Бродин В. Б., Шагурин И. И. Микроконтроллеры (1999) (1095894), страница 46
Текст из файла (страница 46)
2.14.2. Система прерываний У микроконтроллеров 8ХС!5!БХ она в основном соответствует системе микроконтроллеров 8ХС51РХ. Источников прерываний стало восемь; к имевшимся семи маскируемым прерываниям добавлена команда ТКАР. Это программное прерывание всегда разрешено. Команда ТКАР в списке команд для пользователя не описана. Регистры системы прерываний получили несколько другие имена, но име- на отдельных битов и их назначение остались прежними: 1ЕО Имя бита ЕА ЕС ЕТ2 ЕБ ЕТ1 ЕХ1 ЕТО ЕХО 1Р1 0 Имя бита 1Р1.0.6 1Р1.0.5 1Р1.0А 1Р1.0.3 1Р1.0.2 1Р1.0.1 1Р1.0.0 ЕА ЕС ЕТ2 Е8 ЕТ! ЕХ1 ЕТО ЕХО Функция Разрешение запросов от всех источников, имеет место при ЕА - 1 Разрешение запроса от блока РСА, имеет место при ЕС - 1 Разрешение запроса от Таймера 2, имеет место при ЕТ2 - 1 Разрешение запроса от последовательного порта, имеет место при ЕБ = 1 Разрешение запроса от Таймера 1, имеет место при ЕТ1 1 Разрешение запроса по входу 11К1Т1№, имеет место при ЕХ1 1 Разрешение запроса от Таймера О, имеет место при ЕТО - 1 Разрешение запроса по входу 1ХТО№, имеет место при ЕХО 1 1РЬ0.6 1Р1.0.5 1РЬ0.4 1РЬО.З 1Р1.0.2 1РЬ0.1 1Р1.0.0 Функция Зарезервирован Определяет приоритет Определяет приоритет Определяет приоритет Определяет приоритет Определяет приоритет Определяет приоритет Определяет приоритет блока РСА, младший бит Таймера 2, младший бит последовательного порта, младший бит Таймера 1, младший бит входа 11К1Т! №, младший бит Таймера О, младший бит входа 11т1ТО№, младший бит 236 1РНО Имя бита Изменен, по сравнению с микроконтроллерами 8ХС51ГХ, порядок опроса источников прерываний при поллинге.
В микроконтроллерах 8ХС151ЗХ они опрашиваются в следующей последовательности: Иоточиик Вход 1ХТО№ Приоритет внутри уровня Высший Таймер 0 Вход 1ХТ1№ Таймер 1 Последовательный порт Таймер 2 Блок РСА Низший 2.14.3. Сторожевой таймер%ОТ Среди внутренних интерфейсных блоков микроконтроллеров 8ХС1513Х имеется выделенный блок сторожевого таймера ДУЭТ. Он сбрасывает микроконтроллер по истечении установленного времени и позволяет таким образом выходить из зависаний программы управления.
Под выделенностью сторожевого таймера ЖАРТ подразумевается его полная независимость от режима сторожевого таймера, который может быть реализован программно на основе блока РСА. В отличие от микроконтроллеров типа 8ХС51СВ, в микроконтроллерах 8ХС1515Х сторожевой таймер работает только в том случае, если разрешен программно.
1РН0.6 1Р1-10.5 1РН0.4 1РНО.З [РН0.2 1РН0.1 1РНО.О МИКРОКОНТРОЛЛЕРЫ АРХИТЕКТУРА ЛРОТРАММИРОЕАНИ ИНТЕРФЕЙС 1РН0.6 1РН0.5 1РН0.4 1РНО.З 1РН0.2 1РН0.1 1РНО.О Функция Зарезервирован Определяет приоритет блока РСА, старший бит Определяет приоритет Таймера 2, старший бит Определяет приоритет последовательного порта, старший бит Определяет приоритет Таймера 1, старший бит Определяет приоритет входа 1ХТ1№, старший бит Определяет приоритет Таймера О, старший бит Определяет приоритет входа 1ХТО№, старший бит ГЛАВА 2 МИКРОКОИТ ЛЛЕРМ СЕМЕЙСТВА МС -Е! 1 1 гз7 ЪУПТ представляет собой 14-разрядный таймер, который считает циклы ввода-вывода, т.е.
переключается с частотой Гоэс/12. Собственно таймер ЖПТ программно недоступен, при его переполнении вырабатывается внутренний сигнал сброса микроконтроллера, который на внешнем выводе КЕЯЕТ не появляется. Управляет сторожевым таймером регистр ЖеэТКБТ. Он доступен только для записи, существует две функции управления: сброс и загрузка! 6-битового кода. После сроса и инициализации микроконтроллера сторожевой таймер %'ПТ очищен и запрещен. Для его запуска необходимо записать два байта кода 1ЕН-Е1Н в регистр %гьтТКЯТ, счет начинается с нуля. Чтобы сторожевой таймер не переполнился и не сбросил микроконтроллер, нормально работающая программа управления должна периодически записывать указанную комбинациео в регистр %геАТКЯТ. При частоте Гоэс 16 Мгц переполнение сторожевого таймера происходит через 12,3 мс.
При переходе в режим холостого хода (1Т11е) сторожевой таймер ЖПТ продолжает работать, следовательно его нужно обслуживать. Для этого можно использовать параллельно работающий таймер-счетчик, прерывание от которого используется для очистки ЮПТ, перезагрузки его самого и возврата микроконтроллера в режим холостого хода. При переходе в режим микропотребления (ротчегдотгп) сторожевой таймер 'тк'етТ прекращает счет, поскольку нет синхросигналов.
Счет возобновляется после выхода из этого режима по сигналу 1ХТО/1г1Т!. Рекомендуется перезагрузить сторожевой таймер ЮОТ перед входом и режим микропотребления. Если микроконтроллер выходит из этого режима по сбросу, сторожевой таймер ЮПТ очищается и запрещается. 2.14.4. Снотвма команд Набор команд в целом соответствует принятому в архитектуре МСБ-51, добавлена только неописанная команда ТКАР. Поскольку время выполнения команд изменилось, в Приложении 6 приведен список команд по функциональным группам с информацией об их размере и длительности.
ГЛАВА МИКРОКОНТРОЛЛЕРЫ СЕМЕЙСТВА МСЗ-251 Архитектура микроконтроллеров МСБ-251 является развитием архитектуры МСБ-51. В основу положена «старая» система команд и устоявшийся набор блоков ввода-вывода: три таймера-счетчика, последовательный порт, блок РСА и сторожевой таймер. Увеличение производительности достигнуто за счет введения набора «новых» команд, увеличения адресного пространства, использования в центральном процессоре механизма конвейеризации, сжатия циклов обмена по магистрали.
Центральный процессор микроконтроллеров МСЯ-251 построен с использованием конвейера команд и регистрового файла. Это позволяет выполнять ряд команд за один машинный такт против шести тактов у 8ХС51РХ. Система команд дополнена инструкциями, оперирующими 16- и 32-разрядными операндами. Важнейшими особенностями архитектуры микроконтроллеров МСБ-251 являются: «конвейер команд и регистровый файл; «расширенный набор команд; Ф внутреннее ОЗУ емкостью до 1 Кбайт; Ф стек до 64 Кбайт; + возможности: постраничной выборки команд, введения состояния ожидания на магистрали, формирования 17-разрядного адреса; + однократно записываемая внутренняя память размером до 16 Кбайт (опция); Ф три 16-разрядных таймера-счетчика; МИКРОКОНТРОЛЛЕРЫ: АРХИТЕКТУРА ПРОТРАММИРОЕАНИ ИНТЕРФЕЙС 24О еу программируемый последовательиый порт; Ф блок РСА с пятью модулями сравнения-захвата; Ф выделенный сторожевой таймер. Микроконтроллеры типа 8ХС251БВ имеют полностью статическую схемо- технику, т.е.
могут работать с частотой синхронизации от 0 Гц. Первые микроконтроллеры семейства МС5-251, 8ХС251БВ по двоичному коду и выводам совместимы с микроконтроллерами 8ХС51РХ. В ряде случаев это дает возможность наращивать производительность систем иа осиове МСБ-51 простой замеиой БИС микроконтроллера в розетке. 3.1. Структура микроконтроллеров МСВ-251 Основу архитектуры семейства микроконтроллеров фирма 1пте! называет ядром (соге). Ядро отвечает за вычислительный процесс и определяет такие важнейшие параметры архитектуры, как набор команд, тактовая сетка процессора, механизмы ковейеризации и прерываний.
Ядро является общей частью для всех микроконтроллеров МСБ-251. Различия между отдельными типами микрокоитроллеров семейства заключаются в составе внутренних блоков иптефейса, наличии и размере внутренней памяти программ, функциях некоторых линий ввода-вывода. Ядро архитектуры МСБ- 251 включает центральный процессор, блок синхронизации, блок обработки прерываний, интерфейс внутренней магистрали и интерфейс локальной шины, обслуживающей внутренние блоки ввода-вывода.
Кроме ядра, структура микрокоитролеров МСЗ-51 включает внутренние блоки ввода-вывода, интерфейс магистрали и внутреннюю память. Внутренние блоки ввода-вывода служат для выполнения типовых функций интерфейса с внешними устройствами. В их набор входят сторожевой таймер, три таймера-счетчика, блок РСА, последовательный порт. Линии ввода-вывода микроконтроллеров 8ХС251БВ объединены в четыре 8-разрядиых порта общего назначения РО-РЗ. Каждая линия ввода-вывода имеет защелку, аппаратные драйверы обеспечивают выполнение альтериативиых функций, которые зависят от режима работы и номера линии.
Микроконтроллер 83С2515В имеет масочиое ПЗУ емкостью 16 Кбайт, у микроконтроллера 87С2513В иа кристалле интегрировано репрограммируемое УФ ЗУ той же емкости. Эти матрицы памяти предиазиачеиы для размещеиия кода, их большой размер во многих случаях позволяет отказаться от внешней памяти программ. глаза а.
ммкаоконтноллв ы сееайстаа мса-ам 241 3.1.1. Ядро МСЗ-251 Центральный процессор ядра МС5-251 включает схему выборки, конвейеризации и дешифрации команд, АЛУ, файл регистров, интерфейс памяти данных (рис. 3.1). Микроконтроллер 8ХС2515В выбирает команды из внутренней памяти программ по два байта за одно обращение, а из внешней памяти по одному байту. Команды по 16-разрядной шине подаются на устройство конвейеризации. 8ХС2518В имеет одноуровневый конвейер команд. Когда очередь заполнена и программа выбирается из внутренней памяти, каждая команда выполняется за один такт. При выборке из внешней памяти программ максимальный темп выполнения составляет два такта на команду.
к схеме обработки ирерыааиий Шина данных Шина адреса Рис. 3.1. Центрвлъиый процессор едрв МСЗ-261 Файл регистров микроконтроллера 8ХС2518В включает 40 регистров, к которым при операциях типа регистр-регистр можно обращаться как к байтам, словам и двойным словам. Например, 8ХС2515В может переслать байт из регистра в регистр за одну команду следующим образом: МОЧ В7, ЙО; 1 команда длиной в 1 машинный такт для 8ХС2518В Микроконтроллеры семейства МС8-51 выполняют такую пересылку за две команды: МОЧ А, ЯО; 2 команды, всего 12 машинных тактов МОЧ Я7, А; для ЗХС51РХ Как и в архитектуре МС5-51, младшие адреса занимают 32 регистра общего назначения, которые разбиты на четыре банка, каждый из которых включает регистры КО..К7.
Текущий активный банк определяется двумя битами в регистре слова состояния программы РБЮ. МИКРОКОНТРОЛЛЕРЫ: АРХИТЕКТУРА ПРОГРАММИРОВАНИЕ ИНТЕРФЕЙС 242 Блок синхронизации вклточает внутренний генератор синхросигнала, схему сброса и инициализации микроконтроллера. Для работы внутреннего генератора необходим внешний кварцевый резонатор. Основной единицей времени в циклах магистрали микроконтроллеров МСЗ-251 является такт 81 (рис. 3.2), состоящий из фаз Р1 и Р2. Каждая фаза по длительности равна периоду синхросигнала. кл обмена по магнетраан Рнс. 3.2. Тактовая сетка микроконтроллеров МСЗ-261 С внешними устройствами микроконтроллер 8ХС2513В работает через циклы магистрали, каждый из которых включает шесть тактов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
