# 微算機 Chaper 4 Programming Languages
###### tags: `microcontroller`
## Computer Programming Languages
- 有分三種：
1. **Machine language**：
- 可能是binary或hexadecimal op-codes。
- 基本上不太可能直接使用這種語言來編程，因為全部都是數字。
2. **Assembly language**
3. **High-level language**
- assembly和high-level languaue被稱為**source code**，分別會被**assembler**和**compiler/interpreter**翻譯成**machine language program**，而machine language programs are known as **object codes**

### Machine Languaue
- 每個microcontroller有自己獨特的machine language instruction。當然也有不同的標準去遵循。PIC18F使用...算了
### Assembly Language
- 每一行包含4種fields(?)：
1. **Label field**
2. **Instruction, mnemonic,or op-code field**
3. **Operand field**
4. **Comment field**

| Label | Mnemonic | Operand | Comment |
| -------- | -------- | -------- |- |
| init: | MOVLW | 0x01 | ;Move 1 into accumulator|
:::info
請自行腦補去掉直線
:::
- 藉由**assembler**轉為machine code，透過每一行轉成ASCII，然後再翻譯成binary op-codes。
- 優點：如果直接寫machine languaue，你要自己去算data storage address或targets for jumps or calls address，但用assembly language就叫電腦幫你算就好。

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## Assembler

- Assembler分類：
1. **One-Pass Assembler**：在assemble的過程中只scan一次完整的程式碼，所以所有的JUMP instruction都只能往程式碼的後跳，不能往程式碼的前面跳。
2. **Two-Pass Assembler**：會scan兩次code，在第一次，assembler做出一個symbol table，第二次才把assembly language轉成machine code。
3. **Macroassembler**：讓programmer可以使用macro，效果等同於C語言的 ( function ? ) 。
- assembler對於field的劃分定義：
- **Space** are used between fields.
- **Commas(,)** are used between address in an operand field.
- **Semicolon(;)** is used before a comment.
- **colon(:)** or no delimiter is used after a label.

### Assembler Derectives or Pseudoinstructions

- **ORIGIN(ORG)**：告訴microcontroller你要把這個program放在memory的哪裡。ORG讓assembler把新的值賦予**address counter**
:::info
address counter功能類似program counter
:::
- **Equate(EQU)**：把operand field的值assign到label field。
:::warning
我不太懂這啥意思，把值丟到label field幹嘛?
:::
:::success
好像就只是一個類似macro的感覺，可以把label用數字代替??(還沒實驗過)
:::
- **Define Byte(DB)**：會把 8-bit 數值存進原本ORG的記憶體位址裡面。
- **Define Word(DW)**：會把 16-bit 數值存進原本ORG的記憶體位址裡面(也可以說是在 address counter 裡面的地址)
:::warning
pic18f 是使用 little endian 所以會把比較低的 byte 先存。
例如：

    ORG 0x100
    DW 0x4C8F

這樣 4C 會存在 0x101 而 8F 會存在 0x100。
:::

### Typical Instruction Set
- **加減法**
1. 做無號數的加法，如果是 0xFF + 0xFF ，結果會是 0xFE 加上 1bit 的 carry。
2. 做有號數的加法，如果是 0xFF (-1) + 0xFF (-1) ，結果會是 0xFE (-2)，而會多的那個 carry 必須要被捨棄掉。
- **乘法**
1. 無號數的乘法就直接乘就好了。
2. 有號數的乘法順序如下：
1. 把兩個數字的 MSB (signed bit) 拿出來，分別為 P Q 。
2. 如果該數字的 MSB 是 1 ，要做 2's complement。
3. 把兩修改過後的數字相乘。
4. 把 signed bit 加上 $P \oplus Q$ 的結果。
- **除法**
1. 無號數的除法也直接做就好了。
2. 有號數的除法就跟有號數的乘法一樣，自己看。
3. 如果除下來有餘數，要注意這些事：
- remainder = dividend - quotient x divisor 。
- 餘數的符號會與 dividend 一樣。
- **Logic Instruction**
1. 就你知道的那樣(AND OR XOR NOT之類的)，沒啥好說的。
- **Shift and Rotate Instructions**
:::info
注意如果是負數做 arithmetic shift 左邊會補 1 。
:::
- 當做 arighmetic shift left 時，如果做之前的 MSB 和做之後的不一樣， overflow 的 bit 會設為 1 。

### Typical Addressing Modes
- 當 instruction/operand 有數字，稱為 immdiate mode instruction 。
ex ： ADDLW 3
- 當 instruction/operand 都是記憶體位址或 registers 時，稱為 absolute/direct addressing mode 。
ex ： MOVWF 0x20

- 有些 branch 是 16-bit ，前 8 是 op-code 而後 8 是當符合狀況時，要加到 program memory 的值，後 8 bit 是 signed 的 range from -128 ~ 127。
ex ： MOVWF INDF0