Programmiertechnik für Anfänger in AVR Assemblersprache

Assembler oder Hochsprache, das ist hier die Frage. Warum soll man noch eine neue Sprache lernen, wenn man schon welche kann? Das beste Argument: Wer in Frankreich lebt und nur Englisch kann, kann sich zwar durchschlagen, aber so richtig heimisch und unkompliziert ist das Leben dann nicht. Mit verquasten Sprachkonstruktionen kann man sich zwar durchschlagen, aber elegant hört sich das meistens nicht an. Und wenn es schnell gehen muss, geht es eben öfter schief.

In der Kürze liegt die Würze

Assemblerbefehle übersetzen sich 1 zu 1 in Maschinenbefehle. Auf diese Weise macht der Prozessor wirklich nur das, was für den angepeilten Zweck tatsächlich erforderlich ist und was der Programmierer auch gerade will. Keine extra Schleifen und nicht benötigten Features stören und blasen den ausgeführten Code auf. Wenn es bei begrenztem Programmspeicher und komplexerem Programm auf jedes Byte ankommt, dann ist Assembler sowieso Pflicht. Kürzere Programme lassen sich wegen schlankerem Maschinencode leichter entwanzen, weil jeder einzelne Schritt Sinn macht und zu Aufmerksamkeit zwingt.

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Schnell wie Hund

Da kein unnötiger Code ausgeführt wird, sind Assembler-Programme maximal schnell. Jeder Schritt ist von voraussehbarer Dauer. Bei zeitkritischen Anwendungen, wie z.B. bei Zeitmessungen ohne Hardware-Timer, die bis an die Grenzen der Leistungsfähigkeit des Prozessors gehen sollen, ist Assembler ebenfalls zwingend. Soll es gemütlich zugehen, können Sie programmieren wie Sie wollen.

Hinter Assembler steckt die Hardware

Assembler passt 1:1 auf die verfügbare Hardware. Deshalb lernen Sie nicht nur die Sprache sondern quasi nebenbei auch noch den Prozessorchip von innen kennen. Um einen Timer zur Mitarbeit zu bewegen, muss man seine Funktionsweise verstehen und kann ihn dann mit knappen, aber wirkungsvollen vier bis acht Zeilen Assemblercode zu genau dem bringen, was man von ihm erwartet. Und zwar nicht auf irgendwelchen undurchsichtigen Umwegen sondern ganz direkt und ohne irgendwelche Schnörkel und Schleifchen. Ob der Timer nun gerade 8 Bit oder 16 Bit hat, macht nicht nur für seine Funktionsweise einen himmelweiten Unterschied, sondern auch für seine Programmierung. Jedenfalls lernen Sie zusammen mit Assembler auch noch die ganze Hardware-Innerei kennen. Und das lohnt sich, weil es sie zum Scheff über Alles macht und das Zeitalter des sklavischen Dumm-Users, der einfach nur so lange herumprobiert, bis es irgendwie passt, radikal durch Wissen und Verstehen beendet. Kann es sein, dass mancher Assembler nur deswegen kompliziert findet, weil er sich neben den Sprachkonstrukten auch noch mit den internen Aufbauten des Herrn Prozessors befassen muss?

Assembler ist leicht erlernbar

Es stimmt nicht, dass Assembler komplizierter und schwerer erlernbar ist als Hochsprachen. Das Erlernen einer einzigen Assemblersprache macht Sie mit den wichtigsten Grundkonzepten vertraut, das Erlernen von anderen Assembler-Dialekten ist dann ein Leichtes. Der erste Code sieht nicht sehr elegant aus, mit jedem Hunderter an Quellcode sieht das schon schöner aus. Schönheitspreise kriegt man erst ab einigen Tausend Zeilen Quellcode. Da viele Features prozessorabhängig sind, ist Optimierung eine reine Übungsangelegenheit und nur von der Vertrautheit mit der Hardware und dem Dialekt abhängig. Die ersten Schritte fallen in jeder neu erlernten Sprache nicht leicht und nach wenigen Wochen lächelt man über die Holprigkeit und Umständlichkeit seiner ersten Gehversuche. Manche Assembler-Befehle lernt man eben erst nach Monaten richtig nutzen.

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AVR sind ideal zum Lernen

Assemblerprogramme sind gnadenlos, weil sie davon ausgehen, dass der Programmierer jeden Schritt mit Absicht so und nicht anders macht. Alle Schutzmechanismen muss man sich selber ausdenken und auch programmieren, die Maschine macht bedenkenlos jeden Unsinn mit. Kein Fensterchen warnt vor ominösen Schutzverletzungen, es sei denn man hat das Fenster selber programmiert. Denkfehler beim Konstruieren sind aber genauso schwer aufzudecken wie bei Hochsprachen. Das Ausprobieren ist bei den ATMEL-AVR aber sehr leicht, da der Code rasch um einige wenige Diagnostikzeilen ergänzt und mal eben in den Chip programmiert werden kann. Vorbei die Zeiten mit EPROM löschen, programmieren, einsetzen, versagen und wieder von vorne nachdenken. Änderungen sind schnell gemacht, kompiliert und entweder im Studio simuliert, auf dem STK-Board ausprobiert oder in der realen Schaltung einprogrammiert, ohne dass sich ein IC-Fuß verbogen oder die UV-Lampe gerade im letzten Moment vor der großen Erleuchtung den Geist aufgegeben hat.

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Ausprobieren

Nur Mut bei den ersten Schritten. Wenn Sie schon eine Programmiersprache können, vergessen Sie sie erst mal gründlich, weil sonst die allerersten Schritte schwerfallen. Hinter jeder Assemblersprache steckt auch ein Prozessorkonzept, und große Teile der erlernten Hochsprachenkonzepte machen in Assembler sowieso keinen Sinn. Die ersten fünf Befehle gehen schwer, dann geht es exponentiell leichter. Nach den ersten 10 Zeilen nehmen Sie den ausgedruckten Instruction Set Summary mal für eine Stunde mit in die Badewanne und wundern sich ein wenig, was es so alles zu Programmieren und zum Merken gibt. Versuchen Sie zu Anfang keine Mega-Maschine zu programmieren, das geht in jeder Sprache gründlich schief. Heben Sie erfolgreich programmierte Codezeilen gut dokumentiert auf, Sie brauchen sie sowieso bald wieder.

Viel Lernerfolg.

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