ST7
`8-BIT MCU FAMILY
`
`USER GUIDE
`
`July 2002
`
`0001
`
`1
`
`AMD EX1017
`U.S. Patent No. 6,895,519
`
`

`

`USE IN LIFE SUPPORT DEVICES OR SYSTEMS MUST BE EXPRESSLY AUTHORIZED.
`STMicroelectronics PRODUCTS ARE NOT AUTHORIZED FOR USE AS CRITICAL COMPONENTS IN
`LIFE SUPPORT DEVICES OR SYSTEMS WITHOUT THE EXPRESS WRITTEN APPROVAL OF
`STMicroelectronics. As used herein:
`
`1. Life support devices or systems are those
`which (a) are intended for surgical implant into
`the body, or (b) support or sustain life, and
`whose failure to perform, when properly used in
`accordance with instructions for use provided
`with the product, can be reasonably expected
`to result in significant injury to the user.
`
`1
`
`2. A critical component is any component of a life
`support device or system whose failure to
`perform can reasonably be expected to cause
`the failure of the life support device or system,
`or to affect its safety or effectiveness.
`
`0002
`
`

`

`Table of Contents
`
`1 INTRODUCTION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
`
`1.1 WHO IS THIS BOOK WRITTEN FOR? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
`
`1.2 ABOUT THE AUTHORS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
`
`1.3 HOW IS THIS BOOK ORGANIZED? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
`
`1.4 WHY A MICROCONTROLLER? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
`1.4.1 Electronic circuitry . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15
`1.4.2 Choice of microcontroller model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .17
`1.4.3 Choice of development tools . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .17
`
`2 HOW DOES A TYPICAL MICROCONTROLLER WORK? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
`
`2.1 THE CENTRAL PROCESSING UNIT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
`
`2.2 HOW THE CPU AND ITS PERIPHERALS MAKE UP A SYSTEM . . . . . . . . . . . . 21
`2.2.1 CPU . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .21
`2.2.2 Memory . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .21
`2.2.3 Input-Outputs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .23
`2.2.4 Interrupt Controller . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .24
`2.2.5 Bus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .25
`2.2.6 Clock Generator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .25
`2.2.7 Reset Generator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .25
`
`2.3 CORE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
`2.3.1 Arithmetic and Logic Unit (ALU) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .25
`2.3.2 Program Counter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .26
`2.3.3 Instruction Decoder . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .26
`2.3.4 Stack Pointer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .26
`
`2.4 PERIPHERALS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
`2.4.1 Parallel Input-Outputs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .27
`2.4.2 Analog to Digital Converter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .28
`2.4.3 Programmable Timer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .28
`2.4.4 Serial Peripheral Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .28
`2.4.5 Watchdog Timer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .28
`
`2.5 THE INTERRUPT MECHANISM AND HOW TO USE IT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
`2.5.1 Interrupt handling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .29
`2.5.1.1 Hardware mechanism . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .31
`2.5.1.2 Hardware sources of interrupt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .31
`2.5.1.3 Global interrupt enable bit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .32
`
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`1
`
`0003
`
`

`

`Table of Contents
`
`2.5.1.4 Software interrupt instruction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .32
`2.5.1.5 Saving the state of the interrupted program . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .32
`2.5.1.6 Interrupt vectorization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .32
`2.5.1.7 Interrupt service routine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .34
`2.5.1.8 Interrupt Return instruction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .34
`2.5.2 Software precautions related to interrupt service routines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .34
`2.5.2.1 Saving the Y register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .34
`2.5.2.2 Managing the stack . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .35
`2.5.2.3 Resetting the hardware interrupt request flags . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .35
`2.5.2.4 Making an interrupt service routine interruptible . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .35
`2.5.2.5 Data desynchronization and atomicity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .36
`2.5.3 Conclusion: the benefits of interrupts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .38
`
`2.6 AN APPLICATION USING INTERRUPTS: A MULTITASKING KERNEL . . . . . . . 39
`2.6.1 Pre-emptive multitasking . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .39
`2.6.2 Cooperative multitasking . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .41
`2.6.3 Multitasking kernels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .42
`2.6.3.1 Advantages of programming with a multitasking kernel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .42
`2.6.3.2 The task declaration and allocation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .42
`2.6.3.3 Task sleeping and waking-up . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .42
`2.6.3.4 Multitasking kernel overhead . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .43
`
`3 PROGRAMMING A MICROCONTROLLER . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
`
`3.1 ASSEMBLY LANGUAGE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
`3.1.1 When to use assembly language . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .45
`3.1.2 Development process in assembly language . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .46
`3.1.2.1 Assembly language . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .47
`3.1.2.2 Assembler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .48
`3.1.2.3 Linker . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .49
`3.1.2.4 The project builder/make utility . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .51
`3.1.2.5 EPROM burners . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .52
`3.1.2.6 Simulators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .53
`3.1.2.7 In-circuit emulators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .54
`
`3.2 C LANGUAGE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
`3.2.1 Why use C? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .55
`3.2.2 Tools used with C language . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .57
`3.2.3 Debugging in C . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .58
`
`3.3 DEVELOPMENT CHAIN SUMMARY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
`
`3.4 APPLICATION BUILDERS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
`315
`3.5 FUZZY-LOGIC COMPILERS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
`
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`1
`
`0004
`
`

`

`Table of Contents
`
`4 ARCHITECTURE OF THE ST7 CORE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
`
`4.1 POSITION OF THE ST7 WITHIN THE ST MCU FAMILY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
`
`4.2 ST7 CORE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
`4.2.1 Addressing space . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .65
`4.2.2 Internal registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .65
`4.2.2.1 Accumulator (A) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .65
`4.2.2.2 Condition Code register (CC) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .65
`4.2.2.3 Index registers (X and Y) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .67
`4.2.2.4 Program Counter (PC) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .68
`4.2.2.5 Stack Pointer (SP) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .68
`
`4.3 INSTRUCTION SET AND ADDRESSING MODES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
`4.3.1 A word about mnemonic language . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .70
`4.3.2 Addressing modes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .72
`4.3.3 Instruction set . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .73
`4.3.4 Coding of the instructions and the address . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .74
`4.3.4.1 Prefix byte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .74
`4.3.4.2 Opcode byte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .75
`4.3.4.3 The addressing modes in detail . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .77
`
`4.4 ADVANTAGES OF THE ST7 INSTRUCTION SET AND ADDRESSING MODES 82
`
`5 PERIPHERALS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
`
`5.1 CLOCK GENERATOR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
`5.1.1 ST72251 Miscellaneous Register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .84
`5.1.2 ST72311 Miscellaneous Register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .85
`
`5.2 INTERRUPT PROCESSING . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
`5.2.1 Interrupt sources and interrupt vectors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .86
`5.2.1.1 Interrupts sources for the ST72251 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .87
`5.2.1.2 Interrupt sources for the ST72311 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .88
`5.2.2 Interrupt vectorization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .89
`5.2.3 Global interrupt enable bit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .90
`5.2.4 TRAP instruction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .91
`5.2.5 Interrupt mechanism . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .91
`5.2.5.1 Saving the interrupted program state . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .91
`5.2.5.2 Interrupt service routine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .91
`5.2.5.3 Restoring the interrupted program state: The IRET instruction . . . . . . . . . . . . . . .92
`5.2.6 Nesting the interrupt services . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .92
`
`5.3 PARALLEL INPUT-OUTPUT PORTS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94
`
`5/315
`1
`
`0005
`
`

`

`Table of Contents
`
`5.3.1 ST72251 I/O Ports . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .94
`5.3.2 ST72311 I/O Ports . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .96
`
`5.4 WATCHDOG TIMER . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99
`5.4.1 Aim of the watchdog . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .99
`5.4.2 Watchdog Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100
`5.4.3 Using the Watchdog to protect an application . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .103
`
`5.5 16-BIT TIMER . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103
`5.5.1 Timer clock . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .104
`5.5.2 Free running counter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .105
`5.5.2.1 Reading the free running counter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .105
`5.5.2.2 Resetting the free running counter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .106
`5.5.2.3 The TOF flag . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .107
`5.5.3 Input capture operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .108
`5.5.4 Output compare operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .110
`5.5.5 One-pulse mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .113
`5.5.6 Pulse-Width Modulation mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .115
`
`5.6 ANALOG TO DIGITAL CONVERTER . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117
`5.6.1 Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .117
`5.6.2 Using the Analog to Digital Converter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .118
`5.6.3 The problem of the converter’s accuracy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .119
`5.6.4 Using the ADC to convert positive and negative voltages; increasing its resolution . .120
`5.6.4.1 Measuring negative and positive voltages . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .120
`5.6.4.2 Increasing the resolution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .121
`5.6.4.3 Application Examples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .124
`
`5.7 SERIAL PERIPHERAL INTERFACE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125
`
`5.8 SERIAL COMMUNICATION INTERFACE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128
`5.8.1 Bit rate generator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .128
`5.8.2 Send and receive mechanism . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .129
`5.8.3 Status register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .132
`5.8.4 Control Register 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .132
`5.8.5 Using the Wake-Up feature in a multiprocessor system . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .133
`5.8.6 Handling the interrupts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .133
`
`6 STMICROELECTRONICS PROGRAMMING TOOLS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135
`
`6.1 ASSEMBLER . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135
`315
`6.1.1 An overview of the assembler function . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .135
`6.1.2 Instruction coding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .137
`
`6/315
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`0006
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`

`

`Table of Contents
`
`6.1.3 Declaring variables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .138
`6.1.4 Declaring constants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .140
`6.1.4.1 Constant data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .140
`6.1.4.2 Symbol definition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .141
`6.1.5 Relocation commands . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .142
`6.1.5.1 What is relocation? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .142
`6.1.5.2 Segment definition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .143
`6.1.5.3 Using the Segment directive in the source file . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .145
`6.1.5.4 Segment allocation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .146
`6.1.5.5 Initialization of variables at power-on . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .148
`6.1.5.6 Referencing symbols and labels between modules . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .151
`6.1.6 Conditional assembly . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .154
`6.1.7 Macros . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .156
`6.1.7.1 Replaceable parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .157
`6.1.7.2 Local symbols . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .158
`6.1.7.3 Conditional statements in macros . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .160
`6.1.8 Some miscellaneous features . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .162
`6.1.8.1 EQU and CEQU pseudo-ops . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .162
`6.1.8.2 #DEFINE pseudo-op . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .162
`6.1.8.3 Numbering syntax directives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .163
`6.1.9 Object and listing files . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .163
`6.1.9.1 Object files . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .163
`6.1.9.2 Listing files . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .164
`
`6.2 LINKER AND ASCII-HEX CONVERTER . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165
`6.2.1 The linking process . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .165
`6.2.2 Hex file translator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .167
`6.2.3 The back-annotation pass of the assembler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .168
`
`6.3 INSTALLING WINEDIT AND THE SOFTWARE TOOLS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168
`6.3.1 WinEdit text editor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .168
`6.3.1.1 Installing WinEdit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .168
`6.3.1.2 Configuring WinEdit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .169
`6.3.2 Installing the STMicroelectronics Software Tools . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .169
`
`6.4 BUILDING A DEMONSTRATION PROGRAM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170
`6.4.1 Purpose of the demonstration program . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .170
`6.4.2 Inventory of the program files . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .170
`6.4.3 Description of the program files . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .171
`6.4.3.1 The PROJECT.WPJ file . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .171
`6.4.3.2 The main source file, MAIN.ASM and the timer source file, TIMER500.ASM . . .
`
`173
`
`6.4.3.3 The REG72251.ASM file and the REGISTER.INC file . . . . . . . . . . . . . . . . .176
`6.4.3.4 The MAP72251.ASM file . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .178
`
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`1
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`

`

`Table of Contents
`
`6.4.3.5 The CATERPIL.BAT file . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .179
`6.4.4 Using WinEdit to change and compile the files . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .180
`
`7 DEBUGGER AND PROM PROGRAMMER TUTORIAL FOR ST72251 . . . . . . . . . . . . 183
`
`7.1 STMICROELECTRONICS HARDWARE TOOLS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183
`7.1.1 EPROM Programming Boards . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .183
`7.1.2 Starter Kits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .184
`7.1.3 Development Kits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .184
`7.1.4 Emulators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .184
`
`7.2 EPROM PROGRAMMER BOARDS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184
`7.2.1 EPROM programmer Installation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .185
`7.2.2 Using the EPROMER software . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .185
`
`7.3 EMULATOR AND DEBUGGER . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189
`7.3.1 Introducing the emulator and the debugger . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .189
`7.3.2 Installing the emulator and the debugger . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .189
`7.3.3 Using the debugger . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .191
`7.3.3.1 Loading the application . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .191
`7.3.3.2 Running the application . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .193
`7.3.3.3 Watching the registers and variables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .193
`7.3.3.4 Using Inspect and Watch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .195
`7.3.3.5 Using breakpoints . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .197
`7.3.3.6 Watching the contents of the stack . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .198
`7.3.3.7 Watching the execution trace . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .199
`7.3.3.8 More features to come later . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .200
`
`7.4 PURPOSE OF THE TUTORIAL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 200
`
`7.5 SCHEMATIC DRAWING OF THE PRINTED CIRCUIT BOARD . . . . . . . . . . . . . 202
`
`7.6 DEVELOPING THE PROGRAM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202
`7.6.1 Peripherals used to implement the solution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .202
`7.6.2 The algorithm of each task . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .203
`7.6.3 A simple multitasking kernel for the ST7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .204
`7.6.3.1 StartTasks routine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .204
`7.6.3.2 The Yield routine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .206
`7.6.4 The source code of the application . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .209
`7.6.4.1 Main file (Multitsk.asm) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .210
`7.6.4.2 ADC source file(Acana.asm) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .214
`7.6.4.3 Kernel source file (Littlk.asm) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215
`315
`7.7 RUNNING THE APPLICATION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 217
`
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`

`

`Table of Contents
`
`7.8 SUMMARY REMARKS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 217
`
`8 C LANGUAGE AND THE C COMPILER . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 219
`
`8.1 C LANGUAGE EXTENSIONS FOR MICROCONTROLLERS . . . . . . . . . . . . . . . 219
`
`8.2 DESCRIPTION AND INSTALLATION OF THE HICROSS TOOL CHAIN . . . . . . 220
`
`8.3 USING THE C COMPILER . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 224
`8.3.1 Memory allocation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .224
`8.3.1.1 Read-only constants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .225
`8.3.1.2 EEPROM non-volatile storage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .226
`8.3.1.3 Page Zero variables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .227
`8.3.1.4 Far and near pointers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .227
`8.3.2 Initialization of variables and constant variables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .228
`8.3.3 Inputs and outputs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .228
`8.3.3.1 First method: using macros . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .229
`8.3.3.2 Second method: defining variables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .229
`8.3.4 Interrupt handling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .230
`8.3.5 Limitations put on the full implementation of C language . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .230
`
`8.4 USING THE ASSEMBLER . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 231
`8.4.1 Using In-line assembler statements within a C source text . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .231
`8.4.1.1 Single-statement assembler block . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .231
`8.4.1.2 Multiple-statement assembler block . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .232
`8.4.2 Using the Hiware assembler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .233
`
`8.5 USING THE LINKER . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 233
`
`8.6 USING THE EPROM BURNER . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 235
`
`8.7 PROJECT DIRECTORY STRUCTURE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 237
`8.7.1 Config directory . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .237
`8.7.2 Object directory . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .239
`8.7.3 Sources directory . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .239
`
`8.8 HINTS ON C WRITING STYLE FOR THE ST7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 241
`8.8.1 Accessing individual bits in registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .241
`8.8.2 Setting configuration registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .243
`8.8.3 Using macros to define external devices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .243
`8.8.4 Optimizing resource usage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .245
`8.8.4.1 Define a function when a group of statements is repeated several times . . . . . .245
`8.8.4.2 Use shifts instead of multiplication and division . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .245
`8.8.4.3 Limit the size of variables to the very minimum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .246
`
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`
`

`

`Table of Contents
`
`8.9 CONCLUSION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 246
`
`9 A CARRIER-CURRENT SYSTEM FOR DOMESTIC REMOTE CONTROL . . . . . . . . . 247
`
`9.1 CARRIER CURRENT CONTROL AND THE X-10 STANDARD . . . . . . . . . . . . . 248
`
`9.2 TRANSMITTER . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 253
`9.2.1 Instructions for use . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .253
`9.2.2 Description of the electronic circuit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .253
`9.2.3 Description of the software . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .