Бродин В. Б., Шагурин И. И. Микроконтроллеры (1999)

ББК 32.97 Б88 УДК 681.3 Л21Гако б/Об/2011 Бродин В.Б., Шагурии И.И. Микроконтроллеры. Архитектура, программирование, интер- фейс. — Мс Издательство ЭКОМ, 1999.— 400 с.: илл. Б 88 1ЯВХ 5-7163-020-0 Для специалистов в области радиоэлектроники, автоматики, вычисли- тельной и измерительной техники. Книаа написана при поддержке фирмы 1пге1. Б ~~~®~ Без объивл. М-66(03)-99 ББК 32.97 ЕЗ Бродим В.Б., Шагурин И.И. еэ Издательство ЭКОМ, Москва, 1999 1ЯВХ 5-7163-020-0 Книга написана на основе двенадцатилетнего опыта применения микроконтроллеров и разработки систем проектирования, программирования и отладки в лаборатории «Микропроцессорные системы» МИФИ.

Основное внимание уделено наиболее современным моделям микроконтроллеров: 16-разрядным 8ХС196»1Р/Х11/1«Т и 8-разрядным 8ХС51, 8ХС1515В, 8ХС2515В. Кроме анализа архитектуры, структуры и особенностей функционирования этих микроконтроллеров, рассматриваются также методы и средства проектирования, программирования и отладки цифровых систем, реализованных на нх базе. СОДЕРЖАНИЕ Предисловие корпораягии 1НТЕ1......... 13 17 24 33 33 36 39 48 49 57 66 66 67 74 74 78 100 122 ВВЕДЕНИЕ ..9 Глава 1. МИКРОКОНТРОЛЛЕРЫ СЕМЕЙСТВА МСЗ-96 .............................

1.1. Структура микроконтроллеров 8ХС196НР ......,..................................................... 1.2. Организация памяти и основные регистры ... 1.3. Способы адресации и система команд 1.3.1. Способы адресации. 1.3.2. Команды пересылки .. 1.3.3. Арифметпко — логические операции и сдвиги 1.3.4. Операции управления программой ., 1.3.5. Операции управления процессором ... 1.4. Реализация прерываний . 1.5. Организация ввода-вывода ...

1.6. Реализация специальных функций. 1.6.1. Широтно-импульсный модулятор (ШИМ) .....,......................................„............... 1.6.2. Процессор событий (ПРС) 1.7. Включение микроконтроллера в цифровую систему,...................................... 1.7.1, Минимальная конфигурация., 1.7,2. Максимальная конфигурация 1.8. Структура и функционирование микроконтроллера 8ХС196)ь)Т .....,....,.. 82 1.8.1. Особенности структуры 1.8.2.

Организация памяти . 1.8.3. Байты конфигурации 1.8А, Органиэация ввода-вывода.. 1.8.5. Системный порт .. ... 94 1,8.6. Синхронный последовательный порт . 97 1,8,7, Аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 1.8.8. Особенности функционирования процессора событий и реализации прерываний. 1.8.9. Подключение внешней памяти ..

1.8.10. Программирование и аашита внутренней памяти 1.8.11. Функционирование сторожевого таймера (СТТ) и контроль частоты тактовых импульсов .. МИКРОКОНТРОЛЛЕРЫ: АРХИТЕКТУРА ПРОГРАММИРОВАНИЕ ИНТЕРФЕЙС 1.9. Структура и функционирование микроконтроллеров 8ХС196КС, КР ... 123 1.9.7. Особенности реализации прерываний 143 1.9.8. Подключение внешней памяти. 147 1.9.9. Программирование н зашита внутренней памяти ...............,.................................

148 Глава 2. МИКРОКОНТРОЛЛЕРЫ СЕМЕЙСТВА МСВ-61/161 .................. 151 2.1. Архитектура и состав семейства микроконтролеров 1пГе! МС$-51 ...... 151 2.2. Структура микроконтроллеров МСЯ-51 и функции выводов .......,............ 154 2.3. Организация памяти и программно доступные ресурсы .....,..........,............. 158 2.4. Синхронизация, магистральные циклы ... 162 177 .......

1 78 1 79 2.10.1. Внутренняя память программ 188 2.10.2. Внутренняя память данных и регистры специальных функций ..........,....... 189 2.10,3. Таймер 2 190 2.10.4. Система прерываний .. 192 .. 194 .. 196 2.11.2. Режимы работы Таймера 2 .. 2.11.3. Последовательный порт .. 197 .. 198 2.11.4. Система прерываний 199 2.11.5. Режим 0)т(СБ 200 2.124. Режим фиксации 2.12.5. Режимы сравнения .. 2.12.6. Система прерываний . .. 205 ... 206 .. 210 1.9.1. Структура мик(юконтроллеров 8ХС196КС, КЭ ..... 1,9.2. Организация памяти .. 1.9.3.Организация ввода-вывода .. 1.94. Аналого-цифровой преобразователь (АЦП) ...........

1.9.5. Таймеры . 1.9.6. Блок быстрого ввода — вывода (БВВ) 2.5. Методы адресации и система команд 2.5.1. Методы адресации .. 2.5.2. Система команд семейства МС5-51 2.6. Система прерываний 2.7. Параллельные порты. 2.7.1. Обновление данных в портах. 2.7.2. Операции типа кчтение-модификация-записьь ....... 2.8. Таймеры-счетчики 2.9. Последовательньей порт ..

2.9.1. Синхронный Обмен (режим О) .. 2.9.2. Асинхронный обмен (режимы 1, 2, 3) .. 2.9,3, Обмен в многопроцессорных системах 2.10. Микроконтроллеры типа 8Х52 2.11. Микроконтроллеры типа 8ХС5Х. 2.11.1, Режимы пониженного энергопотребления ....... 2.12. Микроконтроллеры типа 8ХС51ГА, ГВ, ГС ....... 2.12.1. Блок РСА 2.12.2. Таймер-счетчик 2.12.3. Модули фиксации-сравнения . ....... 1 24 1 27 1 3 1 ....... 133 1 34 1 36 167 167 169 171 175 183 ..

184 .. 185 .. 187 .. 188 ....... 200 ....... 20 1 .. 203 .. 204 ОГЛАВЛЕНИЕ 2.13. Микроконтроллеры типа ЗХС51ОВ .. 2.13.1. Аналого-цифровой преобразователь . 2.13.2. Блок сторожевого таймера (Ю!УТ) . 2.13.3. Схема обнаружения сбоя тактового генератора ОРП...................... 2.13А. Блоки РСА ........................,....,................................,....,. 2.13.5. Порт 5БР 2.13.6. Система прерываний 2.14. Особенности микроконтроллеров 8ХС151БХ ......,.......,..................

2.14.1. Циклы обмена по магистрали 2.14.2. Система прерываний 2.14.3. Сторожевой таймер 1АГОТ .. 2.14.4. Система команд Глава 3. МИКРОКОНТРОЛЛЕРЫ СЕМЕЙСТВА МСВ-261 ....... 3.1. Структура микроконтроллеров МСБ-251 33.1. Ядро МС5-251 . 3.1.2. Внутренние блоки ввода-вывода .. 3.2. Программно доступные ресурсы архитектуры МСБ-251 ........... 3.2.1.

Совместимость с архитектурой МС5-51 ... 3.2.2. Пространство ячеек памяти . 3.2.3. Регистровый файл .. 3.24. Регистры специальных функций ... 3.3. Сравнительный анализ систем команд МСВ-251 и МСБ-51 ....... 3.3.1. Нотация в системе команд 3.3.2. Гнпы данных и методы адресации. 3.3.3. Команды обработки данных 3.3.5. Арифметические команды 3.3.6. Логические команды 3.3.7.

Команды пересылки данных 3.3.8. Команды работы с битами. 3.3.9. Команды управления .. 3.3.10. Регистры состояния .. 3.4. Система прерываний. 3.4.1. Источники прерываний 3.4.2. Маскирование прерываний и приоритеты прерываний . 3.4.3. Обработка прерываний . 3.5. Блок РСА .......,............................................................,....--------------------. 3.5.1. Таймер-счетчик 3.5.2. Модули сравнения-захвата .. 3.5.3. Режим фиксации ... 3,54, Режимы сравнения ..

3.6. Таймеры-счетчики 3.6.1. Таймер 0 .. 3.6.2. Таймер 1 ., 3.6,3. Таймер 2 .. 3.7. Сторожевой таймер \УРТ. , 212 215 218 ........ 2 1 9 2 1 9 220 222 ........ 227 229 235 236 237 ........ 239 240 241 242 ........ 244 24 5 24 6 247 250 ........ 25 1 25 2 253 253 256 257 258 258 . 259 ....... 262 ........ 264 264 ........ 265 267 ........ 269 ........ 27 2 ........

272 274 275 .... 279 .. 281 .. 283 ....... 283 .. 288 МИКРОКОНТРОЛЛЕРЫ АРХИТЕКТУРА ПРОГРАММИРОЕАНИ ИНТЕРФЕЙС КОНТРОЛЛЕРОВ 303 4.1. Технология проектированиямикропроцессорных контроллеров ..........303 4.2. Средства проектированиямнкропроцессорныхконгроллеров................309 4.2.1. Средства разработки програмного обеспечения ...........,........................................ 310 4.2.2. Средства отладкн в реальном масштабе времени ......................................,........... 325 4.2.3.

Средства программирования БИС памяти, микроконтроллеров н ПЛИС .... 340 Приложение 1. ЦОКОЛЕВКА И ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ НАЗНАЧЕНИЕ ВЫВОДОВ МИКРОКОНТРОЛЛЕРОВ 8ХС196 ИР, И(Р ............................. 351 357 Приложение 3. ЦОКОЛЕВКА И ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ НАЗНАЧЕНИЕ ВЫВОДОВ МИКРОКОНТРОЛЛЕРА 8ХС196 НТ .......................,...,.............,,. 363 Приложение 4. ЦОКОЛЕВКА И ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ НАЗНАЧЕНИЕ ..... 373 ..... 387 .....

394 .... 399 .... 399 3.8. Последовательньгй порт .. 3.8.1. Синхронный полудуплексный обмен (режим О) ........................ 3.8.2. Асинхронный дуплексный обмен (режнмы 1, 2, 3) .. 3.8.3. Обмен в многопроцессорных системах .. 3.8.4. Ско)юсть передачи . 3.9. Параллельные порты 3.10. Режимы пониженного энергопотребления 3.11. Циклы обмена по магистрали .. Глава 4. ПРОЕКТИРОВАНИЕ МИКРОПРОЦЕССОРНЫХ Приложение 2. СИСТЕМА КОМАНД МИКРОКОНТРОЛЛЕРА ЗХС196НР,Н(Р ., ВЫВОДОВ МИКРОКОНТРОЛЛЕРОВ ЗХС196КСРКО .....

Приложение 5. СИСТЕМА КОМАНД МИКРОКОНТРОЛЛЕРОВ СЕМЕЙСТВА МСЗ-61 ................ Приложение б. СИСТЕМА КОМАНД МИКРОКОНТРОЛЛЕРОВ СЕМЕЙСТВА МСЗ-161 .... Приложение 7. СИСТЕМА КОМАНД МИКРОКОНТРОЛЛЕРОВ СЕМЕЙСТВА МСЗ-261 .... Алфавитный указатель. Об авторах . Литература. ....... 289 ....... 29 1 ....... 292 ,......