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TP n°1 Microcontrôleurs
TP 1 : ASSEMBLEUR 68HC11
Le but de ce TP sur machine est de mettre en œuvre le jeu d’instruction et les modes
d’adressage du processeur 68HC11 de Motorola (une documentation détaillée sur les
instructions proposées par ce processeur sont en annexe).
1.
Matériel utilisé (kit "68HC11EVBU2 68HC11E9")
Vous utiliserez le kit d’évaluation 68HC11EVBU2 de Motorola, avec un quartz 8 MHz
produisant une fréquence d'horloge à 2 MHz et un microcontrôleur 68HC11E9 dont le détail
est donné ci-après.
Points test
Masses
ORDINATEUR
DE
TYPE PC
Liaison série
E
A0/D0
AS
R/W
R
A
M
68HC11
Reset
Alimentation
5V
Fig 1 : KIT HC11EVBU2 utilisé
Fig 2 : Schéma interne du 68HC11 et caractéristiques de ses différentes versions
Important : Le microcontrôleur de la carte d’évaluation fonctionne en mode étendu. Ce qui
veut dire qu’il sort son bus d’adresses 16 bits (A15-A0) et son bus de données 8 bits (D7-D0)
vers l’extérieur par l’intermédiaire des ports B et C. Puisqu’il ne dispose avec ces 2 ports que
de 16 broches, un multiplexage temporel est réalisé sur les 8 bits de données et les 8 bits de
poids faible du bus d’adresses (Port C = A7/D7-A0/D0) comme le montre le chronogramme
suivant : adresses basses puis données sur le Port C, adresses hautes sur le port B.
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A15-A8
A7/D7-A0/D0
Fig 3 : Chronogramme du 68HC11 pour fonctionnement en mode étendu
Fig 4 :Mapping mémoire et mémoire interne au 68HC11







RAM Interne
de
0000 à 01FF libre à l'utilisateur (pas
d’accès à la mémoire externe via le bus de données)
REGISTRES internes
de
1000 à 103F
EEPROM interne
de
B600 à B7FF
ROM Interne (on chip ROM)
de
D000 à FFFF
ROM test pattern (4ko)
de
D000 à DFFF
Moniteur Buffalo
de
E000 à FFFF
RAM externe (32 ko)
de
8000 à B5FF et de B800 à CFFF
Le fonctionnement en mode développement d’une application avec une carte d’évaluation
implique la présence d’un programme « moniteur » (Buffalo monitor). Ce programme
moniteur est généralement présent dans une mémoire morte. Il permet de faire fonctionner le
microcontrôleur en pas à pas et ainsi de vérifier dans le détail le bon fonctionnement de
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l’application développée. Il assure la communication entre l’ordinateur PC et la carte de
développement, via une liaison série de type RS232C.
En ce qui concerne la carte 68HC11EVBU2, ce programme « moniteur » est fournit par
Motorola et présent dans la ROM du microcontrôleur de la carte. Il s’appelle « BUFFALO
3.4 », son code source est fourni.
1.1. REGISTRES DE TRAVAIL DU 68HC11
Le microcontrôleur 68HC11E9 utilisé en travaux pratiques dispose en tout et pour tout de 8
registres de travail accessibles par programmation à l’aide du jeu d’instruction :

Deux accumulateurs 8 bits A et B (l’ensemble formant un accumulateur 16 bits D),

Deux registres d'index 16 bits X et Y,

Pointeur de pile 16 bits SP,

Compteur de Programme 16 bits PC (ou compteur ordinal),

Code Condition Register 8 bits CCR (équivalent au registre d'état vu en cours).
7
A
0
7
B
0
accumulateurs 8 bits A et B
15
D
0
ou accumulateur 16 bits D
15
X
0
registre d'index X
15
Y
0
registre d'index Y
15
SP
0
pointeur de pile
15
PC
0
compteur ordinal (ou de programme)
0
registre de code condition
7
CCR
Les 8 registres de l’unité centrale du 68HC11
Chaque bit du Registre Code Condition (CCR) à une signification propre :
7
6
S
Validation
Stop
masque XIRQ
Demi-retenue
masque IRQ
X
5
H
4
3
2
1
0
I
N
Z
V
C
Retenue/
Borrow
Dépassement
Zéro
Négatif
Registre CCR des indicateurs et des masques d’interruption
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Les indicateurs du registre CCR sont de deux catégories : les bits 0, 1, 2, 3 et 5 positionnés en
fonction du résultat des instructions qui manipulent les données, et les bits 4, 6 et 7 dont le
rôle est lié au fonctionnement du microcontrôleur en interruption :








2.
Bit 0 (C/B)
Bit 1 (V)
Bit 2 (Z)
Bit 3 (N)
Bit 5 (H)
Bit 4 (I)
Bit 6 (X)
Bit 7 (S)
: retenue issue de l'UAL (Carry) ou dépassement en non signé,
: dépassement de capacité (oVerflow) lors d'une opération en signé,
: résultat de l'opération précédente est nul,
: résultat de l'opération précédente est négatif,
: retenue du bit 3 dans l'UAL pour les opérations en BCD,
: masque général d'interruption IRQ et périphériques internes,
: masque d'interruption rapide XIRQ,
: instruction Stop validée ou non.
Introduction du programme en code machine
Le programme que vous allez exécuter est le suivant :
adresse code objet
mnémoniques du programme
8000
8002
8005
8007
BOU
86 05
B7 80 07
20 F9
XX
DATA
ORG
LDAA
STAA
BRA
RMB
$8000
#$05
DATA
BOU
1
C’est une petite boucle qui écrit en permanence la valeur 05h (5 en hexadécimale) dans la case
mémoire appelée DATA (adresse 8007h, les adresses sont indiquées en hexadécimale).
Vous disposez de 2 manières pour inscrire le programme dans la mémoire RAM du
microcontrôleur :
1) en écrivant le code objet dans la RAM du microcontrôleur,
2) en téléchargeant tout le code objet dans la RAM via la liaison série du PC.
Nous allons décrire ci-dessous la procédure à suivre pour télécharger tout le code objet dans
la RAM du microcontrôleur via la liaison série.
a) Téléchargement du code objet via la liaison série du PC
L’environnement de développement minimal pour utiliser le kit "68HC11EVBU2
68HC11E9" est dans le répertoire où se trouve ce sujet de TP (en principe
barracuda/temp/GEII_2).
Il contient les fichiers suivants :
 AS11.EXE : l’assembleur 68hc11,
 Invite de comnande .lnk : pour lancer une fenêtre DOS,
 68HC11.htt : HyperTerminal pour liaison série RS232C avec le PC,
 Chrono.asm : un exemple de fichier source en assembleur,
 CHRONO.S19 : fichier objet résultat de l'assemblage d'un programme source.
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Création du programme source :
Créez (dans le répertoire de travail) un fichier que vos appellerez chrono.asm à l’aide du
Bloc note de Windows et écrivez les mnémoniques du programme indiqué pécédemment,
puis enregistrez le fichier.
Assemblage du programme (traduction en code objet) :
Lancez l’invite de commandes (dans le répertoire de travail) puis tapez la commande suivante
suivie de la touche <Entrée> :
as11 chrono.asm –l
Le programme est assemblé, vous devez obtenir ceci.
L’assembleur a créé un fichier appelé chrono.s19, qui est un fichier texte au format s19 de
Motorola (fichier en caractères ASCII, téléchargeable via une liaison série).
Téléchargement du programme dans la RAM du microcontrôleur via la liaison
série à l’aide de l’HyperTerminal :
Lancez l’HyperTerminal (dans le répertoire de travail) en double-cliquant sur 68HC11.HT, la
fenêtre suivante doit s’ouvrir (attendre quelques secondes).
Appuyez sur le bouton reset de la carte HC11EVBU2 (petit switch entre le connecteur de la
liaison série et celui de l’alimentation). Vous devez obtenir le message suivant dans la fenêtre
de l’HyperTerminal :
« BUFFALO 3.4 (ext) - Bit User Fast Friendly Aid to Logical Operation ».
Appuyez une fois sur la touche <Entrée>.
Pour télécharger le fichier chrono.s19 dans la RAM du microcontrôleur, tapez la commande
suivante suivie de la touche <Entrée> :
LOAD T
Puis choisissez dans le menu transfert « envoyer un fichier texte » et sélectionnez votre fichier
chrono.s19.
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Si tout se passe bien (téléchargement réalisé) vous devez voir apparaître le message « done »
dans l’HyperTerminal.
b) Exécution du programme
Le programme est maintenant dans la RAM du microcontrôleur, vous pouvez l’exécuter, mais
avant vous pouvez vérifier qu’il y est effectivement (pour ceux qui doutent….) en lançant la
commande suivante pour visualiser le contenu de la mémoire RAM situé à l'adresse 8000 :
MD 8000
Vous devez obtenir l'affichage de la figure ci-dessous et constater que les codes objets du
programme y sont bien.
Pour lancer l’exécution du programme situé à l'adresse 8000 en RAM tapez la commande :
GO 8000
Le programme s’exécute, on ne peut l’arrêter que par un appui sur la touche « reset » sur la
carte du microcontrôleur.
3. Question préalable
3.1. Branchement relatif
Expliquer la valeur F9 du BRA BOU, vous pouvez vous référer à la documentation en annexe
pour le détail sur l'instruction BRA.
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4. Principaux modes d'adressage du 68HC11
Dans le jeu d’instruction de chaque microcontrôleur (respect. microprocesseur) il existe
plusieurs modes d’adressage pour chaque instruction. A chaque mode d’adressage correspond
une façon d’accéder (ou de manipuler) à des données.
Nous en étudierons les principaux modes d’adressage à travers plusieurs exemples. Le tableau
suivant présente quelques exemples pour chaque mode d’adressage.
Mode
d’adressage
Type de l’opérande
Exemple
Signification
Valeur (1 ou 2 octets)
LDAA #$7A
LDAA #%01111010
LDAA #122
LDAA #@172
LDD #$A0FF
LDX #$C000
A  7Ah
A  7Ah
A  7Ah
A  7Ah
D  A0FFh
X  C000h
Direct
Adresse sur 1 octet (8 bits)
LDAA $89
STAA $12
A  (M[(89h)])
M[(12h)]  (A)
Étendu
Adresse sur 2 octets (16 bits)
LDAA $1000
STAA $1A00
A  (M[(1000h)])
M[(1A00h)]  (A)
Immédiat
Indexé
(déplacement
constant)
Déplacement (positif sur 8 bits) par
LDAA 0,X
rapport à l’adresse contenue dans le
LDAA $10,X
registre concerné (X, Y)
A  (M[(X) + 0])
A  (M[(X) + 10h])
PCR  (PCR)
Relatif
Inhérent
Saut (1 octet en signé) par rapport BEQ étiquette1
BRA étiquette2
au Compteur de Programme
Aucun
INCA
CLRA
Fin de décodage d’instruction +
Saut
A  (A) + 1
A0
4.1. Mise en œuvre des modes d'adressage sur Kit 68HC11EVBU2
Pour toutes les questions qui suivent, il est conseillé de vous référer et de vous aider du jeu
d’instruction du 68HC11 fournit en annexe, ainsi que des indications données précédemment.
Créez des fichiers textes pour vos programmes et assemblez-les, comme indiqué
précédemment, enfin téléchargez-les dans le kit 68HC11EVBU2 et exécutez-les en pas à pas.
Pour commencer l’exécution d’un programme, il faut mettre le compteur de programme
(registre PC) à l’adresse 8000h avec la commande RM (Register Modify) suivi du nom de
registre concerné (P en l’occurrence) et appuyez sur la touche <Entrée> :
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RM P
Saisir alors la valeur 8000 puis appuyez à nouveau sur la touche <Entrée>
En relançant la commande RM, on peut vérifier la valeur du compteur de programme.
Pour lancer l’exécution de 2 lignes du programme en mode pas à pas à partir de la position
actuelle du compteur de programme, tapez la commande suivante et appuyez sur la touche
<Entrée> :
T2
Vous devez obtenir quelque chose comme ceci :
>T 2
CLRA
LDAA #$4A
>
P-8001 Y-FFFF X-FFFF A-00 B-FF C-94 S-0041
P-8003 Y-FFFF X-FFFF A-4A B-FF C-90 S-0041
L'HyperTerminal indique le contenu des registres du microcontrôleur pour chaque instruction
exécutée du programme. Pour la deuxième instruction ci-dessus, on peut observer que les
valeurs suivantes :
 le registre P (Compteur Ordinal) contient la valeur 8003(16),
 les registres indexés Y et X contiennent la valeur FFFF(16),
 l'accumulateur A contient la valeur 4A(16),
 l'accumulateur B contient la valeur FF(16),
 le registre CCR contient la valeur 90(16),
 et le registre de pile S contient la valeur 0041(16).
Pour connaître l’ensemble des commandes possibles avec la carte 68HC11, tapez la
commande suivante et appuyez sur la touche <Entrée> :
?
Vous obtiendrez ceci :
ASM [<addr>] Line asm/disasm,
[/,=] Same addr,
[^,-] Prev addr,
[+,CTLJ] Next addr,
[CR] Next opcode,
[CTLA,.] Quit,
BF <addr1> <addr2> [<data>] Block fill memory,
BR [-][<addr>] Set up bkpt table,
BULK Erase EEPROM,
BULKALL Erase EEPROM and CONFIG
CALL [<addr>] Call subroutine
GO [<addr>] Execute code at addr,
PROCEED Continue execution,
EEMOD [<addr> [<addr>]] Modify EEPROM range,
LOAD, VERIFY [T] <host dwnld command> Load or verify S-records
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MD [<addr1> [<addr2>]] Memory dump,
MM [<addr>] or [<addr>]/ Memory Modify,
[/,=] Same addr,
[^,-,CTLH] Prev addr,
[+,CTLJ,SPACE] Next addr,
<addr>O Compute offset,
[CR] Quit,
MOVE <s1> <s2> [<d>] Block move,
OFFSET [-]<arg> Offset for download,
RM [P,Y,X,A,B,C,S] Register modify,
STOPAT <addr> Trace until addr,
T [<n>] Trace n instructions,
TM Transparent mode (CTLA = exit, CTLB = send brk),
[CTLW] Wait,
[CTLX,DEL] Abort,
[CR] Repeat last cmd
a) Adressage immédiat
En adressage immédiat, il faut impérativement faire précéder l’opérande du symbole #.

Donnez en hexadécimal la valeur que doit contenir l’accumulateur A à la fin de
chacune des instructions suivantes.
LDAA #$7A
LDAA #%10011100
LDAA #@217
LDAA #100
LDAA # ‘a’
; symbole $ précédent une valeur donnée en hexadécimal
; symbole % précédent une valeur donnée en binaire
; symbole @ précédent une valeur donnée en octal
; aucun symbole précédent une valeur donnée en décimal
; code ASCII donné entre quote

Vérifiez sur la maquette les valeurs que vous obtenez. Pour cela, vous devrez créer un
programme avec les lignes ci-dessus, l'assembler et le charger dans la mémoire RAM
du microcontrôleur. Vous exécuterez ensuite votre programme en mode pas-à-pas à
l'aide de la commande : T 1

Même question avec l’accumulateur D. Vérifiez vos réponse en exécutant ce
programme sur la maquette.
LDD #32000
LDD #$AFEF

Donnez en hexadécimal la valeur que doit contenir l’accumulateur A à la fin de ce
petit programme. Le vérifier en l’exécutant sur la maquette.
LDAA #$33
ADDA #$27
SUBA #$0A
a) Adressage inhérent ou implicite
L’adressage est dit « inhérent » ou « implicite » lorsque l’instruction ne possède pas
d’opérande.

Donnez en hexadécimal la valeur que doit contenir l’accumulateur B à la fin de ce
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petit programme. Le vérifier en l’exécutant sur la maquette.
CLRB
INCB
INCB
ASLB
b) Adressage direct et étendu (accès direct au contenu des cases mémoire par leur adresse)

Donnez en hexadécimal la valeur que contiendront les accumulateurs A et D à la fin
de chaque instruction. Le vérifier en exécutant le programme sur la maquette.
Indice : vous pouvez utiliser la commande MD <adresse> pour visualiser le
contenu de la mémoire à l'adresse <adresse>.
LDAA $30
LDAA $3000
LDD $3010
; direct (adresse sur 8 bits)
; étendu (adresse sur 16 bits)
Remarque : Il est courant de confondre adressage étendu et adressage immédiat (se souvenir
qu’en adressage immédiat, il faut obligatoirement utiliser le préfixe #). Les conséquences en
sont catastrophiques. Faire donc très attention.

Rechargez le programme précédent, puis exécutez la commande suivante avant
d'exécuter en mode pas-à-pas le programme.
MD 30
puis tapez le nombre 55 et enfin sur la touche <Etnrée>.
Donnez en hexadécimal la valeur que contiendront les accumulateurs A et D à la fin
de chaque instruction. Le vérifier en exécutant le programme sur la maquette.
5.
Affichage d’un chiffre sur un afficheur 7 segments
Un afficheur 7 segments est connecté aux bits PA7, PA6, PA5, PA4 du Port A du kit
68HC11EVBU2 à travers un décodeur BCD 7 segments.
R7 200ohm
PORT A du 68HC11
5V
7
PA4
PA5
PA6
1
A
OA
2
B
OB
6
C
OC
D
OD
PA7
3
OE
5
LT OF
4
RBI OG
BI/RBO
13
R1 200ohm
12
11
10
R2 200ohm
15
R3 200ohm
14
R4 200ohm
R5 200ohm
VCC
Com
9
74LS47N
5V
VCC
U1
R6 200ohm
A B CDE F G
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Une valeur de 4 bits envoyée sur les broches PA7 à PA4 du microcontrôleur devrait
provoquer son affichage en décimal sur l’afficheur 7 segments. Seulement, la broche PA7
n’est pas « configurée » initialement comme une sortie comme le sont initialement les broches
PA6 à PA4 (voir schéma ci-dessous).
Port A
PA7 PA6 PA5 PA4 PA3 PA2 PA1 PA0
Pour programmer la broche PA7 en sortie, il faut mettre à l’état « 1 » le bit DDRA7 à
l’adresse 1026h.
$1026
DDRA7
PAEN
PAMOD PEDGE
-
-
RTR1
RTR0
Les instructions à écrire sont les suivantes :
LDAA
STAA
#$80
$1026
; PA7 en sortie
 Expliquez ce que font ces 2 instructions.
Pour envoyer maintenant une valeur sur les broches PA7 à PA4, il suffit de l’écrire à l’adresse
$1000 correspondant aux entrées/sorties du Port A.
$1000
PA7
PA6
PA5
PA4
PA3
PA2
PA1
PA0
 Ajoutez aux deux instructions précédentes les instructions permettant d’afficher la
valeur « 5» sur l’afficheur 7 segments. Faites l’essai sur la maquette ;
 Essayer maintenant toutes les combinaisons possibles pour PA7 à PA4 et notez les
valeurs affichées.
Indice : vous pouvez aller consulter l'annexe 2 en fin de sujet pour obtenir les différentes
valeurs.
6. Affichage alterné de chiffres
6.1. Adressage relatif
Soit le morceau de programme suivant :
BOU

LDX
DEX
NOP
NOP
BNE
#200
BOU
Expliquez son rôle (aidez-vous du jeu d’instruction pour comprendre comment
fonctionne l’instruction BNE).
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
Que représente « BOU » dans ce programme ?

Implémenter ce programme et exécutez-le en mode pas-à-pas. Que fait ce
programme (examinez le contenu du registre X) ?

Déterminez le nombre total de cycles d’horloge nécessaire à son exécution.

On utilise une horloge à 2 MHz. Quelle sera la durée totale de ce programme ?
6.2. Affichage alterné de 2 chiffres
On veut écrire un programme qui affichera en alternance 2 chiffres différents et ce une
seconde chacun.
Affichage chiffre C1 : 1s
Affichage chiffre C2 : 1s
Soit le morceau de programme suivant :
LDY
BOU1 LDX
BOU DEX
NOP
NOP
BNE
DEY
BNE
#1000
#200
BOU
BOU1

Expliquez son rôle

Quelle sera sa durée approximative ?

Ecrire le programme qui fera alterner toutes les secondes l’affichage de 2 chiffres.
L’assembler, le tester et le mettre au point sur la maquette. Ne pas oublier de
configurer la broche PA7 en sortie !
Remarque : Pour réaliser une boucle « inconditionnelle » on utilise l’instruction BRA, de la
même manière que BNE en donnant un nom d’étiquette à l’instruction vers laquelle on
souhaite effectuer le branchement.
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6.3. Autre exemple pour afficheur LCD
Ecrivez le programme suivant et faite-le fonctionner.
ORG
$8000
LDAA #$80
STAA $1026
CLRA
STAA $1000
bou2
bou1
bou
suite
LDY
LDX
DEX
NOP
NOP
BNE
DEY
BNE
ADDA
CMPA
BNE
CLRA
STAA
BRA
; PA7 en sortie
; Affichage "0"
#1000
#200
bou
bou1
#$10
#$A0
suite
$1000
bou2

Constatation ?

Modifier ce programme pour que l’affichage varie toutes les 0.1 seconde.

Expliquez comment on fait varier le chiffre affiché et comment on le remet à « 0 ».
6.4. Adressage indexé
L’adressage indexé trouve tout son intérêt lorsqu’il s’agit de manipuler des tableaux
de valeurs (rangées dans des cases mémoires successives). On se sert à cet effet de
registres spécifiques appelés « registres d’index », qui permettent de pointer les cases
mémoire successives en modifiant, soit le contenu du registre d’index (adresse sur
laquelle on désire pointer) soit le déplacement par rapport au contenu de ce registre
d’index (accès aléatoire à une case mémoire à partir de l’adresse de base). On peut
facilement faire le parallèle entre l’adressage indexé et les pointeurs en langage « C »
ou l’accès aux valeurs dans un tableau.
a) Visualisation sur un afficheur 7 segments des valeurs contenues dans un tableau
Ecrivez le programme suivant et faite-le fonctionner.
ORG
$8000
LDAA #$80
STAA $1026
CLRA
STAA $1000
deb
LDX
; Pa7 en sortie
; Affichage "0"
#TAB_CODES
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bou2
bou1
bou
LDAB
BEQ
INX
STAB
LDAA
LDY
DEY
BNE
DECA
BNE
BRA
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0,X
deb
$1000
#200
#1000
bou
bou1
bou2
TAB_CODES fcb $10, $30, $50, $70, $90, $20, $40, $60, $80,$00

Constatation ? Comparez les valeurs affichées avec la documentation en Annexe
2.

Expliquez ce que contient le registre d’index X à chaque étape du programme.

Vérifiez sur la maquette l’évolution des valeurs du registre d’index X et de celles
de l’accumulateur B.
Pour cela, il faut mettre un point d’arrêt à l’aide de la commande BR <adresse> du
moniteur de la carte 68HC11EVBU2 et mettre à la place de <adresse> l’adresse de
l’instruction LDAB 0,X (à trouver). Puis taper la commande GO 8000 suivie de la
commande T. Réitérer cette procédure en tapant la commande T suivie de la
commande GO à chaque arrêt du programme. Vous pourrez ainsi aisément observer
le contenu des registres souhaités.
Pour enlever les points d’arrêts, taper la commande BR 
Modifier ce programme pour afficher d’abord les chiffres pairs, puis les chiffres
impairs.

Modifiez ce programme afin qu’il affiche les 4 bits de poids fort contenus dans les
cases mémoires allant de l’adresse B800h à l’adresse B810 h.
L’étiquette TAB_CODES ne sert plus dans ce cas.
Pour tester votre programme, mettez au préalable des valeurs connues aux adresses
B800 h à B810 h.
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7. Annexe : tableau d’instructions du 68HC11
Tableau 1/6
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Tableau 4/6
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Tableau 5/6
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Tableau 6/6
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8. Annexe 2 : BCD 7 segments
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