В.Т. Рябов - Разработка и отладка программного обеспечения микропроцессорной системы управления, страница 5

Биты этого регистра устанавливаются программно пользователем. Если- 14 -пользователь хочет запустить какой либо квант или периодически перезапускать его по истечении заданной задержки, он должен установить в единицу статус этого кванта. Если квант запускать не нужно – очистить соответствующий бит.Таблица 1.Содержимое регистра статусов квантов (ячейки 20h)№ бита7Адрес бита 7Назначение SPR766SPR655SPR544SPR433SPR322SPR211SPR100SPR0Ячейка резидентной памяти микроконтроллера с адресом 21h является регистромфлагов квантов или квантов, каждый ее бит содержит флаг соответствующего кванта в соответствии с таблицей 2.

Флаги квантов устанавливаются в подпрограмме обработки прерываний таймера ТС0. Такое двойное управление квантом с помощью флагов и статусов сделано для того, чтобы максимально сократить время обработки прерывания. В подпрограммедля всех возможных квантов уменьшаются задержки и устанавливаются флаги, когда задержка истечет, а решение о запуске кванта примет диспетчер, если пользователем в своейпрограмме установлен статус соответствующего кванта.Таблица 2.Содержимое регистра флагов квантов (ячейки 21h)№ бита7Адрес бита FhНазначение FPR76EhFPR65DhFPR54ChFPR43BhFPR32AhFPR219FPR108FPR022h – регистр разрядности задержек квантов (устанавливается пользователем).

Если в соответствующий кванту бит записана единица, задержка отсчитывается в больших тиках, если ноль, в малых.Таблица 3.Содержимое регистра разрядности задержек квантов (ячейки 22h)№ бита76543210Адрес бита 17h16h15h14h13h12h11h10hНазначение RPR7RPR6RPR5RPR4RPR3RPR2RPR1RPR023h – счетный регистр малых тиков.

Система отсчета времени ведется в малых тиках, период которых может быть настроен пользователем (исходно длительность малого тика 1 мс) и в больших тиках, содержащих 256 малых. Тик, совпадающий с обнулением ячейки23h считается большим.Здесь нам придется прервать формальное краткое описание диспетчера (оно без отступлений приведено в файле Disp09.pdf, чтобы рассказать об устройстве системы отсчета реального времени.Таймер микроконтроллера может работать в четырех режимах.

Нулевой режим специализирован для эмуляции таймера предыдущего 48-го семейства (MCS48). Вы можете посмотреть описание этого режима в курсе лекций. Он не позволяет гибко отсчитывать малыемикросекундные задержки, поэтому мы здесь оставим его без внимания, как и специализированный режим 3 (см.

гл. 3 курса лекций).Остаются режимы 1 и 2. В режиме 2 (режим с автоматической перезагрузкой) максимальное время тика составит при записи в ТН0 числа FFh всего 256 микросекунд. Это маловато для большинства реальных применений.Схема функционирования аппаратного таймера-счетчика в режиме 2 приведена на рис. 1.- 15 -OSCC/T0/12TL08битT0Gate01&TR0TF0TH08бит1INT0Рис. 1.Наиболее гибким и удобным для построения диспетчера представляется режим 1, схема функционирования которого и содержание управляющего регистра таймера TMOD представлены на рис.2.OSCC/T0/12TL08битT0Gate01TR0TH08битTF0&1INT0Бит №Р-р TMODЗначения7Gate10 или16C/T10 или154M1.1M0.10 или1 0 или1Рис.2.3Gate002C/T011M1.000M0.01Здесь в TMOD определен режим таймера ТС0, система не ограничивает пользователя ввыборе допустимого режима ТС1.Если в подпрограмме обработки прерываний перезагружать старший и младший регистры таймера, мы сможем гибко регулировать время малого тика (время прерывания таймера), а большой тик будет отсчитываться после 256 прерываний (малых тиков).24h – регистр настройки малого тика.

Содержит начальное значение старшего байтаTH0 таймера счетчика Т/С0.25h – регистр настройки малого тика. Содержит начальное значение младшего байтаTL0 таймера счетчика Т/С0. Таймер счетчик начинает считать от 16-и разрядного числа, заданного регистрами 24h и 25h и как только достигнет числа FFFFh, возникает прерывание изапускается подпрограмма его обработки.В микроконтроллерах семейства MCS-51 - автовекторная система прерываний. За каждым источником прерываний закреплен свой вектор – адрес в младшей зоне памяти программ.

За таймером ТС0 закреплен вектор 0Bh. При наступлении прерывания микроконтроллер заканчивает выполнение очередной команды и записывает в стек содержимое счетчика команд, а там всегда содержится адрес следующей команды, которую следует выполнить. Это нужно, чтобы после обработки прерывания вернутся к выполнению основной программы. Затем в счетчик команд заносится вектор наступившего прерывания. МК обращается в память программ по этому адресу, считывает и выполняет приведенную там команду.Если Вы заглянете в листинг программы диспетчера, приведенный в файле Disp09.pdf,то увидите, что по этому адресу записана команда LJMP 00D0 – переход по адресу D0h.

Этостартовый адрес подпрограммы обработки прерываний таймера ТС0. Далее МК будет последовательно выполнять приведенные команды, должным образом реагируя на прерывание,пока не встретит команду RTI – возврат из прерывания. По этой команде микроконтроллерзаписывает в свой счетчик команд содержимое ячеек из вершины стека и возвращается к вы- 16 -полнению основной программы. Таким образом осуществляется отсчет и привязка выполнения управляющей программы ко времени.26h – регистр управления очередью квантов. Квант запускается из пультовой петлидиспетчера, если установлены его статус и флаг. Анализ состояний квантов (очередность запуска) ведется по двум стратегиям:1приоритетный запуск. Начинается анализ с нулевого кванта (самого приоритетного) и заканчивается седьмым.2круговой запуск.

Если выполнялся, например, пятый квант, после выполнениякванта и возврата в диспетчер первым анализироваться будут условия запускашестого, седьмого, нулевого, первого и т.д.Бит 26.0 (нулевой бит ячейки 26h) – бит круговой очереди в диспетчере. Если он сброшен в 0 – приоритетный запуск, если установлен в 1 – круговой.Далее до ячейки 64h резидентная оперативная память свободна.Распределение оперативной памяти микроконтроллера с диспетчером процессов показано в таблице . Затонированы зоны системных переменных диспетчера процессов.Запускаются синхрокванты из пультовой петли диспетчера, куда и передают управление после своего завершения. В своих синхроквантах пользователь должен декларироватьнеобходимость следующего запуска, устанавливая бит разрешения или статуса запускаSPR0…SPR7 для каждого из восьми синхроквантов.

Если квант перезапускать во времени ненужно, пользователь должен очистить соответствующий бит статуса.Задержка на перезапуск синхрокванта задается пользователем как число быстрых илимедленных тиков в пределах от 1 до 255 в переменных ожидания wait0…wait7.1-ый банк регистров – таймерный. Банк задержек квантов. Каждая задержка устанавливается пользователем и затем уменьшается с каждым тиком таймером.08h (R0) – задержка времени кванта PR0 (wait0).09h (R1) – задержка времени кванта PR1 (wait1).0Ah (R2) – задержка времени кванта PR2 (wait2).0Bh (R3) – задержка времени кванта PR3 (wait3).0Ch (R4) – задержка времени кванта PR4 (wait4).0Dh (R5) – задержка времени кванта PR5 (wait5).0Eh (R6) – задержка времени кванта PR6 (wait6).0Fh (R7) – задержка времени кванта PR7 (wait7).Программно-аппаратный таймер диспетчера уменьшает в соответствии с реальным временем переменные WAIT, и, как только они обнулятся, устанавливает соответствующий флагзапуска квантов FPR0…FPR7.

Запускаются синхрокванты из пультовой петли диспетчера.Листинг подпрограммы прерываний таймера приведен ниже. Эта подпрограмма размещена в резидентной памяти программ. В крайнем левом столбце приведен адрес начальной ячейки памяти каждой команды, далее код команды и операнды, если они нужны. Далееидет мнемоническое обозначение команды на ассемблере и комментарии, отделенные отмнемоники точкой с запятой.Подпрограмма прерывания состоит из четырех основных частей.

Первая, вводная частьзапрещает все другие прерывания на время ее выполнения. Затем, сохраняет в стеке состояние основной программы, чтобы в нее можно было без проблем вернуться и определяет, неокончился ли вместе с малым и большой тик:00D0 C2AFCLREA;запретить прерывания00D2 C0D0PUSH PSW;сохранить слово состояния процессора в стеке00D4 C0E0PUSH ACC;сохранить аккумулятор процессора в стеке00D6 D2D3SETB RS0;установить первый банк регистров В100D8 85248C MOVTH0,24;восстановить начальное состояние00DB 85258A MOVTL0,25;регистров Т/С000DE D52322 DJNZ 23,0103;уменьшить ячейку 23 на единицу и если не;0 – в 103:- 17 -Именно последняя команда этого фрагмента определяет, не окончился ли большой тик.Если он окончился, будет выполняться вторая часть подпрограммы, уменьшающая на единицу задержки времени как в больших, так и малых тиков и выставляющая флаги тех квантов, у которых задержка окончилась.

Далее приведен один из восьми сходных фрагментовэтой части, описывающий декремент и последующий анализ задержки нулевого кванта. Вследующем фрагменте, начинающемся с адреса 00Е5, обрабатываются параметры нулевогокванта и так далее:00E1 D802 DJNZ R0,00E5;уменьшить задержку кванта (R0)на единицу, если;не 0 – в E5: (к первому кванту)00E3 D208 SETB 21.0;если задержка окончена, установить флаг FPR0Третья часть подпрограммы выполняется, если только тик короткий.

Начинается она садреса 103h и также состоит из восьми однородных фрагментов. Начальный фрагмент приведен далее:0103 201004 JB 22.0, 010A;если тик кванта длинный – в 10A:0106 D802DJNZ R0,010A;уменьшить R0 на единицу и если не 0 – в 10A:0108 D208SETB 21.0;если задержка окончена, установить флаг FPR0010A ...... ... ...;далее следующий фрагментЗавершающая, четвертая часть обеспечивает правильный возврат из прерывания.013B D0E0POPACC; восстановить аккумулятор013D D0D0POPPSW;и слово состояния процессора013F D2AFSETB EA;разрешить прерывания0141 32RETI;возврат из прерыванияПодпрограмма, если Вы посмотрите на ее полный текст, может показаться громоздкой инеуклюжей. С помощью цикла ее можно было бы описать гораздо компактнее.

Но короткаяпрограмма и быстрая программа далеко не одно и тоже.Основная программа «Диспетчер» размещена в памяти программ с нулевого адреса до162h, т.е. занимает 353 байта в десятичном исчислении. Зона младших адресов занята векторами аппаратных прерываний. Здесь по вектору прерывания таймера ТС0 адресуется подпрограмма обработки 00D0, которую мы только что рассмотрели. Далее следует начальнаянастройка контроллера:0000 02002B LJMP 002B;зона векторов...

...... ...;аппаратных000B 0200D0 LJMP 00D0;прерываний устройств... .........;микроконтроллера;------------Начальная настройка микроконтроллера------------002B 758164 MOVSP,#64;перенос вершины стека002E 7524FC MOV24,#FC;настройка Т/С0, установка начальных0031 752582 MOV25,#79;значений регистров для счета в 1 мс0034 85248C MOVTH0,24;перенос начальных значений0037 85258A MOVTL0,25;в регистры Т/С0003A 758911 MOVTMOD,#11;задание режимов Т/С0003D 758810 MOVTCON,#10;задание режимов Т/С00040 75A882 MOVIE,#82;разрешение прерываний от Т/С00043 E4CLRA;обнуление0044 F520MOV20,A;регистра статусов квантов0046 F521MOV21,A;регистра флагов квантов0048 F526MOV26,A;регистра типа очереди0048 120162 LCALL 0162;переход к П/П начальной настройки;пользователяПо тексту программы разберитесь, в каком режиме будет работать таймер?Далее следует так называемая пультовая петля диспетчера.