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| de:avr:registers [2011/08/16 17:18] – wittkoepper | de:avr:registers [2020/07/20 09:00] (current) – external edit 127.0.0.1 |
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| ===== Essence ===== | ===== Essence ===== |
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| [{{ :images:logic:tape_buttons.jpg?240|Tape player's buttons}}] | [{{ :images:logic:tape_buttons.jpg?240|Tasten eines Kassettenrekorders}}] |
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| Ein Register ähnelt einem Panel von Tasten eines Haushaltsgerätes. Es verfügt über Schalter, die ein- und ausgeschaltet werden können. Das beste Beispiel hierfür ist ein Kassettenrekorder. Zur Erinnerung, ein Kassettenrekorder verfügt über 6 Tasten von links nach rechts: | Ein Register ähnelt einem Panel von Tasten eines Haushaltsgerätes. Es verfügt über Schalter, die ein- und ausgeschaltet werden können. Das beste Beispiel hierfür ist ein Kassettenrekorder. Zur Erinnerung, ein Kassettenrekorder verfügt über 6 Tasten von links nach rechts: |
| Die Register von Mikrocontrollern verhalten sich wie Tasten eines Kassettenrekorders – jede Taste führt eine Funktion aus, wenn sie korrekt verwendet wird. Werden die falschen Tasten betätigt, wird der Mikrocontroller in der Regel nicht direkt beschädigt, aber er wird nicht funktionieren. Tatsächlich gibt es keine Tasten im Register sondern stattdessen eine Vielzahl von Transistoren, welche die Stromversorgung ein- und ausschalten. Einfachere Mikrocontroller haben 8 transistorbasierte Schalter in einem einzigen Register. Unter einem Register kann man sich eine 8-Bit Zahlenfolge vorstellen, wobei jedes Bit durch den Status eines dieser Schalter gekennzeichnet wird. Zum Beispiel kann ein Bit-Wert von 1 bedeuten, dass der Schalter an ist, ein Wert von 0 hieße dann, dass er aus ist. | Die Register von Mikrocontrollern verhalten sich wie Tasten eines Kassettenrekorders – jede Taste führt eine Funktion aus, wenn sie korrekt verwendet wird. Werden die falschen Tasten betätigt, wird der Mikrocontroller in der Regel nicht direkt beschädigt, aber er wird nicht funktionieren. Tatsächlich gibt es keine Tasten im Register sondern stattdessen eine Vielzahl von Transistoren, welche die Stromversorgung ein- und ausschalten. Einfachere Mikrocontroller haben 8 transistorbasierte Schalter in einem einzigen Register. Unter einem Register kann man sich eine 8-Bit Zahlenfolge vorstellen, wobei jedes Bit durch den Status eines dieser Schalter gekennzeichnet wird. Zum Beispiel kann ein Bit-Wert von 1 bedeuten, dass der Schalter an ist, ein Wert von 0 hieße dann, dass er aus ist. |
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| [{{ :images:logic:register_buttons_and_bits.png?240|Register's "buttons" and bit values}}] | [{{ :images:logic:register_buttons_and_bits.png?240|"Tasten" des Registers und Bitwerte}}] |
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| Da der Status eines Registerschalters einfach durch eine Nummer abgebildet werden kann, lässt sich ein Register mit einem Speicher vergleichen, der Daten in Form genau einer Zahl speichern kann. Durch diesen Vergleich wird deutlich, dass Register tatsächlich Speicherslots sind. Der Unterschied zwischen einem Register und einem Speicherslot besteht darin, dass letzterer lediglich Informationen speichert, während die Informationen in einem Register tatsächlich etwas steuern. So sorgt zum Beispiel der Binärwert 01100001 in einem Register dafür, dass drei imaginäre Tasten betätigt werden wodurch eine Funktion ausgelöst wird. | Da der Status eines Registerschalters einfach durch eine Nummer abgebildet werden kann, lässt sich ein Register mit einem Speicher vergleichen, der Daten in Form genau einer Zahl speichern kann. Durch diesen Vergleich wird deutlich, dass Register tatsächlich Speicherslots sind. Der Unterschied zwischen einem Register und einem Speicherslot besteht darin, dass letzterer lediglich Informationen speichert, während die Informationen in einem Register tatsächlich etwas steuern. So sorgt zum Beispiel der Binärwert 01100001 in einem Register dafür, dass drei imaginäre Tasten betätigt werden wodurch eine Funktion ausgelöst wird. |
| [{{ :images:logic:logic_all_4.png?550 |Negation, logische Multiplikation, logische Addition und exklusive Disjunktion }}] | [{{ :images:logic:logic_all_4.png?550 |Negation, logische Multiplikation, logische Addition und exklusive Disjunktion }}] |
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| * **Negation / Inversion** \\ Eine Negation kehrt den Wert eines Bits in das jeweilige Gegenteil um. So wird aus einer 0 eine 1 und umgekehrt. In C wird eine Negation durch "~" vorgenommen. | * **Negation / Inversion** \\ Eine Negation kehrt den Wert eines Bits in das jeweilige Gegenteil um. So wird aus einer 0 eine 1 und umgekehrt. In C wird eine Negation durch "~" vorgenommen. |
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| ==== Ein einzelnes Bit invertieren / umkehren ==== | ==== Ein einzelnes Bit invertieren / umkehren ==== |
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| ==== Ein Bit verschieben ==== | ==== Ein Bit verschieben ==== |
| Um tatsächlich mit dem Register eines Mikrocontrollers zu arbeiten, ist es notwendig zu wissen, wie dieser spezielle Mikrocontroller verwendet wird. Zu jedem Mikrocontroller gibt es ein oder mehrere Datenblätter, welche seine Struktur und Funktionalität beschreiben. Dieses Datenblatt enthält auch Informationen über die Register. Der folgende Abschnitt dient dazu, die Registerbeschreibungen der AVR Datenblätter zu verstehen. | Um tatsächlich mit dem Register eines Mikrocontrollers zu arbeiten, ist es notwendig zu wissen, wie dieser spezielle Mikrocontroller verwendet wird. Zu jedem Mikrocontroller gibt es ein oder mehrere Datenblätter, welche seine Struktur und Funktionalität beschreiben. Dieses Datenblatt enthält auch Informationen über die Register. Der folgende Abschnitt dient dazu, die Registerbeschreibungen der AVR Datenblätter zu verstehen. |
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| [{{ :images:logic:avr_example_register.png?580 |Eines der AVR Register}}] | [{{ :images:logic:avr_example_register.png?580 |Eines der AVR Register, Datenblattansicht}}] |
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| Die Abbildung zeigt das UCSRnA Register des ATmega128. UCSRnA bezeichnet „USART Control and Status Register A“. Dieses Register wird verwendet um das USART Modul der AVR Mikrocontroller zu konfigurieren und deren Status auszulesen. Sämtliche AVR Registernamen werden in Großbuchstaben geschrieben, jedoch enthält der Name auch ein kleines n, welches den Index des Moduls kennzeichnet. Der ATmega128 verfügt über zwei nahezu identische USCART Module, die jedoch nicht getrennt beschrieben werden, sodass der Nutzer das n als 0 oder 1 lesen muss. Aus diesem Grund hat der ATmega128 die Register USCR0A und UCSR1A. | Die Abbildung zeigt das UCSRnA Register des ATmega128. UCSRnA bezeichnet „USART Control and Status Register A“. Dieses Register wird verwendet um das USART Modul der AVR Mikrocontroller zu konfigurieren und deren Status auszulesen. Sämtliche AVR Registernamen werden in Großbuchstaben geschrieben, jedoch enthält der Name auch ein kleines n, welches den Index des Moduls kennzeichnet. Der ATmega128 verfügt über zwei nahezu identische USCART Module, die jedoch nicht getrennt beschrieben werden, sodass der Nutzer das n als 0 oder 1 lesen muss. Aus diesem Grund hat der ATmega128 die Register USCR0A und UCSR1A. |
