Теперь наша задача:сформировать задержку, пропорциональную содержимому регистровой парыY. Так как микроконтроллер ATtiny2313 имеет только один шестнадцатиразрядный таймер, который уже занят формированием звука, будем формировать задержку программным путем. Но в данном случае цикл формирования задержки построен немного по-другому.
Вообще-то, способов построения подобных подпрограмм может быть бесконечное множество. Все зависит от изобретательности. Использованный в данном примере способ более удобен для формирования задержки переменной длительности, пропорциональной заданному коэффициенту. Главной особенностью нового способа является шестнадцатиразрядный параметр цикла.
Для хранения этого параметра используется регистровая пара Z. Перед началом цикла задержки в нее записывается ноль. Затем начинается цикл, на каждом проходе которого содержимое регистровой пары Z увеличивается на единицу. После каждого такого увеличения производится сравнение нового значения Z с содержимым регистровой пары Y.
Заканчивается цикл тогда, когда содержимое Z и содержимое Y окажутся равны. В результате число, записанное в регистровой паре Y, будет определять количество проходов цикла. Поэтому и время задержки, формируемое этим циклом, будет пропорционально константе задержки. Однако это время будет слишком мало для получения приемлемого темпа воспроизведения мелодий. Для того, чтобы увеличить время до нужной нам величины, внутрь главного цикла задержки помещен еще один цикл, имеющий фиксированное количество проходов.
Описанная выше процедура задержки занимает строки121—135. В строках 121, 122 производится запись нулевого значения в регистровую пару Z. Большой цикл задержки занимает строки123—130. Малый внутренний цикл занимает строки124—125. Для хранения параметра малого цикла используется регистр loop.В строке 123 в него записывается начальное значение. Строки124,125 выполняются до тех пор, пока содержимое loopне окажется равным нулю.
В строке 126 содержимое регистровой пары Zувеличивается на единицу. В строках 127—130 производится сравнение содержимого двух регистровых пар Y и Z. Сравнение производится побайтно. Сначала сравниваются младшие байты (строка 127). Если они не равны, оператор условного перехода в строке 128 передает управление на начало цикла.
Если младшие байты равны, сравниваются старшие байты (строка 129). Если старшие байты неодинаковы, оператор brneв строке 130 опять заставляет цикл начинаться с начала. И только когда оба оператора сравнения дадут положительный результат (не вызовут перехода), цикл заканчивается, и подпрограмма формирования задержки переходит к завершающей фазе (к строкам 131—135).
2.6.6 Программа на языке СИ
Возможный вариант программы на языке СИ приведен в листинге2. В данном случае использована модификация языка поддерживаемая программной средой CodeVision. Описание программы рассчитано на программистов, знакомых с языком СИ.
Теперь рассмотрим подробнее программу с самого начала (Листинг 2, Приложение Б).
2.6.7 Описание программы (листинг 2)
Для формирования задержки мы будем использовать функцию из библиотеки delay.h. Поэтому в строках 1,2 программы, кроме файла описаний, мы присоединяем и эту библиотеку. Затем наминаются описания всех массивов. В строке 3 описывается массив, содержащий величины всех музыкальных длительностей.
Так как для формирования длительности мы будем использовать функцию delay_ms, величина длительностей задана в миллисекундах. Как видно из текста программы, в данном случае мы используем массив типа unsignedint. Переменные этого типа имеют длину два байта, все 16 битов которых используются для хранения информации.
Именно такой тип наиболее подходит для хранения наших коэффициентов. Управляющее слово fleash перед описанием массива гарантирует, что эти данные будут размещены в программной памяти микроконтроллера.
В строках 4, 5, 6 описывается массив коэффициентов деления для всех нот. В этом месте программы мы впервые используем перенос строки. Перенос строки применяется в том случае, когда текст команды не помещается в одной строке. Язык СИ разрешает свободно переносить текст на следующую строку. При этом не требуется никаких специальных директив и указателей.
Перенос допускается в том месте команды, где между двумя соседними элементами выражения можно поставить пробел. Тип массива, как и в предыдущем случае,— usingnerdint. Содержимое массива tabkd полностью соответствует содержимому таблицы с тем же названием из ассемблерного варианта программы.
В строках 7—38 описываются семь массивов для хранения семи мелодий. Массивы имеют тип unsignedchar. Переменные этого типа занимают в памяти один байт, и все восемь битов этого байта используются для хранения информации. Содержимое каждого из этих массивов полностью соответствует содержимому соответствующих таблиц в ассемблерной версии программы.
В строке 39 описывается массив, содержащий адрес начала каждой из семи мелодий. Это не просто массив, а массив ссылок, на что указывает символ звездочки в тексте его описания. Так же, как и ссылочная переменная, каждый элемент массива ссылок предназначен для хранения ссылки. Данный массив тоже хранится в памяти программ, на что указывает управляющее слово flesh в его описании. Элементы этого массива хранят указатели на начало каждого из массивов мелодий, что указано при его инициализации (в фигурных скобках).
Строки 40—72 занимает функция main. Начинается функция с описания переменных (строки 41—45). Две рабочих переменных count и temp, а также переменная для хранения кода тона (tnota) и переменная для хранения кода длительности (dnota) нам уже знакомы. Мы использовали их в предыдущей программе.
Интерес представляет описание переменной notа. Это ссылочная переменная, которая предназначена для хранения указателей на объекты в программной памяти, имеющие тип unsignedchar. Она будет использоваться нами для обращения к элементам массивов, хранящим коды нот. Эти массивы, как уже говорилось, расположены в программной памяти. Поэтому в описании переменной имеется слово flash, а перед именем переменной в ее описании стоит символ звездочки. То есть это ссылка на массивы типа unsignedchar, расположенные во flesh.
В строках 46—52 расположен блок инициализации. Эта часть программы полностью повторяет аналогичную часть программы из предыдущего примера (см. листинг 2).
Строки 53—72 занимает основной цикл программы. Цикл состоит всего из двух процедур. В начале цикла (строки 54—59) расположена процедура сканирования кнопок. Эта процедура один к одному скопирована из предыдущего примера (см. листинг 2 строки 14—21).
При обнаружении нажатой кнопки управление передается по метке m3 (в новой программе это строка 60). Как вы помните, номер нажатой кнопки при выходе из процедуры сканирования содержится в переменной count.
Строки 60—72 занимает процедура проигрывания мелодии.
Проигрывание начинается с того, что в переменную nota помещается указатель на массив, содержащий нужную нам мелодию (строка 60). А указатель — это элемент массива tabm, с номером, равным коду нажатой кнопки. В строках 61—72 находится цикл, который последовательно считывает мелодию нота за нотой и проигрывает прочитанные ноты. Цикл организован при помощи оператора безусловного перехода (строка 72).
Для перемещения вдоль массива содержимое переменной nota каждый раз увеличивается на единицу (строка 71). В этом же цикле производится проверка состояния кнопки (нажата ли еще хоть одна кнопка) и проверка признака конца мелодии. Рассмотрим подробнее, как все это делается.
Проверка состояния кнопок происходит в строке 61. Если содержимое регистра PIND равно 0х7F, то воспроизведение мелодии прекращается. Управление передается по метке m2. Там происходит выключение звука, а затем переход по метке m1, то есть к началу основного цикла программы.
Если хоть одна кнопка еще нажата, перехода не происходит и воспроизведение мелодии продолжается. В строке 62 производится проверка на конец мелодии. Содержимое элемента массива, на который указывает ссылочная переменная nota (код ноты), проверяется на равенство числу 0xFF. Если код ноты равен 0xFF, то управление передается по метке m3, где указатель снова устанавливается на начало мелодии.
В строке 63 вычисляется значение кода тона. Для этого на код ноты, на который указывает переменная notа, накладывается маска. Наложение маски производится при помощи оператора «&». Полученный код тона записывается в переменную fnota.
В строке 64 производится вычисление кода длительности. Для этого применяется составное математическое выражение. Операция (*nota) >>5 сдвигает биты кода ноты на пять шагов вправо. При этом три старших разряда кода становятся тремя младшими. Мы применяем сдвиг вправо потому, что циклический сдвиг влево, использованный нами в Ассемблере, язык СИ не поддерживает. Язык СИ может выполнять только логический сдвиг, но не циклический. На полученное в результате сдвига число налагается маска 0x07. Полученный таким образом код длительности записывается в переменную dnota.
В строке 65 происходит проверка кода тона на равенство нулю.
Если код окажется равным нулю, то управление передается по метке m5, то есть к строке, где формируется пауза, обходя строки, где формируется звук.
Звук формируется в строках 66, 67. Сначала в регистр совпадения OCR1A помещается коэффициент деления из массива tabkd. Причем указатель массива равен коду тона. Затем в регистр управления TCCR1A записывается код, который подключает таймер к выводуОСІА и, тем самым, включает звук.
В строке 68 происходит вызов функции задержки. В качестве параметра в эту функцию передается коэффициент, извлекаемый из массива tabz. Указатель массива при этом равен коду длительности. После выхода из функции задержки звук выключается.