какие регистры вы знаете
Регистр представляет устройство для кратковременного хранения двоичной информации. Запоминание временное, поскольку регистр выполняют роль промежуточного звена. Он получают некоторую n-битную двоичную информацию, а затем передает ее на следующий этап по сигналу извне.
Регистры состоят из n-триггеров и имеет определенное количество входов и выходов. По принципу работы существуют несколько типов регистров.
Параллельные регистры (регистры памяти).
Регистры сдвига.
Это цифровые устройства с большими возможностями, потому что помимо временного хранения полученных данных, они также должны их обрабатывать так, чтобы на выходе получилось нечто иное.
Под действием тактового сигнала управления, записанные сведения можно сдвигать на один порядок вправо или на один порядок влево, что очень важно для всех цифровых технологий. Например, при действии одного тактового сигнала, число 0110 может сдвигаться вправо и иметь вид 0011 (что является делением на 2), или может сдвигаться влево и иметь вид 1100 (который является умножением на 2). Таким образом, такое динамическое перемещение в памяти и выполняют регистры сдвига.
В зависимости от способа получения и извлечения данных существует несколько типов сдвигающих регистров: с параллельным или последовательным входами и выходами.
На рис.2 приводится схема 4-х разрядного регистра сдвига, где триггеры соединены в последовательную цепочку (выход каждого предыдущего соединен со входом D следующего). Входы синхронизации С объединены между собой.
Разнообразие регистров сдвига велико, и они широко используются в компьютерах, где сведения передается через клавиатуру и извлекается для нужд экрана и принтера.
Регистры
Назначение регистров
Регистром называют последовательностное устройство, выполненное на триггерах того или иного типа. Его основной функцией является хранение данных (информации) в виде N-разрядного двоичного кода. Двоичный код фиксируется на N триггерах. Занесение новых данных в регистр называется операцией записи (записью), вывод данных из регистра – операцией считывания (считыванием). Обмен информацией между регистром и внешними устройствами может происходить в последовательном и (или) параллельном кодах.
Классификация регистров
По способу записи/считывания данных различают: последовательные, параллельные и комбинированные регистры.
По функциональному признаку регистры разделяют на две большие группы:
Рассмотрим особенности основных типов регистров, иллюстрируя принципы их построения и работы для N= 4.
Последовательные регистры
В регистрах этого типа запись и считывание выполняются в последовательном коде. В процессе записи данные заносятся в триггеры последовательно во времени бит за битом, при считывании также бит за битом выводятся из регистра. Последовательные регистры имеют один информационный вход X и один выход Y, вход С записи/считывания, вход R начальной установки триггеров регистра в нулевое состояние (сброса). При записи и считывании осуществляются перемещение (сдвиг) информации вдоль регистра. Поэтому последовательные регистры также называют сдвигающими.
Схема 4-разрядного регистра, построенного на D-триггерах с асинхронными /?5-входами, приведена на рис. 3.27, а.
В приведенной схеме RS-входы задействованы для сброса регистра путем подачи на каждый триггер сигналов R = 0, 5 1. =
Начинаем изучать STM32: Что такое регистры? Как с ними работать?
Продолжаем рассмотрение базовых вопросов
В предыдущем уроке мы рассмотрели работу с битовыми операциями и двоичными числами, тем самым заложив основу для рассмотрения новой темы. В этом уроке мы с Вами рассмотрим очередной вопрос: что такое регистры и как с ними работать?
Память и регистры
Одним из самых важных навыков необходимых при работе с микроконтроллерами является умение взаимодействовать с регистрами. Давайте для себя разберемся, что же это такое?
В целом, регистр — это особый вид памяти внутри микроконтроллера, который используется для управления процессором и периферийными устройствами. Каждый регистр в архитектуре ARM представляет собой ячейку памяти и имеет длину в 32 бита, где каждый бит можно представить в виде крошечного выключателя с помощью которого осуществляется управление тем или иным параметром микроконтроллера.
Каждый из регистров имеет свой порядковый номер – адрес. Адрес регистра обозначается 32-битным числом представленным в шестнадцатеричной системе счисления. Путём записи по адресу регистра определённой комбинации единиц и нулей, которые обычно представлены в шестнадцатеричном виде, осуществляется настройка и управление тем или иным узлом в МК. Вспомним, что в программе для работы с битовыми операциями, мы могли представить в виде шестнадцатеричного числа произвольный набор единиц и нулей. В целом стоит отметить, что существует два вида регистров: регистры общего назначения и специальные регистры. Первые расположены внутри ядра МК, а вторые являются частью RAM-памяти.
Так же стоит отметить, что Reference Manual, который мы скачивали в первом уроке, это один большой справочник по регистрам, содержащимся в целевом микроконтроллере, а библиотека CMSIS позволяет нам оперировать символьными именами регистров вместо числовых адресов. Например, к регистру 0x40011018 мы можем обратиться просто, используя символьное имя GPIOC_BSSR. Конкретные примеры конфигурирования мы рассмотрим в ходе разбора нашей программы из первого занятия.
Итак, обычно структура регистра описывается в виде небольшой таблицы с указанием:
Разбор кода из первого занятия
Итак, давайте вспомним задачу, которую мы решили на первом уроке используя готовый код примера: нам было необходимо написать программу, которая бы обеспечила попеременное включение двух светодиодов на плате Discovery (возможно и не двух, если у вас другая версия платы Discovery) с временным интервалом.
Давайте еще разок взглянем на код программы, которую мы использовали для того, чтобы заставить наш МК дрыгать двумя ногами на которых расположены наши светодиоды:
Первым делом, при работе с STM32, даже для такой простой задачи как включение и выключение светодиода нам необходимо предварительно ответить на ряд вопросов:
Куда подключены наши светодиоды? К какому выводу микроконтроллера?
Для того, чтобы посмотреть где что находится на плате Discovery, а в частности, нужные нам светодиоды — нужно открыть Schematic-файл, либо тот который мы скачали с сайта ST, либо прямо из Keil:
Открыв Schematic мы увидим схему всего того, что есть на плате — схему ST-Link, обвязку всей периферии и многое другое. На текущий момент нас интересуют два светодиода, ищем их обозначение:
Как мы видим, наши светодиоды подключены к порту GPIOC на 8 и 9 пин.
Как включить тактирование на нужный порт GPIO?
В целом, любая работа с периферией в микроконтроллерах STM32 сводится к стандартной последовательности действий:
Внимание! Вопрос касательно системы тактирования, её настройки и использования мы подробно рассмотрим в отдельной статье.
Найти к какой шине подключен наш порт GPIOC можно найти в Datasheet’е на наш МК в разделе Memory Mapping в Таблице 16. STM32F051xx peripheral register boundary addresses.
Как вы уже успели заметить, необходимая нам шина именуется как AHB2. Для того чтобы подробнее ознакомиться с регистром, в котором включается тактирование на нужный нам порт GPIO на шине AHB, надо перейти в соответствующий раздел в Reference Manual. По названию регистров мы можем определить тот, который нужен нам:
Переходим в этот пункт, и мы видим наш 32-битный регистр, его адрес смещения, значение по умолчанию, способ доступа к регистру и перечисление того, за что отвечает каждый бит в регистре.
Смотрим на таблицу и видим нечто напоминающее опции включения тактирования на портах GPIO. Переходим к описанию и находим нужную нам опцию:
Соответственно если мы установим 19 бит в значение «1» то это обеспечит включение тактирования на порт I/O C – то есть на наш GPIOC. К тому же — нам нужно включить отдельно один бит из группы, не затрагивая остальные т.к. мы не должны мешать и изменять без надобности другие настройки.
Основываясь на материалах прошлого урока, мы знаем что для того чтобы выставить определенный бит нужно используя логическую операцию «ИЛИ» сложить текущее значение регистра с маской которая содержит те биты которые необходимо включить. Например, сложим значение регистра RCC->AHBENR по умолчанию, т.е. 0x14 и число 0x80000 тем самым включим тактирование GPIOC путем установки 19 бита:
Каким образом мы можем это сделать из программы? Всё достаточно просто. В данном случае у нас два варианта:
То есть, мы могли бы обращаться к адресам регистров напрямую по адресу и написать так:
Второй вариант мне кажется наиболее привлекательным, т.к. библиотека CMSIS организована таким способом, что регистру можно обращаться, используя только его название. Препроцессор в ходе обработки текста программы перед компиляцией подставит все цифровые значения адреса регистра автоматически. Давайте разберем этот вопрос чуть подробнее.
Предлагаю открыть наш проект, который мы сделали в первом занятии, или скачайте предварительно подготовленый отсюда и удалите все содержимое программы оставив только подключенный заголовочный файл, функцию main() и инструкцию для включения тактирования (она нам понадобится для подробного разбора кода).
Наш код будет выглядеть следующим образом:
Давайте для ознакомления копнём вглубь библиотеки CMSIS.
Для того, чтобы быстро перейти к месту где объявлена та или иная константа или переменная в Keil реализована удобная функция. Кликаем правой кнопкой по необходимой нам константе, например, на RCC:
И мы переносимся в глубины библиотеки CMSIS, в которой увидим, что все регистры доступные для управления программным способом имеют вид TypeDef-структур, в том числе и наш RCC:
Провалившись подобным образом в RCC_TypeDef мы увидим структуру в которой описаны все поля нашего регистра:
Соответственно, мы можем спокойно обращаться к нужному нам регистру записью вида PERIPH_MODULE->REGISTER и присваивать ему определенное значение.
Помимо мнемонического обозначения регистров есть так же обозначения конкретных битов. Если мы провалимся к объявлению параметра RCC_AHBENR_GPIOCEN из нашей программы, то так же увидим объявление всех параметров:
Таким образом, используя библиотеку CMSIS у нас получается лаконичная читаемая запись нужного нам параметра в регистр, через установку которого мы запускаем тактирование на нужный нам порт:
В качестве задания: определите используя возможности Keil, каким образом получился адрес регистра RCC->AHBENR как 0x40021014.
Как настроить нужные нам пины GPIO для того чтобы можно было включить светодиод?
Итак, мы знаем что нужные нам светодиоды подключены к порту GPIOC к пинам PC8 и PC9. Нам нужно настроить их в такой режим, чтобы загорался светодиод. Хотелось бы сразу же сделать оговорку, что порты GPIO мы рассмотрим подробнее в другой статье и тут мы сконцентрируемся именно на работе с регистрами.
Первым делом нам нужно перевести режим работы пинов PC8 и PC9 в режим Output. Остальные параметры порта можно оставить по умолчанию. Переходим в Reference Manual в раздел 9. General-purpose I/Os (GPIO) и открываем пункт отвечающий за режим работы пинов порта GPIO и видим что за этот параметр отвечает регистр MODER:
Судя по описанию, для установки пинов PC8 и PC9 в режим Output мы должны записать 01 в соответствующие поля регистра GPIOC.
Это можно сделать через прямую установку с помощью числовых значений:
Или через использование определений из библиотеки:
После данной инструкции наши пины PC8 и PC9 перейдут в режим Output.
Как включить светодиод?
Если мы обратим внимание на список доступных регистров для управления портом GPIO то можем увидеть регистр ODR:
Каждый из соответствующих битов отвечает за один из пинов порта. Его структуру вы можете увидеть ниже:
Для того, чтобы обеспечить попеременную смену состояний светодиодов надо с определенным временным интервалом включать/выключать 8 и 9 биты. То есть попеременно присваивать регистру значение 0x100 и 0x200.
Сделать это мы можем через прямое присвоение значений регистру:
Можем через использование определений из библиотеки:
Но так как микроконтроллер работает очень быстро — мы не будем замечать смены состояний светодиодов и визуально будет казаться что они оба горят постоянно. Для того чтобы они действительно моргали попеременно мы внесем искусственную задержку в виде цикла который займет МК бесполезными вычислениями на некоторое время. Получится следующий код:
На этом первоначальное знакомство с регистрами и методами работы с ними мы можем закончить.
Проверка результатов работы нашего кода
Небольшое приятное дополнение в конце статьи: в Keil имеется отличный Debug-инструмент с помощью которого мы можем пошагово выполнить нашу программу и просмотреть текущее состояние любого периферийного блока. Для этого после загрузки прошивки после компиляции мы можем нажать кнопку Start Debug Session:
Рабочая среда Keil переключится в режим отладки. Мы можем управлять ходом программы с помощью данных кнопок:
И есть еще одна удобная функция работы с периферией в режиме отладки, она позволяет просматривать текущее состояние регистров и менять их состояние простым кликом мышкой.
Для того чтобы ей воспользоваться — нужно перейти в соответствующий периферийный блок и справа откроется окно с указанием регистров и их значением.
Если вы кликните по одному из пунктов данного меню, вы увидите адрес регистра и его краткое описание. Так же можно просмотреть описание к каждому отдельному параметру регистра:
Попробуйте самостоятельно пошагово выполнить программу, включить/выключить светодиоды не используя программу, а используя данный режим работы с микроконтроллером. Простор для фантазии тут обширный. Так же попробуйте поиграться с длительностями задержек, сделайте одновременное моргание обоими светодиодами. В общем экспериментируйте! )
Регистр принцип работы
Регистры. Устройство, принцип работы
Регистр — это последовательностное логическое устройство, используемое для хранения n-разрядных двоичных чисел и выполнения преобразований над ними. Регистр представляет собой упорядоченную последовательность триггеров, число которых соответствует числу разрядов в слове. С каждым регистром обычно связано комбинационное цифровое устройство, с помощью которого обеспечивается выполнение некоторых операций над словами.
Типичными являются следующие операции:
● прием слова в регистр;
● передача слова из регистра;
● поразрядные логические операции;
● сдвиг слова влево или вправо на заданное число разрядов;
● преобразование последовательного кода слова в параллельный и обратно;
● установка регистра в начальное состояние (сброс).
Фактически любое цифровое устройство можно представить в виде совокупности регистров, соединенных друг с другом при помощи комбинационных цифровых устройств.
Классификация
● накопительные (регистры памяти, хранения);
В свою очередь сдвигающие регистры делятся:
● по способу ввода-вывода информации на параллельные, последовательные, комбинированные;
● по направлению передачи информации на однонаправленные, реверсивные.
Для чего нужны регистры
Регистры процессора – это ячейки сверхбыстрой оперативной памяти, которые предназначены для временного хранения промежуточных данных. Различные регистры содержат информацию в различном виде: адреса и указатели сегментов памяти или системных таблиц, индексы элементов массива и пр.
В процессоре находится большое количество регистров, которые можно разделить на несколько основных групп: аккумуляторы, флаги, указатели, индексные, сегментные и регистры управления. Регистры процессора представляют собой ячейки памяти для приема, хранения и последующей передачи промежуточных результатов выполнения программ.
Любой регистр процессора – это цифровая электронная схема, содержащая последовательность двоичных чисел различной разрядности (16, 32 или 64) и результаты выполнения преобразований между ними. По типу приема и передачи информации могут быть последовательными (сдвиговыми) и параллельными.
Регистры-аккумуляторы универсальны, в них содержится большая часть промежуточных результатов выполнения различных команд (логических, арифметических, ввода/вывод и пр.). Процессор может содержать более одного аккумулятора. Разработчики программного обеспечения используют аккумуляторы для сокращения разрядности команд, упрощения программного кода.
Регистры-флаги известны также как регистры условий. Они показывают определенный результат выполнения операции, который может быть нулевым, положительным, отрицательным, или указывать на переполнение. Обычно коды условий объединяются в группы и образуют регистр другого типа – управляющий. Менять регистры-флаги возможно, но нежелательно, чтобы не исказить цельный результат.
Регистры, содержащие указатели на особые области памяти (стек, базу, команду), называются регистрами-указателями. Самый главный из них – указатель стека. Стек – это часть памяти, состоящая из ячеек, следующих друг за другом, т.е. взять из стека можно только ту ячейку, которая лежит сверху. Именно на эту вершину и указывает регистр стека.
Указатель базы обычно содержит адрес определенной ячейки стека, которая может быть любой. Как правило, регистр стека и регистр базы используют одновременно при работе в текущей процедуре для указания необходимого состояния стека.
Регистр-указатель команд иногда называют счетчиком команд, он содержит указатели на команды рабочего цикла. Когда команда выполняется, его значение увеличивается на 1 и цикл продолжается со следующей команды. Т.е. счетчик команд всегда указывает на команду, следующую за выполняемой в настоящий момент.
Индексных регистров два – это индекс источника и индекс приемника. Они используются для получения адреса данных стека в сочетании с регистрами-указателями.
Сегментные регистры используются при сегментной адресации памяти. При этом память делится на блоки (сегменты) различной длины. Адрес нужной ячейки памяти определяется адресом начала блока и величиной сдвига относительно него. Всего сегментных регистров четыре: для кодового сегмента, сегмента данных, сегмента стека и дополнительного сегмента.
Регистры управления контролируют работу процессора и недоступны пользователю. Их выполнение в основном, контролируют машинные программы. В них содержится информация о текущей выполняемой команде, состоянии процессора, а также они локализуют управляющие структуры при работе процессора в защищенном режиме.
Немного о регистрах в 1с
В любой конфигурации 1с 8.2 можно увидеть такой вид объектов, как регистры. Основное их предназначение — оптимизация получения данных для отчетов. Существует четыре вида реистров: регистры сведений, регистры накоплений, регистры бухгалтерии и регистры расчета. И хотя предназначены эти виды для решения разных задач, уже по тому, что они все называются «регистрами» можно догадаться, что они имеют и нечто общее.
Во-первых, как уже упоминалось, как объекты конфигурации они нужны для более быстрого считывания информации из базы данных, например в запросах. Регистры можно сравнить с каталогом книжной библиотеки (раньше их составляли на бумажных карточках). То есть это не только хранение информации (данных), но и ее систематизация (создание определенной структуры), когда в конкретный регистр попадают данные (например, из документов разного вида) и при необходимости ее можно достаточно быстро оттуда извлечь и вывести, например, в отчет или обработать иным образом. В общем случае основное использование регистров в 1с можно изобазить следующей схемой: «Документ — Регистр — Отчет», хотя существуют и исключения.
В-третьих, регистры имеют табличную структуру, но она отличается от структуры объектных таблиц. Так что вы не найдете таких классов, как РегистрСсылка или РегистрОбъект. Состав таблицы регистра зависит от его свойств.
В-четвертых, данные в регистры записываеются в виде наборов записей. Каждый набор состоит из одной или нескольких записей. При этом на запись в наборе нельзя сослаться или обратиться к ней. А также ни набор записей, ни запись в наборе не могут иметь состояния «пометка на удаление».
В-пятых, при обращении в запросах к регистрам для получения данных существует возможность обратиться не только к физическим таблицам регистра, но и к виртуальным таблицам, которые представляют из себя вложенный запрос, получающий данные по определенным параметрам. Параметры виртуальной таблицы задаются в зависимости от конкретных потребностей по получению данных из таблиц регистров.
Терперь поговорим об особенностях каждого вида регистров:
1. Регистры сведений
Пожалуй, самый простой вид регистра. В отличие от регистров другого вида, его ресурс может имень не только числовое значение, но и другой тип данных.
Имеет особое свойство, не используемое в других видах регистров — периодичность.
Может не иметь регистратора, то есть быть независимым, в этом случае записи производятся непосредственно в регистр, минуя регистрирующий документ (то самое исключение из общей схемы использования регистров в 1с). Тогда как остальные виды регистров должны иметь хотя бы один документ-регистратор.
Кроме того, данный вид регистра имеет автоматический контроль уникальности записей по периоду (периодичность, указанная в свойствах регистра) и измерениям. То есть среди записей регистра не может быть более одной записи с одинаковыми показателями период+измерение+регистратор(если он есть). Уникальность записей в других видах регистров осуществляется по регистратору.
2. Регистры накоплений
Предназначен для накопления числовых покателей (ресурсов) и делится на два подвида — Остатки и Обороты. Отличие между ними заключается в том, что Регистр накопления Остатки предназначен для получения информации о состоянии «на момент времени», а Обороты — информации о данных «за период».
Данные регистра накопления хранятся в БД в виде двух таблиц — таблица движений и таблица итогов. Обращение напрямую возможно только к таблице движений.
3. Регистры бухгалтерии
Похож на регистр накопления, но предназназначен для систематизации данных о бухгалтерских проводках. Впрочем он может использоваться не только для бухгалтерского, но и для любого другого вида учета.
4. Регистры расчета
Этот вид регистра предназначен не только для хранения, накопления и систематизации данных, но и для реализации сложных механизмов периодческих расчетов. Для этого в свойствах регистра расчета необходимо определить еще один объект 1с — план видов расчета. То есть работа регистра этого вида невозможна без определения для него конкретного плана видов расчета.
Можно сказать, что регистр расчета используется и для хранения информации о видах расчета, и для хранения результатов расчетов, и для промежуточных значений расчетов. Основное его предназначение в конфигурациях 1с — это расчеты начислений, например, заработной платы и других выплат сотрудникам. И для реализации этих задач при определении параметров регистра расчета, в нем возможно указать связь с графиком времени, что позволяет производить расчеты в зависимости от того времени, которое задано в этом графике. Сам график времени должен быть определен с помощью соответствующего регистра сведений.
Таким образом, можно сказать, что регистр расчета имеет в итоге самую сложную структуру по сравнению с другими видами регистров в 1с.