Рябов В.Т. - Разработка и отладка программного обеспечения микропроцессорной системы управления на базе однокристальных микроЭВМ (1041591), страница 5
Текст из файла (страница 5)
При этом используют командучтения в аккумулятор содержимого памяти программ:MOVC A, @A+DPTR.Несмотря на миниатюрность объема памяти данных (всего 128 байт), управляющие программы все же обычно пишут, как совокупность отдельных взаимодействующих процессовили квантов (участков кода, выполняемых процессором непрерывно).
Такое написание лучше переносится из программы в программу, допускает раздельную отладку, поэтому и проще отлаживается и является естественным для процессов управления.5.2. Программа простого диспетчера процессов для MCS-51.Диспетчер процессов является минимальным ядром операционной системы "жесткого"реального времени. Хороший диспетчер процессов должен:1) представлять пользователю гибкий программный интерфейс для управления очередностью запуска процессов во времени (синхрокванты) и запускать процессы в зависимости от внешних событий в порядке очереди (интеркванты), либо без очереди (экстракванты);2) занимать минимальный объем резидентного ОЗУ, не ограничивать пользователя в использовании регистров общего назначения и других ресурсов микроконтроллера;3) минимально загружать процессор диспетчированием.Диспетчер предназначен для управления синхроквантами, рядом интерквантов, перезапускаемых внешними событиями и экстраквантами, запускаемыми от двух входов прерываний.Реальное время будет отсчитываться в диспетчере процессов с помощью коротких «тиков»с длительностью, определяемой пользователем и способной изменяться в пределах от долеймиллисекунды до нескольких десятков миллисекунд и длинных тиков, длительность которыхв 256 раз больше, чем у коротких.
Может быть, несколько странная система отсчета временипо сравнению с привычными секундами, минутами и часами, но удобная для реализации вмикроконтроллере. Реальное время будет фиксироваться и обрабатываться программой обработки прерываний таймера ТС0. Этот таймер занят базовой операционной системой.
Пользователь в своей управляющей программе свободно может использовать таймер ТС1.Процессы (синхрокванты) могут быть запущены на выполнение с задержкой до 255 тиков(коротких или длинных). Тогда реализуемая диспетчером задержка синхрокванта будет составлять от одной миллисекунды (при тике в 1 мс) до нескольких минут.Синхроквант управляется двумя флагами – статусом кванта и флагом кванта.Ячейка резидентной памяти микроконтроллера с адресом 20h является регистром статусов квантов или квантов, каждый ее бит содержит статус соответствующего кванта в соответствии с таблицей 1.
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 отсчетареального 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 содержимоесчетчика команд, а там всегда содержится адрес следующей команды, которую следует выполнить. Это нужно, чтобы после обработки прерывания вернутся к выполнению основнойпрограммы.
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 микроконтроллер- 16 -записывает в свой счетчик команд содержимое ячеек из вершины стека и возвращается к выполнению 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 запуска шестого, 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.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
