Бродин В. Б., Шагурин И. И. Микроконтроллеры (1999) (1095894), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Структура микроконтроллеров 8ХС196ЙР Эти модели микроконтроллера содержат все типичные черты семейства МС8-96, но имеют ряд специфических особенностей, позволяющих наиболее эффективно удовлетворять потребности разработчиков современных микропроцессорных систем. Микроконтроллеры 8ХС1961х)Р (рис. 1.1) содержат центральный процессор, регистровый блок объемом 1024 байт, блок управления памятью (БУП), который осуществляет выборку команд из внешней или внутренней (для модели 83С1961х(Р) памяти, организуя 4-байтную очередь команд (ОК), а также обеспечивает обращение к внешней памяти данных. Внутренняя память команд, реализованная в виде размещенного на кристалле постоянного запоминатощего устройства (ПЗУ) объемом 4 Кбайт, имеется только в модели 83С196р)Р.
Микроконтроллер имеет 20 адресных выводов А0..19 и может адресовать память объемом до 1 Мбайта. При инициализации задается максимальный объем адресуемой памяти; 1 Мбайт (режим 1М) или 64 Кбайт (режим 64К). Режим 1М позволяет использовать для хранения данных или программ полный объем адресуемого пространства за исключением ряда фиксированных адресов, где размещается служебная информация.
Режим 64К ограничивает объем адресуемой памяти 64 Кбайтами, обеспечивай программную совместимость с более ранними моделями семейства МСБ-196. Для каждого из этих режимов предусмотрена возможность мультиплексного или демультиплексного обмена с внешней памятью. При мультиплексном обмене' младшие 16 разрядов адреса и 16-разрядные данные выдаются на одни и те же внешние выводы АО0..15, при демультиплексном обмене младшие разряды адреса поступают на выводы А0..15, а данные на выводы А1)0..15. Предусмотрена возможность обмена как 16-, так и 8-разрядными данными. Микроконтроллер размещается в 100-выводном корпусе типа ОРР или ЯАГЕР Перечень всех выводов и их функциональное назначение приведены в Приложении 1.
Для связи с внешними устройствами микроконтроллер имеет четыре 8-разрядных порта Р1..Р4. Однако порт Р4 имеет выводы только от четырех младших разрядов, а старшие разряды зарезервированы для последующих моделей семейства. Поэтому порт Р4 может использоваться только как 4-разрядный порт. Если все или часть старших разрядов адреса А19..16 не Мулитиолсксироиаииаи шалача алрссоа и лаииых иа обмис иыаолы АР0..15 исоольиустси и орслылужих Молохах иихрохоитроллсром ЗХС!эбКК,КС,КР МИКРОКОНТРОЛЛЕРЫ: АРХИТЕКТУРА ЛРОГРАММИРОЕАНИ ИНТЕРФЕЙС 1В че (5 али 3.3 В) Чт (О В) АО|5.,0 ХТА|. | ХУАН 2 Р!.7..0 Р2.7..0 НМ! Р3.7..0 Раз..о (ЕРА 3..0, (ЕХТВ!ТО, |, (С5 5..0, (РТЧМ 2.0) т! сек, т! Ое(, нОТОР, но(ОАР, ехт1нт 2, 3) Т2 С1.К, Т2 О|К) ТАО, КАО, ВКЕ!)и.
С1КООТ) требуются для адресации внешней памяти, то эти выводы могут использоваться для двустороннего обмена информацией с внешними устройствами. В этом случае к данным выводам подключается 4-разрядный двунаправленный порт ЕРОКТ, отдельные выводы которого могут программироваться на ввод или вывод информации. Выводы портов Р1..Р4 могут быть запрограммированы для выполнения специальных функций. Выводы порта Р1 могут использоваться для подачи тактовых (Т1С1.К, Т2С1.К) и управляющих (Т101К, Т21)1 К) сигналов для таймеров 1, 2 и ввода-вывода сигналов ЕРАЗ..О, определяющих функционирование процессора событий (ПРС), который описан в разделе 1.5, Внешние запросы на прерывание могут поступать на два входа порта Р2 (ЕХТ1)А)ТО, 1) и на два входа порта РЗ (ЕХТ1)А)Т2, З).Эти запросы, вместе с внутренними источниками прерываний, обслуживаются контроллером прерываний (КПР) в соответствии с их приоритетом. Параллельно с КПР включен специализированный блок обслуживания прерываний — периферийный сервер (ПСР), который выполняет специальные виды обслуживания: пересылку отдельных слов или целых блоков, формирование импульсных сигналов заданной частоты и длительности на выводах ЕРАО..З.
Выводы порта Р2 могут также использоваться для последовательного ввода (КХ1З) и вывода Рио. 1.1. Структура микроконтроллвроа 6ХС196!ер Сигналы унранлеииа обменом КОЕ Утке Очк(л) ВНЕЕ ОЧКНЕ) А1,Е |НЕТ КЕАОУ А! 9..! б (ЕРОКТ 3..0) А|5..0 МИКРОКОНТРСЛЛЕРМ СЕМЕЙСТВА МСВ-ВЕ 19 (ТХО) данных через блок последовательного обмена (БПО), а также для обмена сигналами, обеспечивающими захват магистрали другими устройствами (НОЕО, НО).ОА, ВВЕС4), и выдачи синхроимпульсов (С1.ОСКОПТ), частота которых Гс - 1/Тс определяет длительность тактов Тс при выполнении команд и обмене информацией с внешними устройствами и памятью. Выводы порта РЗ служат также для вывода поступающих нз БУП сигналов разрешения выборки С30..5, которые позволяют микроконтроллеру обращаться к нескольким типам внешней памяти, отличающимся объемом, быстродействием, разрядностью, режимом обращения (см. раздел 1.7).
Три вывода порта Р4 используются также в качестве выходов широтно-импульсного модулятора (ШИМ), который обеспечивает формирование последовательностей импульсов заданной частоты и длительности. Регистровый блок содержит 1024 8-разрядных регистра, содержимое которых может выбираться в виде байта, 16-разрядного слова или 32-разрядного длинного слова. Блок делится на младший регистровый файл, содержащий 256 регистров, и старший регистровый файл, содержащий 768 регистров. Обращение к регистрам младшего файла производится прямой адресацией с помощью соответствующего адресного байта команды. Прн этом 232 регистра младшего файла используются как регистры общего назначения (РОН), а 24 регистра — как регистры специального назначения (РСН), которые служат для хранения масок прерывания, констант ООООН и ОРГРРН, некоторой другой служебной информации (см. раздел 1.2).
Все регистры старшего файла используются в качестве РОН. Обращение к ним производится с помощью косвенной адресации или путем кадрирования — перенесения группы регистров (кадра) из старшего файла в адресное пространство (кокноР) младшего файла. Подробнее эта процедура описана в разделе 1.2. Процессорный блок микроконтроллера (рис.
1.2) содержит регистровое арифметико-логическое устройство (АЛУ) и микропрограммное устройство управления (МПУУ). АЛУ выполняет операции над двумя операндами,99 поступающими из 16-разрядных рабочих регистров РР1 и РР2. При выполнении ряда операций (сдвнгн, умножение, деление) используются 32-разрядные операнды, поэтому регистр РР1 состоит из двух 16-разрядных частей, содержащих старшее (РР1Н) и младшее (РР1Е) слова. Регистр РР1 содержит одноразрядные сдвигатели, с помощью которых выполнятотся операции умножения, деления, нормализации и сдвигов.
АЛУ производит также формирование адресов операндов (при использовании индексной н автоинкрементной адресации) и команд (прн условных и безусловных переходах, вызовах подпрограмм). В РАЛУ введены регистры, вырабатывающие числовые константы 1 и 2, которые служат в качестве операндов при операциях инкремента и декремента. Эти регист- МИКРОКОНТРОЛЛЕРЫ: АРХИТВПУРА ПРОГРАММИРОВАНИЕ, ИНТЕРФЕЙС го ры использу!отея также для формирования масок, выделяющих определенный бит операнда, при выполнении команд тестирования битов, Номер тестируемого бита задается трехразрядным полем команды, которое вводится в регистр номера бита и определяет вид формируемой маски. Программный счетчик содержит 16-разрядный основной счетчик (РС) и 8- разрядный дополнительный счетчик (ЕРС), расширяющий возможный объем адресуемой памяти программ до 16 Мбайт. Однако в моделях 8ХС196)ь)Р /)х)Т /)ь(1) к внешним выводам подключены только 20 разрядов адреса, поэтому возможный объем используемой памяти программ составляет! Мбайт для режима 1М и 64 Кбайт для режима 64К.
Рабочий регистр 1, старшее слово (РР1, ! 6 разрядов) Программный счетчик (ЕРС) (РС) 8 бит 16 бит СДВИГАТЕЛЬ из ОК Рабочий регистр 2, (РР2, 16 разрядов) Рабочий регистр 1, младшее слово (РР1. 16 разрядов) Регистры констант и битовых масок Регйстр йомера бита Регистр команд Счетчик разрядов сдвига СДВИГАТЕЛЬ Микропрограммное устройство управления АЛУ Регистр состояний (Рзтр. 8 разрядов) Микрокоманда Вн синяя магие аль Рис. 1.2.
Структура процессорного блока микроконтроллера 8ХС196НР МПУУ выбирает код очередной команды из ОК в регистр команд. В соответствии с этим кодом МПУУ вырабатывает последовательность микрокоманд, поступагощих в различные узлы и блоки микроконтроллера и обеспечивающих выполнение соответствующей операции. При операциях сдвигов используется счетчик, задающий число разрядов сдвига, который загружается содержимым заданного в команде регистра или определенным байтом команды.
Содержимое этого регистра образует 8-разрядное слово состояния програм- мы (РЯ)(г), показанное на рис. 1.3. Выполнение ряда команд зависит от содержимого регистра состояний, раз- ряды которого содержат значения признаков, устанавлимаемых по резуль- татам предыдущих операций, а также разрешают или запрещают обслужи- вание прерываний. МИКРОКОНТРОЛЛЕРЫ СЕМЕЙСТВА МСВ-ВЕ г1 7 6 5 4 3 2 1 О ЗТ с РВЕ Ут Х У рис.
1.3. Слово состояния программы Разряды РБЖ имеют следующие значения: БТ вЂ” признак потери точности. Устанавливается значение БТ - 1, если при операциях сдвига вправо происходит потеря одного из младших (выдвигаемых) разрядов операнда. 1 — признак разрешения обслуживания всех маскируемых прерываний при 1 = 1. Значение 1 = 1 устанавливается командой Е1, значение 1 - Π— командой 01. РБŠ— признак разрешения обслуживания прерываний с помощью ПСР при РЯЕ = 1. Значение РБЕ = 1 устанавливается командой ЕРТЯ, значение РВЕ - Π— командой ПРТЯ. С вЂ” признак переноса. Устанавливается по результатам арифметических операций и сдвигов.
ЧТ вЂ” признак-РловушкаР. Устанавливается при переполнении разрядной сетки аналогично признаку Н, но сбрасывается только при выполнении команд С1.КЧТ, '1УТ, 1ХЧТ. Х вЂ” признак знака. Принимает значение Х = 1, если результатом операции является отрицательное число, Х - О, если результатом является положительное число. Š— признак нуля. Принимает значение У. - 1, если результатом операции является О, значение Х - О, если результат не равен О. Микроконтроллер может работать с пониженным энергопотреблением. Для этого предусмотрены режимы холостого хода и отключения питания.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
