La pila en MC9S08Q128 y su uso
El microcontrolador MC9S08QE128 incluye un registro denominado "Stack pointer" o "Apuntador a pila", el cual sirve para controlar la función de pila que incluye éste. La pila cumple un papel extremadamente importante para la programación dentro del microcontrolador, pues permite guardar direcciones de memoria al momento de entrar en interrupciones, y permite guardar variables temporales o locales. Su buen uso es vital para poder crear códigos bien estructurados y sin tener que declarar variables globales una y otra vez. El uso de la pila puede hacer la diferencia entre un código ordenado y un completo desastre en programas con muchas subrutinas, pues esta sirve como una especie de "registro temporal" donde se pueden declarar un grupo de variables temporales que pueden ser limpiadas y utilizadas posteriormente para declarar otro grupo de variables.
Contenido
¿Qué es la pila?:
La pila (Conocida en inglés como Stack) es un tipo de dato abstracto, donde predominan dos operaciones, insertar (Push) y retirar (Pop). La pila sigue el principio LIFO (Acrónimo para last in, first out) en el cual el último dato insertado es el primero que se puede retirar. Se puede representar de la siguiente manera: Cada dato es una hoja de papel, y se van acumulando los datos uno sobre otro. Solamente se puede retirar la hoja de papel que se encuentra en el tope de la pila, es decir, el dato que se insertó de ultimo.
El registro SP y su inicialización
Ver: Registro SP
Instrucciones del HCS08 relacionadas a la pila
| Nº | Instrucción | Descripción |
|---|---|---|
| 1 | PSHA / PSHH / PSHX |
Toma el dato guardado en acumulador (A), en el registro H (H) o en el registro X (X) y lo guarda en la dirección apuntada por el Stack Pointer. Posteriormente, decrementa el valor del registro SP en uno |
| 2 | PULA / PULH / PULX |
Se incrementa el valor del registro SP en uno, y posteriormente se guarda el dato guardado en la dirección de memoria a la cual apunta SP en el acumulador (A), en el registro H (H) o en el registro X (X). Finalmente, la dirección de memoria de donde se tomó el dato se define como espacio sin declarar. |
| 3 | LDA 'operando',SP |
Se carga el valor de la dirección de memoria "operando + SP". Muy util para poder movernos a traves de cada una de las variables temporales definidas en pila sin tener que hacer varias operaciones de Pull. |
| 4 | STA 'operando',SP |
Se guarda el dato almacenado en acumulador en la dirección de memoria "operando + SP". Al igual que su contraparte LDA, es muy util para modificar variables almacenadas en pila sin realizar Pull y Push varias veces |
| 5 | AIS # |
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| 6 | TSX |
Transfiere el contenido del registro SP al registro HX. Es muy util a la hora de guardar la dirección de una cierta variable y mover el apuntador a pila a la vez.
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| 7 | TXS |
Transfiere el contenido del registro HX al registro SP
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| 8 | RSP |
Escribe 0xFF sobre el registro bajo de SP. Si se inicializa el registro SP en 0x17FF y no se insertan más de 255 variables se puede utilizar esta instrucción para resetear el apuntador a su posición inicial (Pasamos de 0x17XX a 0x17FF) |
Advertencias al momento de usar la pila
- Es indispensable inicializar el Stack Pointer al comienzo del programa. Así no se utilice para guardar variables temporales propias, este se utiliza para guardar la dirección del Program Counter al realizar un branch a una subrutina o realizar una interrupción
- Se debe tener cuidado con la posición de memoria donde se inicializa el Stack Pointer, pues podría sobrelaparse y producir errores. Se recomienda siempre inicializarlo en la dirección 0x1800
- Es muy importante siempre balancear la pila al momento de usarla. Balancear la pila se refiere a que, al momento de declarar variables temporales y dejar de usarlas, se deben limpiar dichas variables para poder usar el mismo espacio de memoria nuevamente
Como ejemplo a este punto, vease el siguiente código:
Rutina:
PSHA ;Hacemos Push tres veces del contenido del acumulador en pila
PSHA
PSHA
CLRA ;Limpiamos acumulador
ADD 1,SP ;Sumamos tres veces el acumulador con el contenido que tenía antes de hacer CLR
ADD 2,SP
ADD 3,SP
STA Resultado ;Guardamos el contenido en resultado
CMPA #255
BNE Rutina ;Si el resultado no es 255, volvemos a ejecutar la rutina
Si inicializamos el Stack Pointer en 0x17FF, al ejecutar una vez la rutina éste terminará en 0x17FC. La segunda vez que se ejecute la rutina, SP pasará de 0x17FC a 0x17F9. Observamos entonces que se van ocupando cada vez más posiciones de memoria, y si se ejecutara muchas veces la misma rutina, la memoría de la pila se sobrelapará con la memoría del inicio de la RAM. Al no limpiarse las variables temporales (Aquellas introducidas por la operación PSHA), tarde o temprano ocurrirá el "Overflow" o desborde, al no poder agregar más elementos en la pila.
Para balancear la pila, es necesario limpiar las variables temporales al haber terminado la rutina. Es decir, debe haber tantas operaciones de PULL como PUSH se hayan realizado
Rutina:
PSHA ;Hacemos Push tres veces del contenido del acumulador en pila
PSHA
PSHA
CLRA ;Limpiamos acumulador
ADD 1,SP ;Sumamos tres veces el acumulador con el contenido que tenía antes de hacer CLR
ADD 2,SP
ADD 3,SP
STA Resultado ;Guardamos el contenido en resultado
PULA ;Pull 3 veces para balancear pila
PULA
PULA
LDA Resultado ;Recuperamos resultado para realizar comparación
CMPA #255
BNE Rutina ;Si el resultado no es 255, volvemos a ejecutar la rutina
Otra alternativa es emplear la instrucción AIS
Rutina:
PSHA ;Hacemos Push tres veces del contenido del acumulador en pila
PSHA
PSHA
CLRA ;Limpiamos acumulador
ADD 1,SP ;Sumamos tres veces el acumulador con el contenido que tenía antes de hacer CLR
ADD 2,SP
ADD 3,SP
STA Resultado ;Guardamos el contenido en resultado
AIS #3 ;Reseteamos pila a su posición original
CMPA #255
BNE Rutina ;Si el resultado no es 255, volvemos a ejecutar la rutina
Ejemplos de códigos que emplean la pila
En construcción
