Programmation assembleur avec DEBUG
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Programmation assembleur avec DEBUG
République Tunisienne Ministère de l’Enseignement Supérieur Institut Supérieur des Etudes Technologiques de Mahdia Fascicule de Travaux Pratiques Microprocesseurs 3ème niveau Informatique Industrielle MOHAMED ALI KAMMOUN Année Universitaire : 2006-2007 Version : 2.0 AVANT-PROPOS Organisation des séances de travaux pratiques Ce manuel rassemble une série d’exercices pratiques ayant pour but de permettre à l’étudiant de mieux comprendre les implications pratiques de son cours de Microprocesseurs. L’accent y est mis sur l’utilisation pratique du langage assembleur pour la conception de quelques algorithmes simples tournants sur un microprocesseur de type i80x86. L’assembleur est en effet un langage largement répandu depuis bien longtemps, et y reste aujourd’hui, autant dans les universités que dans les centres de recherche et développement, ainsi que dans l’industrie. L’ouvrage est divisé en 6 laboratoires. Les laboratoires ont pour objet de fournir aux étudiant un certains nombres d’informations qui leurs sera utiles pour débuter leurs projets de fin d’étude dont un nombre important est consacré à l’étude de des principes de programmation en assembleur. Le but de ces TP est de stimuler l’intérêt de l’étudiant pour l’usage du langage assembleur en traduisant quelques algorithmes classiques, à travers une démarche de synthèse plutôt que par le biais de travaux d’analyse. Il ne s’agit donc pas ici d’illustrer le cours, mais bien de le mettre en pratique. Dans cette perspective, les laboratoires préparent l’étudiant à acquérir une certaine pratique de manipuler le langage assembleur, en le dotant d’un ensemble d’outils : débogage, instructions, manipulation des registres internes, adressages, etc.…. On y aborde donc les problèmes suivants : 1. Débogage 2. Programmation assembleur simple avec l’environnement NASM 3. Programmation assembleur avancée : adressage 4. Programmation assembleur avancée : programmation graphique 5. Programmation avec l’environnement TASM 6. Pratique de l’assembleur pour la programmation de l’interface parallèle i8255 Appréciation du travail de l’étudiant L’étudiant sera coté en fonction de son niveau de participation aux séances de laboratoires, ainsi que de la qualité (fond et forme) de ses comptes-rendus. Ce rapport devra expliciter le plus clairement possible : • Les techniques utilisées : principe, structure, prévision des problèmes à résoudre pour la mise en œuvre ; • Les détails des modules implémentés sous la forme de fonctions ; • Une analyse des résultats fournis. Table des matières TP N° 1 : PROGRAMMATION ASSEMBLEUR AVEC DEBUG ................................................................................. 2 I. BUT DU TP.................................................................................................................................................. 2 II. PRESENTATION DE DEBUG .................................................................................................................. 2 II.1. ASSEMBLEUR SUR PC AVEC DEBUG .......................................................................................................... 2 II.2. JEU D’INSTRUCTIONS DU PENTIUM .............................................................................................................. 2 III. UTILISATION DU DEBUG.................................................................................................................. 3 IV. EXERCICES ........................................................................................................................................... 4 TP N° 2 : PROGRAMMATION ASSEMBLEUR AVEC NASM.................................................................................... 6 I. BUT DU TP.................................................................................................................................................. 6 II. PRESENTATION DE NASM .................................................................................................................... 6 II.1. QU'EST CE QUE NASM ?.............................................................................................................................. 6 II.2. STRUCTURE D'UN PROGRAMME ASSEMBLEUR .............................................................................................. 6 II.3. EDITION D'UN PROGRAMME ......................................................................................................................... 6 II.4. DECLARATION DE VARIABLES DANS LE SEGMENT DE DONNEES ................................................................... 8 II.5. UTILISATION DES VARIABLES DANS LE PROGRAMME ................................................................................... 8 II.6. DEFINITION D'ETIQUETTES ........................................................................................................................... 8 III. EXERCICES ........................................................................................................................................... 9 Exercice 1:..................................................................................................................................................... 9 Exercice 2: Utilisation de l'interruption $21 en mode 9................................................................................ 9 Exercice 3:..................................................................................................................................................... 9 TP N° 3 : PROGRAMMATION ASSEMBLEUR AVEC NASM : ADRESSAGE.......................................................... 11 I. BUT DU TP................................................................................................................................................ 11 II. RAPPELS................................................................................................................................................... 11 III. EXERCICES ......................................................................................................................................... 11 Exercice 1:................................................................................................................................................... 11 Exercice 2:................................................................................................................................................... 11 Exercice 3:................................................................................................................................................... 11 Exercice 4: Tri d'un tableau ........................................................................................................................ 11 TP N° 4 : PROGRAMMATION ASSEMBLEUR GRAPHIQUE EN MODE MCGA..................................................... 14 I. BUT DU TP................................................................................................................................................ 14 II. PRESENTATION DU MODE MCGA .................................................................................................... 14 III. ACCES AU MODE MCGA ................................................................................................................. 14 IV. ACCES AUX PIXELS.......................................................................................................................... 14 V. EXERCICES.............................................................................................................................................. 15 Exercice 1:................................................................................................................................................... 15 Exercice 2:................................................................................................................................................... 15 Exercice 3: (pour les meilleur(e)s) .............................................................................................................. 15 Exercice 4: (pour les meilleur(e)s des meilleur(e)s).................................................................................... 16 TP N° 5 : PROGRAMMATION ASSEMBLEUR AVEC TASM .................................................................................. 18 I. BUT DU TP................................................................................................................................................ 18 II. PRESENTATION DU TURBO ASSEMBLEUR ................................................................................... 18 III. STRUCTURE D’UN PROGRAMME EN TASM ............................................................................. 18 IV. EDITION ET EXECUTION D’UN PROGRAMME AVEC TASM................................................ 19 V. EXERCICES.............................................................................................................................................. 20 Exercice 1:................................................................................................................................................... 20 Exercice 2:................................................................................................................................................... 20 Exercice 3:................................................................................................................................................... 20 Exercice 4 :.................................................................................................................................................. 20 TP N° 6 : PROGRAMMATION ASSEMBLEUR D’UNE INTERFACE D’ENTREE/SORTIE : LE I8255 .................. 22 I. BUT DU TP................................................................................................................................................ 22 II. PRESENTATION...................................................................................................................................... 22 III. PPI 8255................................................................................................................................................. 22 III.1. FONCTIONS DES BROCHES ........................................................................................................................ 22 III.2. LE CONTROLE DES GROUPES ..................................................................................................................... 23 III.3. LA SELECTION DES MODES ....................................................................................................................... 23 IV. MANIPULATION ................................................................................................................................ 25 IV.1. EXEMPLE DE PROGRAMMATION ............................................................................................................... 25 VI.2. PROGRAMMATION DE L’INTERFACE 8255................................................................................................. 26 ANNEXE ................................................................................................................................................................. 27 Programmation assembleur avec DEBUG Objectifs : L’objectif de cette manipulation est d’introduire les principes de la programmation assembleur selon les instructions du 8086. On utilisera pour cela DEBUG comme outil pour la création de quelques programmes simples en partant de l’architecture du 8086 et de la manipulation simple des données à travers ses registres internes. Matériels utilisés : - Un PC ou compatible. Logiciels : - Microsoft Windows. - DEBUG. Durée : 3H00mn Med Ali KAMMOUN Programmation assembleur avec DEBUG TP N° 1 : Programmation Assembleur avec DEBUG I.But du TP Se familiariser avec le langage assembleur sur PC avec DEBUG. II.Présentation de DEBUG II.1. Assembleur sur PC avec DEBUG Le Pentium est le successeur du 80486 de la famille Intel. Il s’oriente vers les techniques des architectures RISC (Reduced Instruction Set Computer). Il adopte des instructions simples câblées sur silicium, une architecture superscalaire avec deux pipelines, il travaille en appliquant le concept des branchements prédictifs. Il fait appel à des caches spécialisés instructions et données. Mais il est toujours un processeur CISC (Complexe Instruction Set Computer. Dans ce TP nous allons nous intéresser à l’utilisateur du DEBUG, un outil permettant de suivre de près l’exécution d’un programme, et à mieux maîtriser l’architecture et le jeu d’instructions du Pentium. II.2. Jeu d’instructions du Pentium Le jeu d’instruction du Pentium dérive de ses prédécesseurs 40486 et le 80386. Ceci permet de garder la compatibilité des systèmes. Nous citons ci-dessous les instructions les plus utilisées : Code Instructions de transfert MOV PUSH POP Instructions arithmétiques ADD INC SUB DEC CMP MUL DIV Instructions logiques AND OR XOR NOT Instructions de branchement conditionnel JE JNE ISET Mahdia Fonction Exemple signification Déplacement d’opérande Chargement dans la pile Extraction de la pile MOV AH,09 AH :=09 PUSH AX Charger AX dans la pile POP BX Charger le sommet de la pile dans BX Addition Incrémenter de 1 Soustraction Décrémenter de 1 Comparaison Multiplication Division ADD AX,3 INC AX SUB CX,5 DEC AX CMP CX,3 MUL AX,7 DIV AX,9 AX :=AX+3 AX :=AX+1 CX :=CX-5 AX :=AX-1 Comparer CX avec 3 ET logique OU logique OU exclusif Inversion logique AND AX,BX OR AX,BX XOR AX,BX NOT AX AX=AX and BX AX =AX or BX AX=AX xor BX AX=not AX Saut si égal Saut si non égal JE étiquette JNE étiquette Informatique Industrielle 3ème niveau 2 Med Ali KAMMOUN Code Branchement inconditionnel et appel de procédures JMP LOOP CALL RET Instructions d’entrées/sorties IN OUT Instructions pour adresses LEA Programmation assembleur avec DEBUG Fonction Exemple signification Branchement inconditionnel Boucle JMP étiquette IP :=étiquette si branchement court LOOP étiquette CALL proc RET Appel de procédures Retour de procédure IP :=adresse de procédure IP :=adresse de retour Entrée d’opérante Sortie d’opérande Charger l’adresse effective AX :=adresse de l’étiquette III.Utilisation du DEBUG On appelle DEBUG pour suivre l’exécution d’un programme déjà édité dans un fichier ou pour éditer un nouveau programme. Pour appeler Debug, placez-vous sous DOS et tapez : C:\>DEBUG Tout programme chargé est placé en mémoire dans un segment approprié. Un déplacement de 100H par rapport au début du segment indique l’adresse de départ. Il faut la mentionner au Debug. C:\>DEBUG -A 100 Debug sélectionne une adresse pour votre programme. Il l’affiche et lui ajoute votre déplacement. Q1 : Quelle est l’adresse de segment choisie par votre Debug ? Pour un segment d’adresse 21CB et un déplacement de 100, l’adresse réelle de la première instruction de votre programme est égale (21CB0H+100H). Q2 : Quelle est l’adresse du début de programme choisie par votre Debug ? Pour éditer un programme on procède comme suit : C:\>DEBUG -A 100 21CB :0100 MOV DL,3F 21CB :0102 MOV AH,2 21CB:0104 INT 21H 21CB:0106 INT 20H 21CB:0108 Les deux instructions “MOV AH,2” et “INT 21H” permettent l’affichage du caractère dont le code ASCII est stocké dans DL. Pour exécuter le programme on effectue : -G ? Fin normale du programme Q3 : Ecrire un programme qui permet d’afficher le caractère A. ISET Mahdia Informatique Industrielle 3ème niveau 3 Med Ali KAMMOUN Programmation assembleur avec DEBUG Pour savoir le contenu d’une zone mémoire on utilise la commande U (Unassembler). - U 100 107 21CB :0100 B23F MOV DL,3F 21CB :0102 B402 MOV AH,2 21CB:0104 CD21 INT 21H 21CB:0106 CD20 INT 20H Q4 : Analyser et décoder les instructions MOV et INT. Pour sauvegarder le travail effectué dans un fichier TP1.com, on utilise les commandes suivantes : -N TP1.com -R CX CX 000 :8 -R BX BX 000 : -W -Q C:\> Les deux registres CX et BX indiquent la taille du programme à sauvegarder. Dans ce cas il s’agit de 8 octets à partir de l’adresse de départ (100). Pour exécuter le programme on doit taper le nom du fichier : C:\>TP1 ? C:\> IV.Exercices 1. Ecrire un programme « TP1-1.COM » qui affiche toutes les lettres minuscules. 2. Ecrire un programme « TP1-2.COM » qui affiche toutes les lettres majuscules. 3. Ecrire un programme « TP1-3.COM » qui affiche tous les chiffres de 0 à 9. 4. Désassembler le programme « TP1-3.COM ». 5. Afficher l’état des registres en utilisant la commande -R 6. Exécuter le programme pas par pas en utilisant la commande -T 7. Relancer l’exécution du programme en utilisant la commande -G 100 8. Lancer l’exécution d’une portion du programme en utilisant -G=100 106 9. Faire un vidage de la mémoire (DUMP) en utilisant la commande -D 100 10. Modifier la case mémoire d’adresse « xxxx :0101 » -E 101 xxxx :0101 xx.41 11. Faire un dump mémoire pour visualiser la date du BIOS D F000 :FFF0 12. Ecrire un programme qui affiche un message à l’écran. ISET Mahdia Informatique Industrielle 3ème niveau 4 Programmation assembleur avec NASM Objectifs : L’objectif de cette manipulation est de familiariser l’étudiant à l’environnement de programmation assembleur NASMIDE. On utilisera cet outil pour créer des programmes avancés basés surtout sur des instructions de branchement conditionnel et inconditionnel. Matériels utilisés : - Un PC ou compatible. Logiciels : - Microsoft Windows. - NASMIDE. Durée : 3H00mn Med Ali KAMMOUN Programmation assembleur avec NASM TP N° 2 : Programmation Assembleur avec NASM I. But du TP Se familiariser avec assembleur freeware NASM associé à l'éditeur syntaxique NASMIDE. II.Présentation de NASM II.1. Qu'est ce que NASM ? NASM (http://kent.dl.sourceforge.net/sourceforge/nasm/nsm09838.zip) est un assembleur 80x86 libre d'utilisation. NASMIDE (http://www.inglenook.co.uk/rob/index.html ) est un environnement de développement spécialement développé pour travailler avec NASM sous DOS. (Il existe également une version de NASMIDE sous Windows permettant de développer des programmes en assembleur 32 bits). II.2. Structure d'un programme assembleur Un programme en assembleur commence en général par la définition des données puis ensuite par le code. Il s'agit tout d'abord de préciser à l'assembleur si on va écrire du code 16 bits ou 32 bits. Dans notre cas, nous générerons du code 16 bits en précisant la directive [BITS 16]. Il faut ensuite préciser l'adresse du programme dans le segment de code en utilisant la directive [ORG 0x100]. (0x100 signifie que 100 est un nombre en hexadécimal) Ensuite, il faut préciser par [SEGMENT .data] que l'on va définir des variables et constantes dans le segment de données. La directive [SEGMENT .text] permet ensuite d'introduire les instructions du programme en langage assembleur. II.3. Edition d'un programme Vérifier que les options suivantes sont configurées dans le menu options|assembler ISET Mahdia Informatique Industrielle 3ème niveau 6 Med Ali KAMMOUN Programmation assembleur avec NASM Vérifier que les options suivantes sont configurées dans le menu options|directories Editer le programme qui affiche un caractère A à l'écran (le même celui du TP 1). (Attention, int 21 s'écrit maintenant int 0x21 ou int $21) Appuyer sur la touche F2 pour sauver le programme. Appuyer simultanément sur les touches alt + F9 pour assembler le programme. Une fenêtre d'erreur doit normalement indiquer qu'aucune erreur n'est survenue. - Appuyer simultanément sur les touches Ctrl + F9 pour exécuter le programme. ISET Mahdia Informatique Industrielle 3ème niveau 7 Med Ali KAMMOUN Programmation assembleur avec NASM En résumé, attention au format des constantes numériques: 100 100h 0x100 $100 10000100b Æ Æ Æ Æ Æ décimal hexadécimal hexadécimal aussi hexadécimal également mais le premier caractère doit être un chiffre binaire II.4. Déclaration de variables dans le segment de données Il est possible de définir des variables de type caractère, chaîne de caractères, entier, entier long, réel,.. grâce à des pseudo instructions. Déclaration de variables entières de type octet: db nb db $10 tab db 1, 2 ,3 ,4 ,5 ,6 ,7 ,8 ,10 message db 'bonjour les IUP GSI TI',13,10,'$' (13 Æ retour chariot, 10 Æ ligne suivante, $ Æ fin de chaîne de caractères) Déclaration de variables entières de type mot: dd R dd 1024 Déclaration de variables en virgule flottante: dd, dq, dt A B C D pi dd dd dd dq dt 1.2 1.e10 1.e+10 1.e-10 3.141592353589793238462 II.5. Utilisation des variables dans le programme r Exemple: db 40 mov al, [r] mov [r], cl ÂIl est impossible d'affecter une variable directement à une autre variable, il faut obligatoirement passer par un registre. ÂIl est également impossible d'affecter une constante directement à une variable, il faut également passer par un registre. II.6. Définition d'étiquettes Contrairement à DEBUG, il est possible de définir des étiquettes vers lesquelles certaines instructions pourraient se brancher. Ceci évite le comptage laborieux des octets lorsqu'il s'agit de réaliser un saut dans le programme. Une étiquette se déclare par un nom de taille inférieure à 8 caractères et se terminant par « : » Exemple: BOUCLE: ISET Mahdia ADD AX,CX ; Ax = Ax + Cx . . . JNE BOUCLE ; jump if not equal Informatique Industrielle 3ème niveau 8 Med Ali KAMMOUN Programmation assembleur avec NASM III. Exercices Exercice 1: 1) Faire l'organigramme du programme qui calcule la somme des 11 premiers entiers (0 + 1 + 2 +…+ 10 +11). Ecrire ensuite le programme en assembleur 8086. On utilisera pour cela l’instruction MOV, CMP, JNE, ADD, DEC ou INC… On utilisera une variable R pour stocker le résultat et une variable N pour stocker le nombre 11. 2) Afficher ensuite le résultat à l'écran en utilisant l'interruption $21 puis déduire en fonction du caractère affiché la valeur numérique du résultat. 3) Même exercice mais en utilisant l'instruction LOOP Exercice 2: Utilisation de l'interruption $21 en mode 9 L'interruption $21 avec ah à 9 permet d'afficher des chaînes de caractères qui se terminent par le caractère 13, 10 ,'$'. (13 Æ retour chariot, 10 Æ ligne suivante, $ Æ fin de chaîne de caractères) Pour cela, il faut définir un message avec la pseudo instruction db (voir explications de db) en terminant ce message par 13, 10, '$'. Il faut ensuite affecter au registre dx l'adresse de ce message (mov dx, mess où mess est le nom donné au message). Ecrire un programme qui affiche dix fois à l'écran le message suivant avec retour à la ligne et saut de ligne: « Si je travaille bien en TP, je deviendrai un dieu de l'assembleur et le prof sera fier de moi » Exercice 3: Concevoir une application qui réalise le produit de deux nombres A = 100 et B = 170. Les nombres A et B sont codés sur 8 bits chacun. • Quelle instruction faut il utiliser ? • Où se trouvent les opérandes ? • Où se trouve le résultat de l'opération. • Afficher les octets du registre contenant le résultat de l'opération. • Déduire le résultat numérique à partir des caractères affichés. Mêmes questions mais avec des nombres A et B de 16 bits. Prendre A = 1642 et B = 10. Essayer avec A=3227 et B=5. Comment apparaît le résultat ? Comment faire pour que des caractères imprimables apparaissent tout le temps ? ISET Mahdia Informatique Industrielle 3ème niveau 9 Programmation assembleur avec NASM : adressage Objectifs : L’objectif de ce T.P. est d’introduire les principes de la manipulation des données complexes à travers des programmes assembleurs avancés. On utilisera pour cela NASMIDE comme outil pour la création de quelques programmes basés sur le principe d’adressage « basé indexé ». Ce principe sera utilisé pour manipuler les éléments des tableaux et des chaînes de caractères. A la fin de cette manipulation, l’étudiant devra traduire un algorithme de tri que l’on appliquera sur une chaîne de caractère. Matériels utilisés : - Un PC ou compatible. Logiciels : - Microsoft Windows. - NASMIDE. Durée : 1ère partie : 3H00mn 2ème partie : 1H30mn Med Ali KAMMOUN Programmation assembleur avec NASM : adressage TP N° 3 : Programmation Assembleur avec NASM : adressage I. But du TP Maîtriser les différents types d'adressage, notamment pour accéder aux éléments de tableaux. II.Rappels Pour adresser les différents éléments d'un tableau, il faut utiliser l'adressage indexé basé en prenant le registre BX comme base et le registre DI ou SI comme indexe. Pour mettre la base du tableau (déplacement du tableau dans le segment de données) dans BX, il suffit d'écrire : MOV BX, nom du tableau. Ensuite l'adressage indexé basé s'utilise de la manière suivante: MOV AL, [BX+SI] ; mettre le SI ème élément du tableau dans le registre AL Où SI représente la position de l'élément du tableau que l'on veut atteindre. III.Exercices Exercice 1: Soit le tableau suivant: tab db 5, 30, 20, 1,11, 8 Faire le somme des 6 éléments de ce tableau et mettre le résultat dans une variable S. Afficher le résultat à l'écran, en déduire la valeur numérique. Exercice 2: Ecrire une application qui compte le nombre de lettres 'e' dans une phrase quelconque (50 caractères minimum) se terminant par le caractère '$'. - Représenter l'organigramme. - Mettre le résultat dans le registre dl et ajouter 32. Imprimer le caractère à l'écran et vérifier si le caractère qui apparaît est cohérent Exercice 3: Définir une chaîne de caractères de longueur au moins 50 caractères se terminant par '$'. Réaliser une application (organigramme + programme) qui remplace toutes les lettres d'un type donné par un autre type (par exemple tous les 'e' par des 'a'). On entrera les deux lettres au clavier en utilisant l'interruption 21,8. Les saisies clavier seront précédées d'un message du type 'Remplacer:' et 'par:' Exercice 4: Tri d'un tableau Soit le tableau tab suivant: Soit l'algorithme suivant: ISET Mahdia 5, 8, 1, 7, 6 Informatique Industrielle 3ème niveau 11 Med Ali KAMMOUN Programmation assembleur avec NASM : adressage iÅ0 jÅ1 nÅ5 tant que i < n-1 tant que j <n Si tab[i]>tab[j] alors Permuter(tab,i,j) j = j +1 fin tant que i = i+1 j = i+1 fin tant que Appliquer l'algorithme suivant au tableau tab en remplissant le tableau d'état suivant: Etape i j tab[0] tab[1] tab[2] tab[3] tab[4] Soit la chaîne de caractères suivante: message db "le but de ce probleme est de trier par ordre croissant de code ASCII cette chaîne de caractere" - Ecrire le programme qui tri par ordre croissant de code ASCII la chaîne précédente. - On prendra SI pour l'index i et DI pour l'index j. On affichera le résultat grâce à l'interruption $21, 9. ISET Mahdia Informatique Industrielle 3ème niveau 12 Programmation assembleur graphique en mode MCGA Objectifs : L’objectif de cette manipulation est de présenter les principes de la programmation graphique en utilisant le langage assembleur. A la fin de cette manipulation, l’étudiant sera capable de produire des formes géométriques complexes, en manipulant directement la mémoire vidéo, par des programmes en assembleur. Matériels utilisés : - Un PC ou compatible. Logiciels : - Microsoft Windows. - NASMIDE. Durée : 6H00mn Med Ali KAMMOUN Programmation assembleur graphique en mode MCGA TP N° 4 : Programmation Assembleur Graphique en mode MCGA I.But du TP Programmer l'affichage en mode Graphique MCGA. II.Présentation du mode MCGA Le mode MCGA est un mode graphique créé par IBM. Sa particularité est de posséder 256 couleurs et une définition de 320 pixels par 200 pixels. De ce fait, chaque pixel est représenté par un octet. La mémoire écran est donc représentée par 320*200*1 octets contigus (64000). 320 318 319 0 1 2 3 4 5 6 7 . . . . . . . . . . . . . . 320 321 200 III.Accès au mode MCGA Pour accéder au mode MCGA, nous allons utiliser les interruptions logicielles du BIOS. L'interruption du BIOS est l'interruption 0x10 et la fonction qui permet de choisir son mode vidéo est la fonction 0. Dans cette fonction il faut préciser le mode vidéo que l'on désire. Le mode correspondant au MCGA est le mode 0x13. En résumé pour activer le mode MCGA il faut: - ahÅ 0 - al Å 0x13 - Appel de l'interruption 0x10 Pour se remettre en mode texte à la fin du programme, on utilisera le mode 0x03. - ahÅ 0 - al Å 0x03 - Appel de l'interruption 0x10 IV.Accès aux pixels Pour accéder à un pixel, il faut écrire dans la mémoire vidéo du mode MCGA. Cette mémoire vidéo commence à l'adresse 0xa000 et s'étend sur 64000 octets. Pour accéder à un pixel de coordonnées x, y, x ∈ 0,319 et y ∈ 0,199 il faut donc accéder à la mémoire vidéo d'adresse y*320+x. La couleur de ce pixel dépendra de l'octet que l'on écrira à l'adresse du pixel. La couleur associée à une valeur de l'octet est définie dans une palette qu'il est également possible de modifier. Mais ceci est une autre histoire … Pour écrire à l'adresse 0xA000 + déplacement, il faut utiliser l'extra segment ES associé à un déplacement représenté par BX. On peut éventuellement ajouter à tout cela un déplacement fixe ou variable avec les registres SI et DI. [ ISET Mahdia ] [ ] Informatique Industrielle 3ème niveau 14 Med Ali KAMMOUN Programmation assembleur graphique en mode MCGA Exemple: mov ax,0xa000 mov es,ax mov dl, 0xaa mov bx, 160 mov [es:bx], dl ; on écrit à l'adresse 0xa000 + 160 ou mov bx, 160 mov [es:bx + 320], dl ; on écrit à l'adresse 0xa000 + 160 +320 ou mov bx, 160 mov si, 320 mov [es:bx + si], dl ; on écrit à l'adresse 0xa000 + 160 +320 ou mov bx, 160 mov si, 320 mov [es:bx + si + 640], dl ; on écrit à l'adresse 0xa000 + 160 +320 +640 V.Exercices Exercice 1: - Allumer le pixel de coordonnées (200,100) avec la couleur de code 0x32. Allumer les 256 premiers pixels leur associant une couleur variant de 0 à 255. Même question mais en augmentant l'épaisseur du trait (5 lignes). Même question mais sur toute la hauteur de l'écran (cf figure suivante). Exercice 2: - Encadrer l'écran avec un cadre d'épaisseur 5 pixels de la couleur de votre choix - Quadriller l'écran avec une ligne de 5 pixels d'épaisseur et un espacement de 10 pixels entre les lignes. Exercice 3: (pour les meilleur(e)s) - Ecrire un programme qui déplace un motif rectangulaire (8*6 pixels) en bas de la fenêtre de gauche Ædroite, de droite Æ gauche, … tant qu'aucune touche n'est appuyée. - L'affichage et l'effacement devront se faire avec un ou exclusif pour ne pas effacer ce qui se trouve éventuellement déjà sur l'écran. ISET Mahdia Informatique Industrielle 3ème niveau 15 Med Ali KAMMOUN Programmation assembleur graphique en mode MCGA - Le test de l'appui d'une touche se fera en utilisant l'interruption 0x16 (voir annexe) - Les variables à utiliser seront les suivantes: - Entre chaque affichage, il est nécessaire (au moins sur les Pentiums) de générer une temporisation. Pour cela on écrira un sous-programme de temporisation simple du type: tempo: tt: mov cx,0xffff nop loop tt ret - Pour déplacer le motif vers la gauche ou vers la droite, on utilisera une variable delta qui prendra la valeur 1 ou –1 selon le sens du déplacement. Cette variable servira d'incrément pour afficher la position suivante du motif. - Il faudra tester si on arrive au niveau de la limite supérieure droite (320-L) pour donner à delta la valeur –1 et tester la limite inférieure gauche (0) pour mettre delta à +1. Exercice 4: (pour les meilleur(e)s des meilleur(e)s) - Ecrire un Casse brique en assembleur 8086 (raquette + balle + briques). Rq: Vous pouvez utiliser: INT 16,1 - Get Keyboard Status AH = 01 On return: ZF = 0 if a key pressed (even Ctrl-Break) AX = 0 if no scan code is available AH = ~scan code~ ; AL = ASCII character or zero if special function key ISET Mahdia Informatique Industrielle 3ème niveau 16 Programmation assembleur avec TASM Objectifs : L’objectif de cette manipulation est d’introduire les principes de la programmation assembleur selon la syntaxe TASM. On utilisera pour cela Turbo-ASM de Borland comme outil pour la création de quelques programmes simples. Matériels utilisés : - Un PC ou compatible. Logiciels : - Microsoft Windows. - TASM. Durée : 3H00mn Med Ali KAMMOUN Programmation assembleur avec TASM TP N° 5 : Programmation Assembleur avec TASM I. But du TP Programmer en langage assembleur avec Turbo ASM II.Présentation du Turbo Assembleur Turbo assembleur est un compilateur-assembleur qui transforme un fichier texte contenant des instructions assembleurs (mnémoniques) en code binaire pour être exécuter sous un PC x86 (ou compatible). Il faut donc éditer le fichier source dans l’éditeur de texte compris, sauvegarder, puis assembler (on dit assembler plutôt que compiler ; mot réservée aux langages haut niveau comme le C ou Pascal). Une documentation indépendante est à votre disposition sur Turbo ASM III.Structure d’un programme en TASM Comme dans tout programme le fichier source doit être saisi de manière rigoureuse. Chaque définition et chaque instruction doivent ainsi s'écrire sur une nouvelle ligne (pour que l'assembleur puisse différencier les différentes instructions) Le fichier source contient: 1. Un nom du programme sous TITLE sui vie d’un nom. Cette partie est facultative. 2. Une partie pour déclarer une pile qui est définie dans le segment de pile délimité par les directives SEGMENT STACK et ENDS 3. Des définitions de données déclarées par des directives. Celles-ci sont regroupées dans le segment de données délimité par les directives SEGMENT et ENDS 4. Puis sont placées les instructions (qui sont en quelque sorte le coeur du programme), la première devant être précédée d'une étiquette, c'est-à-dire par un nom qu'on lui donne. Celles-ci sont regroupées dans le segment d'instructions délimité par les directives SEGMENT et ENDS 5. Enfin, le fichier doit être terminé par la directive END suivi du nom de l'étiquette de la première instruction (pour permettre au compilateur de connaître la première instruction à exécuter (Les points-virgules marquent le début des commentaires, c'est-à-dire que tous les caractères situés à droite d'un point virgule seront ignorés) Voici à quoi ressemble un fichier source (fichier .ASM): TITLE nom_programme Pile SEGMENT Stack; Pile ENDS DATA SEGMENT ; Déclarer ici les données DATA ENDS CODE SEGMENT ASSUME DS:DATA,CS:CODE DebutCode: ; Mettez ici le code de votre programme CODE ENDS ISET Mahdia Informatique Industrielle 3ème niveau 18 Med Ali KAMMOUN END Programmation assembleur avec TASM DebutCode Exemple : ;*********************************** ;* A F I C H A I N . A S M * ;****************************TA 2.0* TITLE AFICHAIN Pile SEGMENT Stack; Pile ENDS Data SEGMENT ChaineDonnees DB 'Ce texte est dans le segment des donnees.$' Data ENDS CODE SEGMENT ASSUME DS:Data,CS:CODE DebutCode: mov bx,Data mov ds,bx ;fait pointer DS sur le segment .DATA mov dx,OFFSET ChaineDonnees ;fait pointer DX sur le d‚placement de ;ChaineDonnees dans le segment .DATA mov ah,9 ;fonction d'affichage de chaŒne du DOS int 21h ;appel de la fonction mov ah,4ch ;fonction de d‚sactivation de programme ;du DOS int 21h ;appel du DOS CODE ENDS END DebutCode IV.Edition et exécution d’un programme avec TASM L'algorithme pour la résolution du problème posé étant établi, la première étape consiste à créer le fichier contenant le programme source en langage Assembleur en utilisant pour cela tout éditeur de texte: EDIT de MS/DOS ou l'éditeur inclus dans le compilateur Pascal ou C, ... Ce fichier doit avoir l'extension .ASM. Pour assembler ce programmer et en faire un module objet, il faut utiliser un assembleur: MASM de Microsoft ou TASM de Borland. Si le fichier source est TOTO.ASM, l'assembleur créera le fichier TOTO.OBJ, et optionnellement les fichiers TOTO.LST et TOTO.CRF. Le fichier TOTO.OBJ contient le code binaire du programme. Ce code n'est pas encore exécutable. Il le sera après l'édition de liens. La sortie du fichier TOTO.LST sur écran ou imprimante indique pour chaque ligne du programme source le code généré, l'adresse relative des instructions ou de la zone mémoire générée et un message d'erreur éventuellement. A la fin de l'assemblage, l'assembleur affiche un message qui indique le nombre d'avertissements (WARNINGS) qui pourraient donner un mauvais fonctionnement du programme et le nombre d'erreurs graves (SEVERE ERRORS). Corriger les erreurs et refaire l'assemblage s'il y a lieu. L'étape suivante est l'édition de liens que nous demandons en exécutant LINK TOTO. L'éditeur de liens crée le fichier TOTO.EXE qui contient le module objet exécutable et le fichier TOTO.MAP qui contient la liste des symboles globaux. On peut soumettre plusieurs modules objet en entrée de noms TOTO.OBJ, TITI.OBJ et TATA.OBJ, en appelant l'éditeur de liens par LINK TOTO TITI TATA. Enfin l'exécution du programme sera lancée en tapant TOTO (sous le contrôle de MS/DOS). La mise au point du programme peut être faite à l'aide du programme de mise au point DEBUG en tapant DEBUG TOTO.EXE. Il existe d'autres programmes de mise au point qui sont TurboDebugger fourni avec le compilateur C, CodeView plus complets que DEBUG, mais ce dernier a l'avantage d'être fourni avec MS/DOS). ISET Mahdia Informatique Industrielle 3ème niveau 19 Med Ali KAMMOUN Programmation assembleur avec TASM V.Exercices Exercice 1: - Dressez l’organigramme d’un programme qui affiche le message ‘Salut tout le monde’ sur l’écran. Traduisez l’organigramme en programme et vérifiez son bon fonctionnement. - Modifier le programme précédant en affichant le même message 10 fois. Commencez par dresser l’organigramme. Exercice 2: - Dressez l’organigramme d’un programme qui vous pose la question : « Somme-nous l’après midi ? » (O/N). Si vous tapez ‘O’ il vous affiche « Bon après midi », sinon il vous affiche « Bonjour ». - Traduisez l’organigramme en programme assembleur sous TASM. Exercice 3: - Dressez l’organigramme d’un programme qui lit un caractère minuscule au clavier et le convertit en majuscule. - Transformer l’organigramme en programme sous TASM. Exercice 4 : - Dressez l’organigramme d’un programme qui affiche la forme suivante ‘* *’ ** ** *** *** ******** L’utilisation d’une boucle est obligatoire. Transformer l’organigramme en programme sous TASM. ISET Mahdia Informatique Industrielle 3ème niveau 20 Programmation assembleur d’une interface d’Entrée/Sortie : le i8255 Objectifs : L’objectif de cette manipulation est de présenter à l’étudiant les principes de la programmation de l’interface parallèle 8255. L’expérimentation porte sur un port parallèle implémenté sur le Kit MTS-86C et est piloté par un 8255. Le rôle de l’étudiant est de manipuler ce port en écrivant des codes en assembleur permettant de commander des diodes ou recevoir des informations depuis des boutons poussoirs. Matériels utilisés : - Le Kit MTS-86C. - Un PC ou compatible doté d’un port de communication série. Logiciels : - Microsoft Windows - Hyper Terminal Durée : 1ère étape : 3H00mn Med Ali KAMMOUN Programmation assembleur d’une interface d’Entrée/Sortie : le i8255 TP N° 6 : Programmation Assembleur d’une interface d’Entrée/Sortie : le i8255 I.But du TP Le but de cette manipulation est de se familiariser avec l’utilisation de l’interface de communication parallèle 8255 intégrée au système MTS-86C. II.Présentation Les échanges entre le microprocesseur et son environnement externe (clavier, écran, imprimante,…) se font à l’aide de circuits d’interface appelés souvent « coupleurs d’Entrées/Sortie ». Ces échanges peuvent être effectués en parallèle ou en série. Dans le cadre de cette manipulation, nous allons utilisé un coupleur pour liaison parallèle de la famille 8200 de Intel : il s’agit du PPI (Programmable Peripheral Interface) 8255. III.PPI 8255 Le Intel 8255 est une interface programmable d’entrée/sortie destiné à l’utilisation avec les microprocesseurs Intel. Elle possède 24 pins d’entrées/sorties programmable par deux groupes de 12 pins chacun et elle peut être utilisée en 3 modes. Dans le premier mode (MODE 0), chaque groupe de 12 pins peut être programmé par lot de 4 broches en entrée ou en sortie. Dans le (MODE 1), le deuxième mode, chaque groupe peut être programmé de sorte que 8 lignes soient configurées en entrées ou en sorties. Le troisième mode, (MODE 2), est un mode bidirectionnel où 8 lignes sont utilisées comme bus bidirectionnel. III.1. Fonctions des broches Data Bus Buffer Ce bus bidirectionnel à 3 états est utilisé pour interfacer le 8255 au bus du système. Les données sont transmises et reçues via le buffer suivant l’instruction de input ou de output générée par le microprocesseur. Le Control Word et les informations de configuration sont aussi transmis via ce bus. Read/Write et Control logic La fonction de ce bloc est de gérer tous les transferts, internes et externes, des données, de contrôle ou du Status Words. __ CS Cette broche, active à l’état bas, permet la communication entre le 8255 et le CPU. __ RD Cette broche, active à l’état bas, permet au 8255 de transférer les données ou les informations de configurations au CPU via le data bus. __ WR ISET Mahdia Informatique Industrielle 3ème niveau 22 Med Ali KAMMOUN Programmation assembleur d’une interface d’Entrée/Sortie : le i8255 Cette broche, active à l’état bas, permet au microprocesseur d’envoyer des données ou le Control Words vers le 8255. A0 et A1 Ces broches d’entrées, conjuguées aux broches WR et RD, contrôlent la sélection des ports (A, B ou C) ou du registre du Control Word. A1 A0 __ __ __ RD WR CS Opérations d’Input (Lire) 0 0 0 1 0 Port A->Data Bus 0 1 0 1 0 Port B->Data Bus 1 0 0 1 0 Port C->Data Bus Opérations d’Output (Ecrire) 0 0 1 0 0 Data Bus -> Port A 0 1 1 0 0 Data Bus -> Port B 1 0 1 0 0 Data Bus -> Port C 1 1 1 0 0 Data Bus -> Control Fonctions de désactivation x x x x 1 Data Bus -> 3 états 1 1 0 1 0 Condition illégale x x 1 1 0 Data Bus -> 3 états III.2. Le contrôle des groupes Le CPU envoie un Control Word vers le 8255 pour configurer les ports. Le Control Word contient des informations comme : le mode, le bit set, le bit reset, etc.… Chaque bloc de contrôle (Groupe A et Groupe B) accepte les commandes depuis le Read/Write Control logic, et reçoit le Control Word depuis le bus interne des données et envoie les commandes au port qui lui est associé. Le Groupe A de Contrôle --- Port A et Port C (de poids fort) [C7-C4]. Le Groupe B de Contrôle --- Port B et Port C (de poids faible) [C3-C0]. III.3. La sélection des modes Il existe 3 modes d’utilisation de l’interface 8255 : Le Mode 0, le Mode 1 et le Mode 2. Quand l’entrée RESET est à l’état haut, tous les ports sont configurés en entrée. Si l’entrée RESET est désactivée, l’interface 8255 garde son état (en entrée) sans aucune initialisation préalable. Les modes des ports A et B peuvent être configurés séparément. Cependant le port C est divisé en deux groupes configurés suivants les besoins des ports A et B. ISET Mahdia Informatique Industrielle 3ème niveau 23 Med Ali KAMMOUN Programmation assembleur d’une interface d’Entrée/Sortie : le i8255 Format du Control Word en MODE 0 Format du Control Word en MODE 1 ISET Mahdia Informatique Industrielle 3ème niveau 24 Med Ali KAMMOUN Programmation assembleur d’une interface d’Entrée/Sortie : le i8255 Format du Control Word en MODE 2 IV.Manipulation Le système MTS-86C dispose de 3 interfaces parallèles programmable 8255. L’interface n°3 (PPI-3) est utilisée pour l’expérimentation et elle est connectée aux diodes et aux boutons SW suivant les schémas électroniques disponible en annexe. D’après ces schémas, le port A est donc connecté aux boutons SW et le port B est connecté aux diodes via les circuits 74LS240. IV.1. Exemple de programmation Supposons que l’on veut écrire un programme en assembleur qui nous permet d’allumer la diode LED en appuyant sur le bouton SW correspondant. Le programme s’écrit alors comme suit : CNT3 EQU 3FD6H; Assignation des adresses des ports APORT3 EQU 3FD0H BPORT3 EQU 3FD2H CODE SEGMENT ASSUME CS:CODE,DS:CODE ORG 0 START : MOV SP,4000H MOV AL,90H MOV DX,CNT3 OUT DX,AL ISET Mahdia ; Configuration du Stack Pointer ; Configuration du Control Word du 8255 ;(Port A=Input, Port B et C=Output) ;Configuration du port de sortie ; Ecriture du Control Word Informatique Industrielle 3ème niveau 25 Med Ali KAMMOUN Programmation assembleur d’une interface d’Entrée/Sortie : le i8255 J1: ; Configuration du port d’entrée ; Faire entrer les données ; Inverser le signal ; Configuration du port de sortie ; Faire sortir les données ; Reboucler vers J1 MOV DX,APORT3 IN AL,DX NOT AL MOV DX,BPORT3 OUT DX,AL JMP J1 CODE ENDS END START -Tester le bon fonctionnement du programme précédant sur la carte MTS-86C. VI.2. Programmation de l’interface 8255 • • • Ecrire un programme permettant d’allumer toutes les LEDS. Ecrire un programme permettant d’afficher le nombre hexadécimal 95 sur les 8 LEDS. Ecrire un programme permettant d’alterner l’allumage des diodes de droite à gauche en continu (On allume les 4 diodes de droite puis de gauche et on reprend). ISET Mahdia Informatique Industrielle 3ème niveau 26 Med Ali KAMMOUN Travaux pratiques Microprocesseurs Annexe ASCII Table (7-bit) Decimal Octal Hex Binaire Valeur -------------------------------------------------------------------------------------- 063 077 03F 00111111 ? 064 100 040 01000000 @ 000 000 000 00000000 NUL (Null char.) 065 101 041 01000001 A 001 001 001 00000001 SOH (Start of Header) 066 102 042 01000010 B 002 002 002 00000010 STX (Start of Text) 067 103 043 01000011 C 003 003 003 00000011 ETX (End of Text) 068 104 044 01000100 D 004 004 004 00000100 EOT (End of Transmission) 069 105 045 01000101 E 005 005 005 00000101 ENQ (Enquiry) 070 106 046 01000110 F 006 006 006 00000110 ACK (Acknowledgment) 071 107 047 01000111 G 007 007 007 00000111 BEL (Bell) 072 110 048 01001000 H 008 010 008 00001000 BS (Backspace) 073 111 049 01001001 I 009 011 009 00001001 HT (Horizontal Tab) 074 112 04A 01001010 J 010 012 00A 00001010 LF (Line Feed) 075 113 04B 01001011 K 011 013 00B 00001011 VT (Vertical Tab) 076 114 04C 01001100 L 012 014 00C 00001100 FF (Form Feed) 077 115 04D 01001101 M 013 015 00D 00001101 CR (Carriage Return) 078 116 04E 01001110 N 014 016 00E 00001110 SO (Serial In)(Shift Out) 079 117 04F 01001111 O 015 017 00F 00001111 SI (Serial Out)(Shift Out) 080 120 050 01010000 P 016 020 010 00010000 DLE (Data Link Escape) 081 121 051 01010001 Q 017 021 011 00010001 DC1 (XON) (Device Control 1) 082 122 052 01010010 R 018 022 012 00010010 DC2 083 123 053 01010011 S 019 023 013 00010011 DC3 (XOFF)(Device Control 3) 084 124 054 01010100 T 020 024 014 00010100 DC4 085 125 055 01010101 U 021 025 015 00010101 NAK (Negative Acknowledgement) 086 126 056 01010110 V 022 026 016 00010110 SYN (Synchronous Idle) 087 127 057 01011111 W 023 027 017 00010111 ETB (End of Trans. Block) 088 130 058 01011000 X 024 030 018 00011000 CAN 025 031 019 00011001 EM 026 032 01A 00011010 SUB 027 033 01B 00011011 ESC 028 034 01C 00011100 FS 029 035 01D 00011101 GS 030 036 01E 00011110 031 037 01F 00011111 032 040 020 00100000 SP 033 041 021 00100001 ! 034 042 022 00100010 035 043 036 (Device Control 2) (Device Control 4) (Cancel) 089 131 059 01011001 Y 090 132 05A 01011010 Z (Substitute) 091 133 05B 01011011 [ (Escape) 092 134 05C 01011100 \ (File Separator) 093 135 05D 01011101 ] (Group Separator) 094 136 05E 01011110 ^ RS (Request to Send) 095 137 05F 01011111 _ US (Unit Separator) 096 140 060 01100000 ` (Space) 097 141 061 01100001 a 098 142 062 01100010 b " 099 143 063 01100011 c 023 00100011 # 100 144 064 01100100 d 044 024 00100100 $ 101 145 065 01100101 e 037 045 025 00100101 % 102 146 066 01100110 f 038 046 026 00100110 & 103 147 067 01100111 g 039 047 027 00100111 ' 104 150 068 01101000 h 040 050 028 00101000 ( 105 151 069 01101001 i 041 051 029 00101001 ) 106 152 06A 01101010 j 042 052 02A 00101010 * 107 153 06B 01101011 k 043 053 02B 00101011 + 108 154 06C 01101100 l 044 054 02C 00101100 , 109 155 06D 01101101 m 045 055 02D 00101101 - 110 156 06E 01101110 n 046 056 02E 00101110 . 111 157 06F 01101111 o 047 057 02F 00101111 / 112 160 070 01110000 p 048 060 030 00110000 0 113 161 071 01110001 q 049 061 031 00110001 1 114 162 072 01110010 r 050 062 032 00110010 2 115 163 073 01110011 s 051 063 033 00110011 3 116 164 074 01110100 t 052 064 034 00110100 4 117 165 075 01110101 u 053 065 035 00110101 5 118 166 076 01110110 v 054 066 036 00110110 6 119 167 077 01110111 w 055 067 037 00110111 7 120 170 078 01111000 x 056 070 038 00111000 8 121 171 079 01111001 y 057 071 039 00111001 9 122 172 07A 01111010 z 058 072 03A 00111010 : 123 173 07B 01111011 { 059 073 03B 00111011 ; 124 174 07C 01111100 | 060 074 03C 00111100 < 125 175 07D 01111101 } 061 075 03D 00111101 = 126 176 07E 01111110 ~ 062 076 03E 00111110 > 127 177 07F 01111111 DEL ISET Mahdia (End of Medium) Informatique Industrielle 3ème niveau 27