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tapito의 AVR 정복기 - 4부. RAM을 이용한 스택 구현 본문

Embeded Programming/AVR

tapito의 AVR 정복기 - 4부. RAM을 이용한 스택 구현

컴파일러님, 이 코드는 고양이발로 작성되었습니다. 코딩집사 2012.01.14 18:12

tapito의 AVR 정복기

4부. RAM을 이용한 스택 구현

(c) tapitolife


  1. 스택?

     스택(Stack)은 컴퓨터에서 후입선출의 방식으로 데이터를 저장하는 자료 구조를 말합니다. 후입선출(Last-In First-Out, LIFO)은 말 그대로 가장 나중에 저장된 데이터가 출력될 때는 가장 먼저 출력된다는 의미로서 주로 함수를 실행할 때 적용되는 개념입니다. 문자열로 이루어진 수식을 첫 글자부터 하나씩 읽어 들이면서 함수가 보이면 일단 연산 버퍼에 기억해 두었다가 버퍼에서 함수를 하나씩 꺼내 쓸 때 스택의 구조를 이용하는데, 이를 그림으로 표현하면 아래와 같습니다.

    그림 1. Stack 자료 구조

  2. 스택의 작동 과정

    • push

      push은 스택의 끝에 데이터를 추가하는 동작입니다.

    • pop

      pop은 스택을 이루는 데이터 중 가장 마지막 원소를 떼어 가져오는 동작입니다. pop 동작을 수행하면 스택에는 더이상 그 데이터는 존재하지 않게 됩니다.

    결국 pop과 push는 아래와 같은 그림으로 표현할 수 있습니다.

    그림 2. stack과 pop

  3. Stack의 구현

    아래 회로는 3부에서 설명했던 RAM의 작동 방식을 토대로 간단하게 구현해 본 스택입니다. 실제 RAM이 작동되는 속도는 빠르지만, 여기서는 _delay_ms 함수를 사용해서 각 단계별로 지연시켜가면서 RAM의 작동을 확인해보도록 합니다.

    그림 3. stack의 구현 (클릭하면 크게 보입니다.)

    기호 품목 규격
    SW1~SW8 DIP 스위치 8비트 1개
    LED LED 아무거나
    (저항) 저항 4.7k 1/8W로 통일
    POP, PUSH Tact 스위치(누름 스위치) 아무거나
    (RAM) RAM SRAM (A625308A-70SF)
    (ATmega) AVR ATmega8535 DIP 타입

    펌웨어 소스

    /*************************************************************
     * (c) tapito http://tapito.tistory.com/                     *
     *                                                           *
     * main.c : stack test circuit                               *
     *************************************************************/
    #define F_CPU 16000000
    #define DELAY_TIME 20
    // 스택이 최대로 가질 수 있는 원소 수.
    // 회로상 RAM의 주소 중 A0~A7만을 사용하고 있으므로
    // 여기에서는 최대 256개
    #define MAX_STACK 0xFF 
    #include <avr/io.h>
    #include <avr/delay.h>
    
    int main()
    {
    	int memAddr = 0x00; // 가장 끝 원소가 있는 주소
    	int esp = -1;// 가장 끝 원소가 몇 번째 원소인지 기억할 변수
    
    	while(1)
    	{
    		switch(PINB & 0b11110000)
    		{
    			case 0b00100000 : // Push 버튼을 눌렀을 때 처리
    				// 스택이 이미 가득 찼다면, Push 명령 무시
    				if(esp >= 0xFF) { esp = 0xFF; break; }
    				DDRA = 0b11111111;
    				DDRB = 0b00001111;
    				DDRC = 0b11111111;
    				DDRD = 0b00000000;
    
    				PORTB = 0b00001111;
    				_delay_ms(DELAY_TIME * 5);
    				// 주소 버스로 주소를 출력한 다음... (이와 동시에 esp도 1 증가함)
    				PORTC = (memAddr + (++esp)) & 0xFF;
    				_delay_ms(DELAY_TIME * 5);
    				// 데이터 버스로 D에서 입력받은 값을 출력
    				PORTA = PIND; 
    				_delay_ms(DELAY_TIME * 5);
    				// 1. /CE를 LOW(=0V)로 만들어 칩 활성화
    				PORTB = 0b00000011; 
    				_delay_ms(DELAY_TIME * 5);
    				// 2. /WE를 LOW(=0V)로 만들어 데이터 버스에 있는 데이터를
    				// RAM이 받아들이도록 함.
    				PORTB = 0b00000010; 
    				_delay_ms(DELAY_TIME * 5);
    				// 3. 마무리
    				PORTB = 0b00000111; 
    				_delay_ms(DELAY_TIME * 5);
    				PORTC = 0b00000000;
    				_delay_ms(DELAY_TIME * 5);
    				PORTB = 0b00000000;
    
    				_delay_ms(DELAY_TIME);
    				break;
    			case 0b00010000 : // Pop 명령이 들어올 경우
    				// 스택이 비었다면 무시
    				if(esp <= -1) { esp = -1; PORTD = 0b00000000; break; }
    
    				DDRA = 0b00000000;
    				DDRB = 0b00001111;
    				DDRC = 0b11111111;
    				DDRD = 0b11111111;
    
    				PORTB = 0b00001111;
    				_delay_ms(DELAY_TIME * 5);
    				// memory 주소 설정
    				PORTC = (memAddr + esp) & 0xFF;
    				_delay_ms(DELAY_TIME * 5);
    				// /CE를 LOW로 만들어 칩 선택
    				PORTB = 0b00000011; 
    				_delay_ms(DELAY_TIME * 5);
    				// /OE를 LOW로 만들어 RAM이 해당 주소의 데이터를 보이도록 지시
    				PORTB = 0b00000001; 
    				_delay_ms(DELAY_TIME * 5);
    				// ATmega에서는 RAM으로부터 나오는 데이터를 받아들여서 PORTD로 전송
    				PORTD = PINA; 
    				_delay_ms(DELAY_TIME * 5);
    				// 마무리
    				PORTB = 0b00000111; 
    				_delay_ms(DELAY_TIME * 5);
    				PORTC = 0b00000000;
    				_delay_ms(DELAY_TIME * 5);
    				PORTB = 0b00000000;
    
    				// 끝 원소는 이제 삭제되었음
    				esp--;
    				
    				_delay_ms(DELAY_TIME);
    				break;
    		}
    	}
    
    	return 0;
    }
         

    브레드보드로 만들어 본 스택 회로입니다.
    협찬: 땅콩캬라멜(?)

    3부에서 손으로 직접 RAM을 제어하던 것을 이제 ATmega에 작성된 프로그램이 대신 제어합니다.


    데이터 모니터입니다. 어떤 데이터가 입력되고 있고 어떤 데이터를 출력하고 있는지 LED로 보여줍니다.


    RAM을 제어하는 3가지 신호:CE, OE, WE입니다.


    주소 버스입니다. LED를 통해 RAM에 접근하고 있는 주소를 보여줍니다.

    영상 1. stack과 pop 작동 영상

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