Часть2 (Рябов В.Т. - Комплексная разработка механических, электронных и программных компонентов ТО), страница 5

3.3. Порт содержит выходные ключи на полевых транзисторах, подключенные к выводу, переключатель функций, защелку на D-триггере и логику управления. Взащелку по внутренней шине МК может быть записана единица или ноль. Эта информация через переключатель функцийпоступает на выходные ключии вывод МК. В состоянии единицы оба транзистора N и N1закрыты, но открыт N2. В состоянии нуля N открывается, аN2 закрывается. В момент, когда порт выполняет альтернативную функцию, на которуюон специализирован, состояниезащелки с вывода снимается.Микроконтроллеротдельноможет считать состояние защелки порта и состояние еговывода, установленное внешРис.

3.3. Функциональная схема порта микроконтроллера.ним сигналом. Для этого в ассемблере МК имеются специальные команды, активизирующие соответствующие линии. Для чтения состояния вывода в защелку соответствующего порта должна быть предварительно записана единица.

При активизации линии «чтение защелки» на выходе ячейки «И», к которой подключена эта линия появляется состояние защелки, поступающее на внутреннюю шину МК, при активизации «чтение вывода» - состояние внешнего вывода порта.14Порт Р0 – универсальный двунаправленный порт ввода-вывода.

За этим портом закреплена функция организации внешних шин адресов и данных для расширения памяти программ и памяти данных микроконтроллера. Когда идет обращение к внешней памяти программ или выполняется команда обращения к внешней памяти данных, на выводах порта устанавливается младшаячасть адреса (А0…А7), которая стробируется высоким уровнем на выводе ALE. Затем, при записи впамять данных, записываемая информация с внутренней шины МК поступает на выводы портаР0. В операциях чтения, наоборот, информация с выводов порта поступает на внутреннюю шину.Особенностью порта Р0 является отсутствие «подтягивающего» транзистора N2, обеспечивающего подачу питания на вывод. При записи в защелку порта единицы он просто переводится в высокоимпедансное состояние, что необходимо для нормальной работы шины данных. При необходимости запитывать через вывод какие либо внешние устройства, следует предусматривать внешниерезисторы от цепей питания на вывод порта.Порт Р1 – универсальный двунаправленный порт ввода-вывода без альтернативныхфункций.Порт Р2 – универсальный двунаправленный порт ввода-вывода, в качестве альтернативной функции осуществляющий выдачу старшей части адреса (А8…А15) при обращении квнешней памяти.Порт Р3 – универсальный двунаправленный порт ввода-вывода, каждый бит которого предусматривает выполнение различных альтернативных функций.

При этом альтернативные функции реализуются только в том случае, если в защелки выводов порта записаныединицы, в противном случае выполнение альтернативных функций блокируется. Перечислим их раздельно для каждого бита:Р3.0 – RxD (Read eXternal Date, читать внешние данные) – вход встроенного последовательного приемо-передатчика.Р3.1 – ТxD (Type eXternal Date, передавать внешние данные) – выход встроенного последовательного приемо-передатчика.Р3.2 – INT0 (INTerrupt, прерывание) – вход внешнего прерывания 0.Р3.3 – INT1 – вход внешнего прерывания 1.Р3.4 – С/T0 – вход нулевого встроенного таймера/счетчика.Р3.5 – С/T1 – вход первого встроенного таймера/счетчика.Р3.6 – WR (Write, писать) – вывод управления циклом записи в памяти данных.Р3.7 – RD (Read, читать) – вывод управления циклом чтения из памяти данных.Выводы порта Р1, Р2 и Р3 способны в единице выдавать ток около 0.2мА и принимать в нуле ток 3 мА, выводы порта Р0 мощнее и способны в единице выдавать ток около 0.8мА и приниматьв нуле ток 5 мА.Организация памяти микроконтроллераМикроконтроллер максимально в своем составе имеет четыре зоны памяти (рис.

3.4):- резидентную память программ объемом 4кБ;- резидентную память данных объемом 256 байт, из которых младшие 128 байт доступны пользователю как операнды, в старших адресах резидентного ОЗУ расположены регистры специальных функций, управляющие ресурсами МК;- внешнюю память программ объемом до 64кБ;- внешнюю память данных объемом до 64кБ.Резидентная оперативная память.

Составляет 256 байт и делится на две равные пообъему зоны: память пользователя или резидентная память данных с адресами от нуля до7Fh и зону регистров специальных функций (SFR), обзор которых приведен ранее. В первых32-х байтах резидентной памяти данных расположены 4-е банка регистров общего назначения по восемь регистров R0…R7 в каждом. Выбор того или иного банка осуществляется установкой специальных битов в регистре PSW (см. табл. 3.2).В резидентной памяти данных доступны различные комбинации подразумеваемой15(MOV R2,A; переслать из аккумулятора в R2), непосредственной (MOV A,#data; переслатьконстанту data аккумулятор) , прямой (MOV adr1,adr2; переслать из ячейки adr1 в adr2) икосвенной адресации через регистры R0 и R1 (MOV @R0,A; переслать из аккумулятора вячейку, адрес которой в R0).

В зоне SFR доступна только прямая адресация.В резидентном ОЗУ размещен и стек МК. После сброса указатель стека принимаетзначение 07h и программно может быть установлен на любую зону памяти пользователя.Особый интерес представляет зона резидентной памяти данных из шестнадцати ячеек(байт) от 20h до 2Fh. Это зона, так называемого, битового процессора. Эти 128 бит допускаютотдельную адресацию. В системе команд МК предусмотрены специальные команды битовогопроцессора.

Они позволяют устанавливать и сбрасывать отдельные биты, проверять различныеусловия и делать переходы.Это очень удобно при написанииуправляющихпрограмм.В верхних 128 байтах расположены регистры специальных функцийRSF, управляющие ресурсами МК. Они были кратко рассмотрены в предыдущем разделе и будут помере надобности рассматриваться более подробнодалее. Отдельные регистры этой группы такжеимеют побитную адресацию, что позволяет эффективно управлять ресурсами.Резидентная память программ размещена на кристалле, имеетобъем 4 кБ и предназначена для хранения кодовпрограмм. Она можетбыть запрограммированаРис. 3.4.

Функциональная схема порта микроконтроллера.при изготовлении (масочное ПЗУ), у пользователя(РПЗУ с ультрафиолетовым стиранием) или совсем отсутствовать в зависимости от исполнения МК. Следует отметить, что объем резидентной памяти программ у современных МКдостигает десятков килобайт, память с УФ стиранием вытеснена флешпамятью.Начинается память программ с нулевой ячейки. После сброса микроконтроллера всчетчике команд устанавливается нуль и он считывает код нулевой ячейки, по ней определяет длину команды, считывает ее и выполняет предписанную инструкцию. Обычно здесьрасполагается команда безусловного перехода на начало исполняемой программы.Начиная с ячейки 3h до 23h, расположены векторы прерываний.

На каждый векторотведено 8 байт. В них располагают команды перехода в подпрограмму обработки соответствующего прерывания. Источники прерываний по каждому из векторов приведены втаблице 3.2.16Источник прерыванияВнешнее прерывание INT0Таймер/счетчик Т/С 0Внешнее прерывание INT1Таймер/счетчик Т/С 1Последовательный портТаблица 3.2.Вектор0003h000Bh0013 h001Вh0023hМашинный цикл выполнения команды состоит из шести шагов, а каждый шагвключает два такта внутреннего генератора.

Если подключен кварцевый резонатор на номинальную частоту в 12 МГц, то машинный цикл длится одну микросекунду.Внешняя память программ имеет адресное пространство до 64 кбайт. Обращениек ней осуществляется, если на вывод EA (External Address) подан ноль, или, если содержимое счетчика программ превышает адрес в 4кБ (0FFFh, см. рис. 3.4).Аппаратная организация внешней шины МК для подключения дополнительныхсхем памяти программ и памяти данных приведена на рис.

3.5. Частота работы МК определяется кварцевым резонатором BQ, подключенным к выводам BQ1и BQ2. Конденсатор С3с резистором R1 обеспечивают автоматическийсброс МК при включении питания. Посколькуисходно конденсатор незаряжен, при включениипитания на вывод RSTподается сигнал логической единицы, спадающий до нуля при зарядеконденсатора через резистор R1. Постояннаявремени RС –цепочкивыбрана так, чтобыобеспечитьнадежныйРис.

3.5. Организация внешней шины.сброс МК.К соответствующим выводам порта Р3 подключена линия управления, передающая сигналы чтения и записи во внешнюю память данных RD и WR , сигнал выборки из внешней памяти программ PME и два внешних прерывания INT 0 , INT 1 .Шина адресов формируется портами Р0 и Р2. Младшая часть адреса при обращениик памяти программ и памяти данных передается через порт Р0 и должна быть зафиксирована сигналом ALE во внешнем регистре, т.к.

далее порт Р0 будет использоваться для записи или чтения информации с шины данных. При этом сигнал ALE автоматически снимается. Для этих целей подойдет любой статический регистр, например, рассмотренный нами ранее ИР22. Старшая часть адреса передается через специализированный под эту операцию порт Р2. Данные передаются и читаются из МК через порт Р0.На рис. 3.6, а) представлено подключение к внешней шине схемы РПЗУ. Никакой дополнительной логики для этого не требуется. Вывод CS микросхемы подключается к земле, еслимикросхема РПЗУ одна. В противном случае нужно использовать дешифратор адреса ДША, выбирающий нужную микросхему из массива памяти.17Внешняя память данных адресуется 16-и разрядным адресом и может составлять до 64 кБ(рис. 3.4).