.D.): Bu tür sayısal

11

Günümüzde mikrodenetleyiciler otomobillerden kameralara , cep telefonlarından oyuncaklara

kadar sayılamayacak kadar pekçok alanda kullanılır. Mikrodenetleyiciler birçok firma tarafından

üretilmektedir. Microchip , Arm, Intel , Motorola , SGS Thomson, Hitachi gibi …

Her üreticinin en az birkaç mikrodenetleyicisi vardır. Mesela , Microchip firması 12C508 , 16C84

, 16F84 ve 16F877 gibi çok sayıda farklı mikrodenetleyicilere sahiptir ve bunlar hemen, hemen aynı

komutlarla programlanırlar. Mikrodenetleyici adlarında bulunan harfler/rakamlar aynı aile içinde farklı

özelliklere sahip (hafıza yapısı ve miktarı, hız gibi) elemanları ifade eder. Bir uygulama yapmadan önce

hangi firmanın, hangi numaralı mikrodenetleyicisinin kullanılacağı tespit edilmelidir. Bunun için Katalog

(Data sheet) adı verilen kaynaklardan ya da internetteki ilgili sitelerden faydalanılabilir.

2.3. Bir Mikrodenetleyici İçinde Bulunan Temel Özellikler :

Çok farklı özelliklere sahip mikrodenetleyiciler bulunmakla birlikte bir mikrodenetleyicide

bulunan en temel (ortak) özellikler aşağıdaki gibi sıralanabilir.

1 ) Programlanabilir Dijital (Sayısal) Girişler / Çıkışlar

2 ) Programlanabilir Analog Girişler

3 ) Seri Girişler / Çıkışlar

4 ) Darbe (Pals) – PWM (Darbe genişlik modulasyonu) işareti Çıkışları

5 ) Harici (İlave) hafıza bağlanabilme

6 ) Dahili Program hafızası seçenekleri ( ROM , PROM, EPROM , Flash gibi )

7) Zamanlayıcı , Sayıcı ve Kesme gibi özellikler.

Bu özelliklerin yanısıra çok sayıda farklı özelliklere sahip mikrodenetleyiciler bulunsa da yukarıda

belirtilenler genellikle bulunması istenen zorunlu özellikler olarak sayılabilir.

2.4. Mikrodenetleyici Seçimi

Mikrodenetleyici seçerken öncelikle uygulama ihtiyacımızın tamamını karşılamasına sonra da

fiyatına bakarız. Ayrıca yazılım ( program ) desteğinin ve araçlarının (derleyici, simulatör , emulatör

v.s.) bulunup bulunmadığına bunların ücretli olup olmadığına dikkat ederiz. Yazılı yayınlarda ve internette

bol miktarda uygulama programları bulunabilmesi de bize örnek olması açısından faydalıdır. Sayılan

özellikler göz önüne alınırsa (şu an için) Microchip firması tarafından üretilen kısaca PIC olarak ifade

edilen mikrodenetleyicilerin kullanılması oldukça avantajlı gözükmektedir.

2.5. PIC Mikrodenetleyicilere ve Programlanmasına Genel Bakış

PIC İngilizce’de “Çevre Üniteleri Kontrol edici Arabirim” anlamı taşıyan kelimelerin baş

harflerinden oluşmuştur. PIC’in temel ve basit birçok özelliklerini içeren PIC16F84 ‘ün incelenmesi

başlangıç için daha yararlı olacaktır. Bu mikrodenetleyicide program hafızası Flash tipidir. Ve elektrik

kesilse bile içlerindeki bir defa yüklenmiş program silinmemektedir. Yeni başlayanlar ve araştırma

yapanlar için kolayca yazılıp silinebilen özelliğe sahip olan Flash Program Hafızalı PIC ‘ler bu açıdan

Page 12: A) Kombinezonsal Lojik Devreler (K.L.D.) · Lojik (Sayısal / Mantık) Devreleri genel olarak 3 ana grupta inceleyebiliriz; A) Kombinezonsal Lojik Devreler (K.L.D.): Bu tür sayısal

12

büyük kolaylık sağlamaktadır. Program hafızası EPROM olanlar da elektriksel olarak yazılmakta ise de

programı silmek için üzerinde bulunan penceresinden 10 -15 dakika UV (Ultraviole) ışını uygulamak

gerekir. Bu notlarda PIC16F84 için öğrenilenler büyük ölçüde PIC 16/17 ailesinin tamamı için de

geçerlidir.

2.5.1. PIC Mikrodenetleyicilerin Avantajları :

1 ) Destek Yazılımları internetten ücretsiz sağlanır.

2 ) Çok yaygın ve ucuzdur. Hem profesyonel hem de amatör kullanıma uygundur.

3) İnternette ve kitap/dergilerde çok sayıda örnek programlar mevcuttur.

4) Çok az ve basit birkaç elemanlarla ( birkaç direnç , kondansatör ) donanımları kurulabilir.

5 ) Komut sayısı az ve kullanımı basittir.

6 ) Daha üst seviye diller için (PIC C, CCS, PicBasic gibi) Derleyiciler’e (compiler) sahiptir.

7) Ayrıca PIC ‘lerdeki BUS (Lojik yollar) yapısı PIC ‘lerin RISC işlemci olarak

tanıtılmasını dolayısıyla diğer mikroişlemcilere göre hızlarının fazla olmasını sağlar.

2.5.2. Bir PIC Programlamak İçin Enaz (Asgari) Gerekenler :

1) Bir PC ( Kişisel Bilgisayar )

2) Bir metin editörü (Not defteri gibi) kullanmayı bilmek

3) PIC Assembler (derleme) programına ( MPASM, MPLAB gibi ) sahip olmak

4) PIC programını entegreye yüklemek (programlamak) için gerekli Programlayıcı donanım ve

yazılımına sahip olmak

5) Kullanılacak PIC mikrodenetleyicisini edinmek

6) Programlamadan sonra devremizi çalıştırmak için bir DC güç kaynağı , direnç-kondansatör

kristal gibi birkaç elektronik eleman, breadboard (deneme kartı), ölçü aletine de sahip olmak

gerekir.

2.5.3. Programlayıcı Donanımı Ve Yazılımı

Makine diline çevrilmiş icra edilebilir programın (*.hex uzantılı dosya) PIC ‘e yüklenmesi için

bir “Programlayıcı” ya ihtiyaç vardır. Piyasada özel bir mikrodenetleyiciyi yada ailelerini programlayan

programlayıcılar bulunduğu gibi her tür mikrodenetleyici ve hafızayı programlayan Üniversal

Programlayıcılar da vardır. Bunlar yazılımları ile satıldıkları gibi bu yazılımları (sürücüleri) yeni

mikrodenetleyiciler piyasaya çıktıkça internetten yüklenmekte ve güncellenebilmektedir.

PIC için MPASMwin ya da MPLAB tarafından derlenerek elde edilen (hex) uzantılı bu dosyanın

PIC ‘e yazılması için programlayıcı ile birlikte her zaman bir de yazılıma ihtiyaç olduğundan önce bu

yazılım PC’ye yüklenmeli ve programlayıcı özelliğine göre PC’ye USB yada RS232 arabirimi üzerinden

bağlandıktan sonra programlamaya başlanmalıdır.

2.5.5. PIC Mikrodenetleyicilerin Türleri ve Özellikleri

Microchip firması tarafından üretilen farklı PIC grupları (aileler) vardır. Bu aile isimleri verilirken

kelime boyu (komut kelimesi de denen bu kavram ilerde açıklanacaktır.) dikkate alınmıştır. Ancak

program yazılırken aynı komutlar kullanılsa bile bu komutların program hafızasında bulunan makine dili

(heksadesimal) karşılıkları farklı kelime boylarında olabilir. Mesela ;

PIC 12CXXX / PIC 12FXXX ailesi 12 ya da 14 bit,

PIC 16C5XX ailesi 12 bit,

Page 13: A) Kombinezonsal Lojik Devreler (K.L.D.) · Lojik (Sayısal / Mantık) Devreleri genel olarak 3 ana grupta inceleyebiliriz; A) Kombinezonsal Lojik Devreler (K.L.D.): Bu tür sayısal

13

PIC 16CXXX / PIC 16FXXX ailesi 14 bit,

PIC 17CXXX / PIC 18FXXX ailesi 16 bit kelime boyuna sahiptirler.

Biz programcı olarak bu kelime boyları ile fazla ilgilenmeyiz . Bizim için seçtiğimiz PIC ‘in

komutlarının görevlerini , kullanma kural ve özelliklerini bilmek yeterlidir. Bu özelliklerden kasıt, PIC ‘in

komutları ile kullanım formatları, hafıza tipi ve miktarı, giriş/çıkış (I/O) portu (ucu) sayısı , analog giriş

kabul edip etmemesi v.s. gibi özelliklerdir. Bunları kataloglardan ve www.microchip.com sitesi ile farklı

sitelerden elde etmek mümkündür.

2.6. PIC Mikrodenetleyicilerin Hafıza Yapısı

Bir PIC içersinde temel olarak iki tür hafıza bulunur :

Program Hafızası

Veri Hafızası

2.6.1. Program Hafızası Türleri:

Farklı özelliklerde “Program Hafızalarına” sahip PIC ‘ler mevcuttur. Bunlardan başlıcaları

ROM,PROM, EPROM, Flash olarak sayılabilir. Bu hafızalarda normal program komutları heksadesimal

biçimde o PIC’e özgü kelime boyuna sahip olarak yer alır. Program hafızaları her zaman kalıcı bir

hafızadır. Hangi türde PIC kullanılacağı uygulama ve üretim miktarları dikkate alınarak belirlenir.

En çok kullanılan program hafızası türleri :

ROM : Sadece okunabilir hafıza olarak bilinir. Bu tip program hafızaları genellikle fabrikasyon

olarak bir kere yazılırlar. Ucuzdurlar. Ancak çok sayıda programlanmışlarsa ve programda hata

olduğu sonradan anlaşılırsa üretilen entegrelerin atılmasını gerektir. Örn: PIC 16CR84 gibi.

PROM : ROM’a benzer olup fabrika yerine kullanıcı tarafından bir kere programlanırlar. Daha

sonra değiştirilemezler. ROM’a göre biraz daha pahalıdırlar. OTP olarak da adlandırılırlar.

EPROM : Elektriksel olarak kullanıcı tarafından programlanabilirler. Hafıza hücrelerine uygun

elektrik işaretleri ile ( genellikle besleme gerilimlerinin üzerinde bir gerilimle) program kaydı

yapılır. Elektrik kesilse de program silinmez. Silmek ve yenisini yazmak için ultraviole (UV)

ışınının belirli bir süre penceresinden uygulanması lazımdır.Programlama yapıldıktan sonra

EPROM’un silinmemesi için pencereli olanların pencereleri ışık geçirmeyen bantla kapatılır. Örn:

PIC16C74 pencereli EPROM tipi bir PIC ‘dir.

FLASH : Düşük besleme gerilimi ile hem programlanıp hem de UV ışınına gerek kalmadan

elektriksel olarak silinebilir tiptir. Uygulama geliştirme (deneme) maksatları için elverişlidir.

Dezavantajı hafızaya erişim (okuma/yazma) hızları EPROM ‘lara göre düşüktür. Örn: 16F84 bu

tip hafızaya sahiptir.

2.6.2. PIC16F84 ‘de Program Hafızasının Yapısı ve Haritası :

Laboratuarda uygulanacak PIC16F877 ‘den önce kendimize daha basit bir örnek olarak

PIC16F84 mikrodenetleyicisini inceleyeceğiz. Seçtiğimiz PIC16F84 de 1K word’luk (kelime)

program hafızası vardır. Her bir hafıza hücresi içerisine 14 bit uzunluğundaki (=kelime boyu) program

komutları saklanır. Bunların her birine “ Komut Kelimesi “ ya da kısaca “Komut” denir. Program

Page 14: A) Kombinezonsal Lojik Devreler (K.L.D.) · Lojik (Sayısal / Mantık) Devreleri genel olarak 3 ana grupta inceleyebiliriz; A) Kombinezonsal Lojik Devreler (K.L.D.): Bu tür sayısal

14

hafızası Flash tipte olup program çalışması esnasında sadece okunabilir. PIC’in beslemesi kesilince

silinmez.

PIC16F84 için Program Hafıza Haritasını Çizelim :

Program hafızasında sadece assembly komutlarının heksadesimal (hex) karşılıkları

saklanır.Yukarıdaki haritada “İçeriği” şeklinde ifade edilen komutlar PIC16F84 için 14 bittir yani 14 bit

kelime uzunluğundadır. Ancak toplam adres ( 210

= 1024 ) olmasına rağmen Program hafıza haritasında

son adresin (1023)10 = (3FF)16 olma sebebi ilk adresin sıfırdan (000)16 başlamasıdır. İlk adres (001) 16 den

başlasaydı son adres ( 1024 )10 =(400)16 olacaktı.

2.6.3. PIC16F84 ‘de Veri (Data) Hafızası :

Her PIC ‘de bulunan diğer bir hafıza türüdür. Bu hafıza genellikle RAM türü Geçici Bilgi

Depolama alanıdır. Ayrıca PIC16F84 ’de EEPROM denilen 64 byte’lık kalıcı veri hafızası türü de veri

saklama amaçlı kullanılır. Ancak bu hafızanın kullanılması daha ileri programlama bilgisi

gerektirmektedir.

Aşağıda incelenecek “File Registerleri” de (STATUS, PORTA,TRISA gibi) RAM tipi Veri

Hafızasında yer alırlar. Bu sebeple PIC’in enerjisi kesildiğinde burada bulunan veriler silinir. Enerji

verildiğinde hangi registerlerin rastgele ya da hangi belirli değerleri alacağı Veri Hafızasına ait dağıtılan

Özel Fonksiyon Registerleri tablosundan görülebilir. Buna o registere ait Power-on Reset değeri denir.

PIC16F84 ‘de Veri (Data) Hafıza Yapısı ve Haritası ve Banklar

Dersimiz için örnek aldığımız PIC16F84 ‘ün (0x00 … 0x4F) adres aralığında toplam ( 50 )16 =

(80)10 adet 8 bit uzunluğunda veri (data) hafıza adresi vardır. Bunların bir kısmı Özel Fonksiyon

Registerleri denilen ve yine 8 bit uzunluğunda olan lojik bilgi saklayıcılara (register) ayrılmıştır. Bu Özel

Fonksiyon Registerleri dışında kalan hafıza alanları Genel Veri saklama alanı olarak kullanılabilir.

Mesela, 5 + 3 = 8 işleminde 5 , 3 , 8 sayıları (verileri) 8 bit uzunluğunda olduğu için 05 , 03 , 08

şeklinde buraya saklanabilir. İlerde bu konular daha ayrıntılı incelenecektir.

(NOT: Aşağıdaki tabloda “0x” kendinden sonra gelen sayının heksadesimal olduğunu belirtir, örn: 0x4F

= (4F)16 = h’4F’ aynı sayıların farklı gösteriliş biçimleridir.)

16F84 için Veri (Data) Hafızası Register Haritası :

Page 15: A) Kombinezonsal Lojik Devreler (K.L.D.) · Lojik (Sayısal / Mantık) Devreleri genel olarak 3 ana grupta inceleyebiliriz; A) Kombinezonsal Lojik Devreler (K.L.D.): Bu tür sayısal

15

Yukarıdaki Özel Fonksiyon Registerleri ve Genel veri depolama alanı (taralı alan) programın

çalışması esnasında kullanılan değişkenleri geçici olarak saklamak için kullandığımız veri alanlarıdır.

Ayrıca haritada gösterilmeyen ve Bank 0 bulunan 0x50 den 0x7F’e kadar olan alan boştur ve

rezerve olarak ayrılmıştır. Benzer şekilde Bank 1 için de 0xD0 ile 0x7F aralığı boştur. Bu tablodaki veri

alanları hafızanın tipine dayanarak RAM hafıza olarak da adlandırıldığını yeniden hatırlayalım.

PIC 16F84 ün Veri (RAM) hafızası 2 Sayfadan (Bank) meydana gelir:

Bank 0 ‘a ait adresler 0x00 – 0x4F

Bank 1 ’e ait adresler 0x80 – 0xCF adres aralığındadır.

Bir Bank’ın içindeki herhangibir registeri ( Bank0 veya Bank1 ) kullanabilmek için o Bank’a

geçmek gerekir. İlk enerji verildiğinde PIC “Bank 0” da açılır. Yukarıda kısmî olarak verilen Register haritası incelenirse bazı Özel Fonksiyon Registerlerinin

her iki bankta ortak olduğu görülür. (IND,PCL ,STATUS , FSR gibi…) Dolayısıyla böyle bir registere

programlama sırasında her iki bankta iken de (bank değiştirmek gerekmeksizin) erişilebilir.

Örnek olarak STATUS’un bulunduğu 0x03 adresine yazılan bir veriyi , 0x83 adresinden okumak

mümkündür.

PIC16F84 için Bank 0‘de [0x00 ….. 0x0B] adresleri arası özel fonksiyon registerlerine

ayrılmıştır. Benzer şekilde Bank 1 ‘de [0x80 …. 0x8B] arası yine özel fonksiyon registerlerine tahsis

edilmiştir.

Ayrıca RAM Genel Veri saklama alanları olarak adlandırılan (0x0C - 0x4F) adres aralığı ile

(0x8C - 0xCF) adres aralığı yine birbirlerinin kopyasıdır. Örneğin 0x1B adresi ile 0x9B adresleri

gerçekte aynı verileri içermektedir (Ayna Özelliği). Bir başka ifadeyle burada otomatik kopyalama işlemi

söz konusudur.

Bank değiştirme işlemi programlama sırasında tekrar incelenecektir.

2.6.4. Özel Bir Register ( W : Akümülatör )

Akümülatör PIC16F84 ‘de Veri Hafızası Register haritasında görülmemesine rağmen sıkça

kullanılan ve “Geçici Depolama Registeri” de denebilecek bir registerdir. 8 bit uzunluğundadır. Diğer

File Registerlerinden veri okur, yazarken bu W registerinden faydalanırız. Ayrıca registerler arası veri

kopyalama ile tüm aritmetik işlemler ve bazı atama işlemleri için bu W registerini kullanmak şarttır.

Meselâ ; iki register (PORTA ve PORTB gibi) içindeki verileri toplamak istersek bunlardan birinin W ‘ye

kaydedilmiş olması gerekir. (05) ile (03) ü toplamak için önce (05)’i örn. PORTA ya, (03)’ü de W ‘ye

yazmak gerekir. Daha sonra toplama komutu ile sonuç 08 olarak PORTB de elde edilebilir.

Page 16: A) Kombinezonsal Lojik Devreler (K.L.D.) · Lojik (Sayısal / Mantık) Devreleri genel olarak 3 ana grupta inceleyebiliriz; A) Kombinezonsal Lojik Devreler (K.L.D.): Bu tür sayısal

16

Not: Bu işlemlerin hangi komutlarla ve nasıl yapılacağı tablo halinde verilen Assembly

komutları, özellikleri ve kullanımı ile daha iyi anlaşılacaktır.

2.7. PIC16F84’ ün Bacak (pin) Yapısı ve Portları

PIC16F84 mikrodenetleyicisi 18 bacağa (pin) sahiptir. Şekilde görüldüğü gibi VDD ( + ) , VSS ( - )

besleme uçlarıdır. En ideal besleme gerilimi +5V olsa da gerçekte PIC, (+2V) .... (+6V) arası çalışır.

RAx ve RBx ile ifade edilen portlardan dışarı alınan akım yeterli değilse transistor veya röle kullanılarak

akım arttırılabilir. Bütün CMOS Lojik entegrelerde olduğu gibi burada da kullanılmayan PORT girişleri

+5V (Lojik 1) a bağlanmalıdır. Asla boşta bırakılmamalıdır. Portlar ve besleme uçları dışında saat

işaretinin üretilmesi ya da dışarıdan başka bir kaynaktan uygulanması için kullanılan OSC1 ve OSC2

uçları vardır. MCLR ucu ise Reset işlemi için kullanılır. RA4 ve RB0 bitleri farklı amaçla da

kullanılabilmektedirler.

CMOS olarak üretilen ve Flash tipi hafızaya sahip PIC16F84 ‘de dışarıdan uygulanan CLK (saat)

işareti kesilir ve tekrar uygulanırsa program kaldığı yerden devam eder.

2.8. PIC16F84 ‘de Port Çıkış İken Maksimum Akımlar :

PIC16F84 ‘de bir PORT’a ait olan bir bit ya Giriş ya da Çıkış olarak programlanarak kullanılır.

PORT biti çıkış olarak kullanıldığı zaman iki tür akım söz konusudur. PORT’dan içeri çekilebilen (sink)

ve PORT’tan dışarı alınabilen (source) akımları. Bu durumlardaki maksimum akım değerleri hiçbir

zaman aşılmamalıdır. Bu değerler seri bir direnç üzerinden bir LED’i rahatlıkla sürebilecek seviyededir.

Sink Akımı : (+5 volt) beslemeden PORT’un içine doğru akan akımdır. Bu durumda PORT’dan

içeri akacak maksimum akım 25 mA dir. PORT’tan içeri daha fazla akıtılan akım PIC ‘in

bozulmasına sebep olabilir. Bu tür bağlantıda ancak PORT biti = (Lojik) 0 yapıldığında LED

yanacaktır.

Page 17: A) Kombinezonsal Lojik Devreler (K.L.D.) · Lojik (Sayısal / Mantık) Devreleri genel olarak 3 ana grupta inceleyebiliriz; A) Kombinezonsal Lojik Devreler (K.L.D.): Bu tür sayısal

17

Source Akımı : PORT’un içinden toprağa doğru akan akımdır. Bu durumda akacak

maksimum akım 20 mA dir. Yine PORT’tan dışarı bu değerden fazla akım çekilirse PIC

bozulabilir. Bu tür bağlantıda PORT biti = (Lojik)1 yapıldığında LED yanacaktır

2.9. Osilatör ( Saat / Clock ) Devresi

PIC ‘in program hafızasında bulunan komutların çalışması ;

dalga şeklindeki kare dalga ( saat/clock sinyali ) ile olur.

PIC’in çalışabilmesi için gerekli bu işaret ya dışarıdan bir osilatör kaynak üzerinden uygulanır ya

da ilgili bacaklara bazı elemanlar bağlanarak PIC içersinden üretilmesi sağlanır. OSC1/ CLK IN denilen

PIC16F84’ün 16 nolu bacağı, dışarıdan kare dalganın uygulanabileceği yerdir PIC’e kristal/rezonatör/RC

bağlandığı zaman bu sinyal PIC’in içerden üretilir. Bu durumda dışarıdan kare dalga (clock) uygulamaya

gerek kalmaz.

PIC 16F84 ‘de en çok kullanılan osilatör tipleri şunlardır :

1 ) RC Tipi ( Direnç / Kondansatör )

2 ) XT Tipi ( Kristal veya Seramik Rezonatör )

3 ) HS Tipi ( Yüksek Hızlı Kristal / Seramik Rezonatör )

4 ) LP Tipi ( Düşük Frekanslı Kristal )

Osilatör tipi komut olarak veya programlama esnasında belirtilmelidir. Bu osilatör yapılarından

sık kullanılan ikisinin tipik bağlantıları aşağıda gösterilmiştir.

1) RC Tipi Bağlantı : Bu amaçla kullanılan tipik bağlantı şöyledir. Hassas zamanlama

gerektirmeyen tasarımlar için elverişlidir.

2) XT, HS, LS Tipi Bağlantı : Bu bağlantılarda her iki OSC bacağı kullanılır. C1 ve C2

değerleri 15-22 pF civarında seçilebilir.

Page 18: A) Kombinezonsal Lojik Devreler (K.L.D.) · Lojik (Sayısal / Mantık) Devreleri genel olarak 3 ana grupta inceleyebiliriz; A) Kombinezonsal Lojik Devreler (K.L.D.): Bu tür sayısal

18

2.10. Reset ( ) Bacağı ve Devresi

Program herhangi bir nedenle kilitlenirse ya da programı yeniden (baştan) çalıştırmak istersek

dışardan PIC ‘i Reset yapmamız gerekir. Aslında PIC ’e başlangıçta uygulanan besleme gerilimi belirli bir

seviyeye ulaşınca programı başlatan bir RESET devresi ( Power-on–reset ) PIC’in içinde zaten vardır.

Ayrıca PIC16F84 ‘de RESET fonksiyonu gören 4 nolu bacakta ucu vardır. Master Clear (Ana

Silme /Başlatma) kelimelerinden oluşturulmuş ucu ile lojik resetleme gerçekleşir.. Yani,

Resetleme işlemi için bu girişe önce kısa bir süre lojik 0 verilmeli, daha sonra lojik 1 uygulayarak ,

programın enerji uygulandığı andaki duruma (başa) dönüp tekrar başlaması sağlanmalıdır. Bunun için

aşağıdaki gibi tipik bir Reset devresi kullanılabilir.

3. BÖLÜM - PIC16F84 ve ASSEMBLY DİLİ PROGRAMI

Biz programlarımızı PIC16F84 ‘ye ait 35 farklı komuttan oluşan assembly programlama dili

ile yazacağız. (Not: Bu komutlar Lab. da incelenecek 40 bacaklı PIC16F877 için de geçerlidir) Basit

bir metin editöründe (not defteri gibi) yazılacak olan program ( *.asm = asm uzantılı text dosyası )

PIC’in çalıştırabileceği hale dönüştürülmelidir (derlenmelidir). Bu işlem PIC için en basit olarak

MPASM denilen bir Assembler derleme programı ile yapılmakta ve sonuçta ( *. hex ) uzantılı ve icra

edilebilir bir dosya elde edilmektedir. Makine Dili de denilen bu program artık PIC ’e yüklenmeye

(kaydedilmeye) hazırdır. Eğer MPASM, derleme sonrasında hata mesajları vermişse bunların (* .asm )

dosyası üzerinde düzeltilmesi ve tekrar derlenmesi gerekir. MPLAB derleyici programı da MPASM ile

benzer işi görmekle birlikte simülasyon imkanı veren bazı ilave özellikler içermektedir.

3.1. PIC16F84 Assembly Dili

Bir metin editöründe assembly dili kuralları ile yazılan assembly komutlarını ( hex ) kodlara

çevirmek (derlemek) için en basit PIC assembler programı olarak MPASM’nin kullanılabileceği daha

önce belirtilmişti. Assembly dili aslında yapılacak işlerin sırasıyla , komutlar halinde yazılmasından başka

bir şey değildir. Komutlar ise İngilizce dilindeki karşılıklarının baş harflerinin birleşmesinden meydana

gelir ve tablo halinde verilmiştir.

Page 19: A) Kombinezonsal Lojik Devreler (K.L.D.) · Lojik (Sayısal / Mantık) Devreleri genel olarak 3 ana grupta inceleyebiliriz; A) Kombinezonsal Lojik Devreler (K.L.D.): Bu tür sayısal

19

Assembly Dilinde Program Yazarken Dikkat Edilecek hususlar:

1) Noktalı Virgül ( ; ) : Bir satırın başına (;) konursa o satır ( hex ) koda dönüştürülmez. Bu satır

sadece bilgi amaçlıdır. Daha sonra programı değiştirir ya da geliştirirken hatırlamak istediklerimizi (;) den

sonra yazabiliriz. Bir komuttan sonra da (;) konarak bundan sonra açıklama yazmak mümkündür.

2) Program Bölümleri : Assembly programının da Başlık , Atama , Program ve Sonuç

bölümleri vardır. Editör önce sanal olarak 3 kolona bölünür.

Bunlar Etiket, Komut, Adres(ya da Data) olarak sıralanabilir. Örnek komutlar üzerinde

inceleyelim.

1)Etiket 2)Komut 3)Adres (yada Data)

Eğer bu üç kolona yazarken sağa / sola kayma yapılırsa derleme sırasında MPASM ‘den

uyarı (warning) alınır. Oysa düzenli (3 kolona göre) yazılmış , noktalı virgüllerle (;) ile gerekli

açıklamalar yapılmış programlar anlaşılır , kalıcı ve gelişmelere açık olacaktır.

3) Etiketlerin Özellikleri : Birinci kolonda yer alan Etiketler PIC hafızasındaki bir adresin

atandığı ve hatırlatmayı kolaylaştıran kelimelerdir. Mesela 16F84 de PORTB nin 0x06 adresinde olduğu

belli olduğuna göre (bknz. Özel Fonksiyon Registerleri tablosu) her sefer 0x06 yı hatırlamak ve

yazmaktan kurtulmak için ( başlangıçta bir kere )

PORTB EQU 0x06

komutu yazarak 0x06 yerine PORT B kullanmaya hak kazanırız. ( EQU eşitleme, atama demektir).

Ayrıca tarafımızdan adres atanmayan etiketler de vardır. BASLA , DONGU gibi….

GOTO DONGU ; DONGU etiketine git

komutu etiketi DONGU olan satıra ( komuta ) gitmeyi sağlar. Etiketleri kullanırken ; 1. kolona yazmaya ,

bir harfle başlamaya , Türkçe karakter kullanmamaya (DÖNGÜ değil DONGU), küçük / büyük harf

duyarlılığına ( DONGU yerine başka yerde dongu yazılmaz ) dikkat edilmelidir.

Page 20: A) Kombinezonsal Lojik Devreler (K.L.D.) · Lojik (Sayısal / Mantık) Devreleri genel olarak 3 ana grupta inceleyebiliriz; A) Kombinezonsal Lojik Devreler (K.L.D.): Bu tür sayısal

20

3.2. PIC16F84’de Assembly Dili Komutları

PIC 16F84 de toplam 35 komut vardır. Bu komutlar farklı şekillerde guruplandırılabilirse de biz

PIC komutlarını 4 ana grupta toplayarak inceleyeceğiz :

1 ) Byte Yönlendirmeli Komutlar

2 ) Bit Yönlendirmeli Komutlar

3 ) Sabitle Çalışan Komutlar

4 ) Kontrol Komutları

Komutlar yazılırken bazı kısaltma harfleri kullanılır. Bunlar ;

f : File register (Veri hafızasında bir adres ya da etiket )

d : Destination ( Hedef, komut sonucunun gönderildiği yer )

d = W ise ( sonuç W registerine kaydedilir )

d = F ise ( sonuç komutta belirtilen File registerine kaydedilir )

k : Sabit veya adres etiketi

b : Bit veya Binary sayı ( Örn :b’00001111‘ ) ifade eder.

d : Desimal sayı ifade eder ( Örn :d’18’ gibi… )

h : Heksadesimal sayı ( Örn : h’4F’ gibi… ) ifade eder

Şimdi bu komut gruplarını ve formatlarını (kullanılış biçimlerini) örneklerle açıklayalım:

1 ) Byte Yönlendirmeli Komutlar : Bir bayt (register) üzerinde işlem yapan komut türüdür.

Örnekler :

MOVF 0x03 ,W ; 0x03 adresinin içeriğini W (Akümülatör ) ‘nin içine kopyala.

MOVF PORTA ,W ; PORTA nın içeriğini W nin içine kopyala.

MOVF STATUS ,W ; STATUS registerini W nin içine kopyala.

2 ) Bit Yönlendirmeli Komutlar : Bir register yada adresinde bulunan bitlerden sadece biri

üzerinde işlem yapan komutlar bu gruba girer.

Page 21: A) Kombinezonsal Lojik Devreler (K.L.D.) · Lojik (Sayısal / Mantık) Devreleri genel olarak 3 ana grupta inceleyebiliriz; A) Kombinezonsal Lojik Devreler (K.L.D.): Bu tür sayısal

21

Örnekler :

BCF 0x03 , 5 ; 0x03 adresindeki registerin (STATUS’un) 5. bitini 0 yap.

BSF 0x05 , 3 ; 0x05 adresinde bulunan PORTA nın 3. bitini 1 yap.

BCF PORTB , 3 ; PORTB nin 3. bitini 0 yap

3 ) Sabit İşleyen Komutlar : Bu tür komutlar belli bir sabit sayıyı işler.

Örnekler :

MOVLW 0x2F ; W registerine 2F yazar ( yükler )

MOVLW h’17’ ; W registerine h’17’ yazar ( yükler )

ADDLW b’00011111‘ ; O anda W registerinde bulunan sayıya ( 0001 1111 ) = ( 1F )16 ekler.

4 ) Kontrol Komutları : Program akışını değiştiren komutlar bu tür komutlardır.

Örnekler :

GOTO DONGU ; Program şartsız olarak DONGU etiketli satıra gider.

GOTO BASLA ; Program şartsız olarak BASLA etiketli satıra gider.

CALL GECIKME ; Program GECIKME etiketli altprograma gider.

3.3. Assembly Dilinde Sayı ve Karakter Yazılışları

Assembly dilinde program yazarken sayılar çeşitli formatlarda (biçimlerde) yazılabilir.

Hexadesimal sayılar için:

Atamalarda (EQU komutu gibi) 0x03 , 3 , 03 , 03h , h ‘ 03 ‘ şekillerinden biri kullanılabilir.

Ancak diğer komutlarda 0x03 , h ‘03’ ya da 03 tarzı tercih edilir.

Örnek olarak PORTB ‘ye 06 veri hafızası adresini atamak için ;

PORTB EQU 0x06

6

06

06h

h’06’ şekillerinden herhangi biri yazılabilir.

Ancak atama dışındaki komutlarda örn. W registerine (03) yüklemek için;

MOVLW 0x03 , MOVLW h’03’ , MOVLW 03 biçimlerinden biri yazılır.

Page 22: A) Kombinezonsal Lojik Devreler (K.L.D.) · Lojik (Sayısal / Mantık) Devreleri genel olarak 3 ana grupta inceleyebiliriz; A) Kombinezonsal Lojik Devreler (K.L.D.): Bu tür sayısal

22

(Not: Biz Derslerimizdeki programlarda genellikle h’03’ formatını tercih edeceğiz.)

Binary ( ikili ) sayılar için :

b’0010 0101‘ şeklinde yazılır.

Örn : ( 0010 1100 )2 sayısını W (akümülatör) e yüklemek için gerekli komut ;

MOVLW b’0010110’ şeklinde ikili tabanda yazılabilir.

Desimal sayılar için :

Desimal sayılar ise başına d harfi konup yine tırnak içinde yazılır. d‘18‘ , d’255’ gibi.

Örn : (15)10 sayısını W ye yüklemek için ;

MOVLW d’15’ yazılır.

ASCII karakterler için ;

Tırnak içinde karakterin kendisi yazılır .

Genellikle RETLW komutu ile beraber kullanılır. Örn :

RETLW ‘B’

RETLW ‘X’ gibi komutlar B ve X karakterlerinin ASCII karşılığı olan sayıyı W registerine

yazar ve daha sonra inceleneceği gibi altprogramdan geri gönderir.

3.4. Assembly Dilinde İlk PIC16F84 Programı:

Önce basit bir program yazarak programın yazılma aşamalarını inceleyelim.

Örnek olarak enerji verince PIC16F84 ‘ün PORTB’yi tamamen çıkış yaptıktan sonra 0. ve 2.

bitlerini (RB0, RB2) lojik (1); diğerlerini de Lojik (0) yapan bir program yazalım.

PORTB

Bu durumda (0 0 0 0 0 1 0 1)2 = (05)10 sayısının PORTB ye yüklenmesi gerekecektir.

Elimizdeki File Register tablosunda Özel Fonksiyon Registerlerinde PORTB ‘nin 0x06

adresinde, PORTB ‘yi çıkış olarak yönlendirmek için kullanacağımız TRISB ‘nin 0x86

adresinde ve Bank değiştirmek için kullanacağımız STATUS registerlerinin 0x03 adresinde

olduğunu bulalım.

Bu soru için sadece bu programda ilgileneceğimiz söz konusu 3 registeri adresleriyle

beraber Bank0 ve Bank1 ‘de gösterirsek aşağıdaki şekilde görülecektir.

RB7 RB6 RB5 RB4 RB3 RB2 RB1 RB0

0 0 0 0 0 1 0 1

Page 23: A) Kombinezonsal Lojik Devreler (K.L.D.) · Lojik (Sayısal / Mantık) Devreleri genel olarak 3 ana grupta inceleyebiliriz; A) Kombinezonsal Lojik Devreler (K.L.D.): Bu tür sayısal

23

3.4.1. Bank Değiştirme İşlemi :

Daha önce de belirtildiği gibi herhangi bir file registere ulaşmak için o registerin bulunduğu

Bank’a geçmek şarttır. Burada PORTB den dışarı lojik değerler almak istediğimize göre önce PORTB yi

Çıkış olarak yönlendirmek gerekir. Bunun için de PORTB yi Yönlendirme için TRISB kullanılacaktır.

TRISB, Bank1 de bulunduğu ve PIC’e enerji verildiğinde PIC’in Bank0 ‘dan başladığı hatırlanırsa

Bank1’e geçmemiz gerekir.

16F84 ‘de Veri hafızasındaki Özel Fonksiyon Registerlerinden STATUS Registerinin 5. biti

(RP0) Bank değiştirme için kullanılır. Bir bit yönlerdirmeli Komutla RP0 = 1 yapılırsa BANK 1 ‘e

geçilmiş olacaktır. Program devam ederken tekrar Bank0’a dönmek istersek yine RP0=0 yapılmalıdır.

O halde burada STATUS ‘un 5. bitini (RP0=1) yaparak BANK 1 ‘e geçelim;

(STATUS EQU h’03’ komutu ile önceden atanmış yani tanımlanmış olduğu kabulu ile)

BSF STATUS , 5 ; STATUS 5. biti RP0=1 yapılarak Bank1 ‘e geçilir.

Tersine Bank1 de iken Bank0’a dönülmek istenirse;

BCF STATUS , 5 ; ile de aynı RP0 = 0 yapılarak Bank 0’a geçilebilir

3.4.2. PORTB ‘yi Yönlendirme (Giriş/Çıkış Yapma) İşlemi :

Yönlendirme işlemi için ilgili PORT’a karşılık gelen TRIS registerini belirli bitlerle yüklemek

gerekir.

* Önemli: Bir portu çıkış yapmak için ilgili TRIS registeri bitlerini “0”, giriş yapmak için “1”

yapmak gerekir.

Bu örnekte normal olarak PORTB , TRISB registeri ile yönlendirilecektir. PORTB ‘yi çıkış

yapacağımıza göre TRISB de tüm bitler (0) yapılarak PORTB tamamen ÇIKIŞ olması

sağlanmalıdır. Bu durumda ;

Sonuç olarak (00)16 sayısının TRISB registerine yüklenmesi gerekir.

Page 24: A) Kombinezonsal Lojik Devreler (K.L.D.) · Lojik (Sayısal / Mantık) Devreleri genel olarak 3 ana grupta inceleyebiliriz; A) Kombinezonsal Lojik Devreler (K.L.D.): Bu tür sayısal

24

Şimdi örnek Programımızda kullanılan komutları yazarken sırasıyla açıklayalım:

(Hatırlatma: Açıklamalar “ ; “ den sonra yazılır ve derleyici tarafından değerlendirilmez !!! )

3.4.3. Programımızı yazalım

Buna göre yukarıdaki açıklamalara göre verdiğimiz ornek.asm olarak adlandıracağımız ilk

programı yazalım. İlk satırdan sonraki LIST ile hangi PIC’i kullandığımız, END ile de programın sona

erdiği belirtilir.

;ORNEK.ASM – 01/10/ 2010 ;Programı hatırlamak için ad ve tarihi yazıldı

LIST P = 16F84 ; Başlık Bölümü, kullanılan PIC bildiriliyor.

BSF h’03’,5 ; h’03’ de bulunan STATUS 5. biti 1 yap ve Bank1 ‘ e geç

MOVLW h’00’ ; W registerine ( 00 )16 sayısını yükle

MOVWF h’86’ ; h’86’ daki TRISB ye (00) yaz ve PORTB yi tamamen çıkış

yap.

BCF h’03’,5 ; Bank0 ’a geç. Giriş/Çıkış işlemi bitti

MOVLW h’05’ ; W registerine ( 05 )16 sayısını yükle

MOVWF h’06’ ; W deki sayıyı PORTB ye yükle

END ; SON

Atama Komutu (EQU) Kullanarak Tekrar Yazalım

Özel Fonksiyon Register adresleri hatırlanması zor olabilmektedir. Bu sebeple başlangıçta EQU

komutu ile tanımlanmaktadır. Bu durumda h’06’ , h’03’ gibi adresler yerine PORTB, STATUS gibi

isimler (etiketler) doğrudan kullanılabilir. Bu şekilde anlaşılırlık da artmaktadır. Aksi takdirde yukarıdaki

gibi herbir registere ait adresin doğrudan kullanılması gerekir..

Bu şekilde aynı programı tekrar yazalım.

;ORNEK.ASM – 01/10/ 2015 ;Programı hatırlamak için adı ve tarihi yazıldı

LIST P = 16F84 ; Başlık Bölümü, kullanılan PIC bildiriliyor.

PORTB EQU h’06’ ; 0x06 adresi PORTB ‘ye atandı

STATUS EQU h’03’ ; 0x03 adresi STATUS’a atandı

TRISB EQU h’86’ ; 0x86 adresi TRISB ‘ye atandı

BSF STATUS,5 ; Giriş/Çıkışı ayarlamak için Bank1 ‘ e geç

MOVLW h’00’ ; W registerine ( 00 )16 sayısını yükle

MOVWF TRISB ; PORTB tamamen Çıkış yapıldı.

BCF STATUS,5 ;. Giriş/Çıkış işlemi bitti, Bank0 ’a geç

MOVLW h’05’ ; W registerine istenen ( 05 )16 ‘i yükle

MOVWF PORTB ; W deki sayıyı PORTB ye yükle

END ; SON

Ve yukarıdaki örnek programın icrasından sonra sonuçta PORTB çıkışında LED ler varsa RB0 ve

RB2 ye bağlı bulunanların yandığı diğerlerinin söndüğü görülür.

Page 25: A) Kombinezonsal Lojik Devreler (K.L.D.) · Lojik (Sayısal / Mantık) Devreleri genel olarak 3 ana grupta inceleyebiliriz; A) Kombinezonsal Lojik Devreler (K.L.D.): Bu tür sayısal

25

3.5. MPASM Programı ile Derleme ve Önemli Dosyalar:

Aslında bilgisayar ekranında tek bir pencereden ibaret olan MPASM denilen programda bazı

dosyaların üretilmesi için yapılan ayarlar çok önemli bir rol oynamaz. Ancak özellikle programda hata

varsa veya değişiklikler yapmak istendiğinde bazı dosyaların üretilmesi faydalı olacaktır.

Bu nedenle aşağıdaki iki dosya ;

Hata dosyası için ( ornek .ERR ) : Error File

Programın toplu özeti için ( ornek .LIST ) : List File mutlaka üretilmelidir.

Ayrıca uyarı ve hataları birlikte almak için “Warning and Errors “ seçeneğini;

Processor için kullanacağımız ”16F84“ tercihini seçiniz. Hex dosyası formatı için “INHX8M” i

işaretleyiniz. Derlemek için “Browse” ikonu ile ornek.asm yi bulunduğu klasörde bulup “Tamam”a

tıklamak yeterli olacaktır. Sonuçta çıkan pencerede “Assembly Successful” mesajı alınırsa derlemenin

başarılı olduğu ve artık hex dosyasının bir programlayıcı kullanarak PIC 16F84 e yüklenebileceği anlaşılır.

Aslında MPASM ile derleme sırasında toplam 5 – 6 tane dosya üretmek mümkünse de ornek. lst

ve ornek. err dosyaları programcı için ayrı bir önem taşımaktadır.

List Dosyası : Bu dosya assembly programını yazarken kullandığımız metin editöründen (Not

Defteri) açılabilir. Bu dosya içinde her komutun program hafızasındaki

adresi,komutların hex karşılıkları, etiket ve etiket adresleri ile kullanılan ve boş

hafıza miktarı bulunur.

Hata Dosyası : Bu dosya da kullandığımız editör ile açılabilir. Programda komut

ya da etiket hatası varsa hatalı satır numarası bu dosyada görülür.

Mesela ; ornek.asm ‘de programı yazarken 8. satırda bir hata yapmış ve

BSF STATUS,5 yerine

BFS STATUS,5 şeklinde komutu yazmış olalım. Bu durumda ;

Error 122 C:\MPASM\ORNEK.ASM 8 : Illegal opcode (STATUS)

ifadesi ile karşılaşır. Bu hata mesajı ile derlenen dosyanın yeri, ne tür hata olduğu ve hatanın ilgili olduğu

register belirtilir. Bu hatanın *.LST dosyasında da hatanın yapıldığı satırdan hemen sonra belirtilmesi

programcıya kolaylık sağlar. Dolayısıyla sadece LIST dosyası bile yeterli olabilmektedir.

3.6. Include Dosyalar

Yukarıda belirtildiği gibi Assembly dilinde programlar yazarken kullanılacak register adreslerini

(EQU) komutu ile tanımlamak hem kolaylık sağlamakta hem de anlaşılırlığı arttırmakta idi. Ancak

özellikle programımızda çok sayıda register kullanıyorsak her sefer bu tanımları tekrar tekrar yapmak

gereksiz gibidir. Bu işlem programı da şişirecektir.

Bunun yerine Include Dosya kullanarak aynı isimli her PIC için sabit olan bu tanımları her

programda yeniden yapmaktan kurtulmuş oluruz.

Mesela; P16F84.INC “hazır” dosyası PIC16F84 için gerekli tanımları içerir ve MPASM klasörü

içinde (*.asm) dosyamızla aynı yerde bulunmalıdır. Programımız içinde Include Dosyası kullanabilmemiz için (PIC16F84 de)

INCLUDE “P16F84.INC” satırını programa yazmamız yeterlidir.

Page 26: A) Kombinezonsal Lojik Devreler (K.L.D.) · Lojik (Sayısal / Mantık) Devreleri genel olarak 3 ana grupta inceleyebiliriz; A) Kombinezonsal Lojik Devreler (K.L.D.): Bu tür sayısal

26

Artık her File Register için kullanılan (EQU) komutları kalktığı için Assembly programımız

kısalıp sadeleşecektir.

Sadece Genel Amaçlı RAM bölgesinde ilerde kullanacağımız (SAYAC gibi) özel bir

değişkenimiz için

SAYAC EQU h’0C’

şeklinde EQU komutu yazmamız gerekecektir. İlerdeki örneklerde bu tür komut tanımlamaları

verilecektir.

3.7. Konfigürasyon Bitleri

Bu bitler PIC’ e gerilim verildiği anda geçerli kuralları belirlemek içindir. Mesela; PIC

devremizin saatini (osilatörünü) RC tipi olarak kullanacaksak bunu bildirmemiz lazımdır.

Benzer şekilde;

Watchdog timer’ i (WDT) devreye sokmak veya çıkarmak,

Power-on Reset özelliğini devreye sokmak ya da çıkarmak,

Programı korumayı devreye almak veya almamak için bu konfigürasyon bitleri kullanılır.

Program içersinde bir satır olarak Konfigürasyon Bitlerini vermek üzere bu komutun yazılışına ait

bir örnek şöyle verilebilir:

_CONFIG _CP_ ON & WDT_OFF & PWRTE_OFF & RC_OSC

Prog. Koruma var Watchdog Timer OFF Power-on Reset Yok Osilatör Tipi (RC)

Burada;

& : “ve” demektir.

_ : Alt çizgi boşluk yerine kullanılıyor

OFF : Yok, devre dışı anlamına gelir. ON yazılsaydı devrede anlamında olacaktı.

Aslında konfigürasyon bitleri programa yazılmadan programlama esnasında da doğrudan

belirlenebilir. Zira bütün programlayıcı programları bu imkanı vermektedir.Ama her programlamada bir

hata yapmamak için program içinde yazmak daha kalıcı olacaktır

3.8. Akış Diyagramı Çizimi :

Genellikle program yazmadan önce akış diyagramı çizmekte büyük yarar vardır. Akış

Diyagramları, daha sonra programcının veya programı geliştirecek bir başkasının rahatça anlayabileceği

tarzda olmalıdır. Asıl olan budur. Aşağıda akış diyagramı için kullanılan bazı standart semboller

verilmiştir.

Kullanılan Temel Semboller :

Page 27: A) Kombinezonsal Lojik Devreler (K.L.D.) · Lojik (Sayısal / Mantık) Devreleri genel olarak 3 ana grupta inceleyebiliriz; A) Kombinezonsal Lojik Devreler (K.L.D.): Bu tür sayısal

27

Çok basit programlarda akış diyagramına gerek olmazsa da biz burada bir örnek olarak çizelim.

Programcı, programı yazarken rahatça anlaşılacak şekilde akış diyagramını vermelidir.

Aşağıda örnek programımıza ait akış diyagramı ve program birlikte gösterilmiştir. Her akış

diyagramı sembolünün yanında bir ya da daha fazla komut karşılığı yazılmıştır.

Akış diyagramı yukarıda görüldüğü gibi her zaman bir tek komuta karşılık gelmeyebilir. İstenirse

akış diyagramı sembollerinin içine gerekli komut doğrudan yazılabilir. Bütün mesele programcının yada

ilerde programı geliştirecek bir başka kişinin akış diyagramını anlayabilmesidir.

3.8.1 Programlanmış Bir PIC‘in Denenmesi

İlk deneme için fazla zaman harcamadan bir breadboard (delikli deneme tahtası) üzerinde PIC’e

ve osilatör devresine bağlanması gereken birkaç direnç , kondansatör ve kristal gibi elemanlardan

faydalanmak mümkündür. Çıkışları gözlemek için ise başlangıçta LED veya LED gösterge (Display)

kullanmak uygun olacaktır. Eğer devre doğru bağlanmış ve uygun DC gerilim ile beslenmiş ise programın

çalışmaması halinde programdaki hataların incelenmesi ve assembly dili üzerinde hatalar düzeltildikten

sonra yeniden derlenip PIC ‘e yüklenmesi gerekir. Ancak besleme olarak +5 Volttan fazla doğru gerilim

uygulanan ya da portlarından aşırı akım çekilmeye çalışılan PIC’lerin heran bozulma tehlikesiyle karşı

karşıya olduğu unutulmamalıdır.

Pratik Uygulamalı bir Örnek Program : Aşğıdaki devrede PIC’ e enerji verildiği anda önce

PORTB’yi tamamen sıfırladıktan sonra PORTA ‘da basılı bütona karşılık gelen PORTB deki LED’ leri

söndüren bir program yazalım.

NOT: Akış Diyagramında Bank değiştirme işlemi ayrıntıları gösterilmemiştir.

Önce akış diyagramını çizelim:

Page 28: A) Kombinezonsal Lojik Devreler (K.L.D.) · Lojik (Sayısal / Mantık) Devreleri genel olarak 3 ana grupta inceleyebiliriz; A) Kombinezonsal Lojik Devreler (K.L.D.): Bu tür sayısal

28

BAŞLA

PIC16F84 ‘ü

tanıt

Port A’ yı Giriş,

Port B’ yi Çıkış yap

PORT A’ yı

W ‘ye oku

W’yi PORT B’ ye

gönder

SON

Döngü

Programda INCLUDE komutu kullanalım,

;PROGRAM1.ASM ---------1/ 11 / 2015

LIST P = 16F84

INCLUDE “P16F84.INC”

CLRF PORTB ; PORTB yi tamamen sıfırla

BSF STATUS,5 ; Yönlendirme için BANK 1’ e geç

CLRF TRISB ; PORTB nin tümünü Çıkış yap.

MOVLW h‘FF’

MOVWF TRISA ; TRISA’ yı FF yükle, PORTA tamamen Giriş.

BCF STATUS,5 ; BANK 0’ a geç

MOVF PORTA,W ; PORTA’ yı oku sonucu W’ ye yaz

MOVWF PORTB ; W ‘ yi PORT B’ ye yaz (kopyala)

DONGU GOTO DONGU ; Sonsuz Döngü, bu komutta bekle

END ; Son

NOT: END komutundan önceki “ DONGU GOTO DONGU ” komutu kullanılmayabilir.Bu komut

programın sonlandırılmadan bu satırda bekletilmesini sağlar.

Pratik Gerçekleştirme İçin Gerekli Adımlar:

1) Programı yazıp PROGRAM1.ASM olarak kayıt (save) ediniz.

2) MPASM ile derleme yapıp (PROGRAM1.hex) dosyasını elde ediniz. Programlayıcıya PIC’ i

yerleştirip Konfigürasyon bitlerine dikkat ederek programı yükleyiniz. Konfigürasyon bitleri için

Osilatör tipi : RC

PWRT : ON

WDT : OFF

CP : OFF olmak üzere yukarıda anlatıldığı şekilde komut olarak yazılabilir.

Not: INCLUDE dosya kullanıldığı için 16F84.INC dosyasının da aynı klasör (directory) içinde

bulunmasını sağlamayı ihmal etmeyin.

3) Devreyi aşağıdaki gibi kurun.

Page 29: A) Kombinezonsal Lojik Devreler (K.L.D.) · Lojik (Sayısal / Mantık) Devreleri genel olarak 3 ana grupta inceleyebiliriz; A) Kombinezonsal Lojik Devreler (K.L.D.): Bu tür sayısal

29

NOT 1: RA0, RA3 girişleri de (+) beslemeye bağlıdır. Yani Lojik 1 almaktadır.

NOT 2: PIC devrelerinde besleme gerilimi (+ 5V) en az 0,1 F bir kondansatör ile şaseye bağlanmalıdır.

4) Devreye enerji vermeden A1, A2, A4 butonlarına tek yada birlikte basınız.

5) Basılan buton ve yana LED ilişkisini inceleyin.

NOT3: Hiçbir butona basılmazsa PORTA bitlerinin harici pull-up dirençleri (10k) dolayısıyla LED’ leri

yaktığı görülecektir. Zira PORTA normalde (1) olup basınca (0) olmaktadır.

6) Durum değiştirirken önce istediğiniz butonlara basın sonra RESET yapın.

Sonsuz Döngü: PIC16F84 de duraklama komutu olmadığı için Döngü kullanılmaktadır.

Programda bekleme yerine yeni butonların durumu okunmak isterse,

“DONGU GOTO DONGU” komutu yerine “GOTO OKU” yazılmalıdır.

Artık PIC’i RESET yapmaya gerek kalmadan tuşlara bastıkça LED değişmelerini görülebilir.

***********

Not: Derslerde işlenen örnek sorular da vizeye dahildir.