Нажав на кнопку "Скачать архив", вы скачаете нужный вам файл совершенно бесплатно.
Перед скачиванием данного файла вспомните о тех хороших рефератах, контрольных, курсовых, дипломных работах, статьях и других документах, которые лежат невостребованными в вашем компьютере. Это ваш труд, он должен участвовать в развитии общества и приносить пользу людям. Найдите эти работы и отправьте в базу знаний.
Мы и все студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будем вам очень благодарны.

Чтобы скачать архив с документом, в поле, расположенное ниже, впишите пятизначное число и нажмите кнопку "Скачать архив"

Подобные документы

Анализ вариантов проектных решений и выбор на его основе оптимального решения. Синтез функциональной схемы микропроцессорной системы на основе анализа исходных данных. Процесс разработки аппаратного и программного обеспечения микропроцессорной системы.

курсовая работа , добавлен 20.05.2014


Теоретические основы разработки микропроцессорной системы на основе микроконтроллера и устройства для чтения электронных книг, анализ их технико-экономических показателей и сравнение с аналогами. Основные нормы по охране труда при работе с компьютером.

дипломная работа , добавлен 13.07.2010


Целесообразность применения МП-устройства. Архитектура микропроцессорной системы. Структурная организация БИС ВТ с изолированными шинами. Содержание и возможная направленность микроконтроллера. Обобщенная структура простого встраиваемого микроконтроллера.

реферат , добавлен 28.04.2011


Структура микропроцессорной системы, алгоритм ее управления и передачи сигналов. Карта распределения адресов. Разработка электрической принципиальной схемы и выбор элементной базы. Расчет потребляемого тока, блока питания, программного обеспечения.

курсовая работа , добавлен 22.01.2014


Распределение функций между аппаратной и программной частями микропроцессорной системы. Выбор микроконтроллера, разработка и описание структурной, функциональной и принципиальной схемы. Выбор среды программирования, схема алгоритма и листинг программы.

курсовая работа , добавлен 17.08.2013


Назначение и устройство микропроцессорной системы контроля. Описание функциональной схемы микропроцессорной системы контроля. Расчет статической характеристики канала измерения. Разработка алгоритма функционирования микропроцессорной системы контроля.

курсовая работа , добавлен 30.08.2010


Общее понятие о микроконтроллерах, их использование и назначение. Разработка проекта микропроцессорной системы сбора данных с использованием стендов SDK 1.1 и SDX 0.9. Создание программного обеспечения и его загрузка в лабораторный стенд SDK-1.1.

курсовая работа , добавлен 31.01.2014

Проектирование микропроцессорных систем

Введение

Задача разработки вычислительных систем с применением микроконтроллеров требует знания и понимания принципов их работы, но главное - составлять управляющие программы. Цель настоящей книги научиться разрабатывать микроконтроллерные устройства.

В качестве базовой микросхемы для всех приведенных в книге примеров использована микросхема Atmega 128 популярного микропроцессорного семейства AVR фирмы Atmel. Предполагается, что читатель имеет основные представления, как о принципах микропроцессорной техники, так и об особенностях архитектуры этого микроконтроллера.

Программа для микроконтроллера- это набор кодов, который записывается в его специальную программную память. Программу должен написать программист, который разрабатывает ту или иную конкретную микропроцессорную систему, однако никогда не имеет дело с кодами. Для человека удобнее оперировать с командами, каждая из которых имеет свое осмысленное название. Поэтому для написания программы используется язык программирования.

Главная задача языка- однозначно описать последовательность действий, которую должен выполнить микроконтроллер. В тоже время язык должен быть понятен человеку.

В процессе создания программы программист просто пишет ее текст на компьютере точно так же, как любой текст. Затем программист запускает специальную программу – транслятор, каторый переводит текст, написанный программистом в машинные коды, понятные микропроцессору.

Написанный программистом текст программы называется исходным или объектным кодом . Код, полученный в результате трансляции называется результирующим или машинным кодом . Именно этот код записывается в програмную память микроконтроллера. Для записи результирующего кода применяются специальные устройства - программаторы .

Все языки программирования делятся на две группы:

· языки низкого уровня (машинноориентированные);

· языки высокого уровня.

Типичным примером машинноориентированного языка является язык Ассемблер. В недавнем прошлом язык Ассемблера был единственным языком для программирования микроконтроллеров. В настоящее время для составления программ исподьзуются языки высокого уровня, такие как Бейсик , Си и т.п. Эти языки в свое время были разработаны для больших компьютеров. Но сейчас широко используются и для микроконтроллеров.

Преимуществом языков высокого уровня является существенное ускорение процесса разработки программы. Из всех языков высокого уровня самым эффективным, пожалуй, является язык Си. Поэтому в дальнейшем для иллюстрации выберем этот язык. Для различных семейств микропроцессоров разработаны свои версии языков. Например, для микропроцессоров семейства AVR - С AVR.

Глава1. Написание программ для микроконтроллеров

Элементы языка Си

Регистры МК (регистры - это ячейки-байты в памяти МК AVR) в программе на Си имеют названия и так как числа в большинстве из них можно менять - для программы регистры являются по сути переменными.
Переменная - это набор ячеек в памяти в которых можно хранить число или числа и менять их. Переменная имеет адрес и имя.

Константа - это как переменная но менять содержимое нельзя.

Константы

Константами называются перечисленные величины в программе. В языке СИ разделяют четыре типа констант: целые константы, константы с плавающей запятой, символьные константы и строковыми литералы.

Целая константа: это десятичное, восьмеричное, шестнадцатеричное или двоичное число, которое представляет целую величину в одной из следующих форм: десятичной, восьмеричной, шестнадцатеричной или двоичной.

Десятичная константа состоит из одной или нескольких десятичных цифр, причем первая цифра не должна быть нулем (в противном случае число будет воспринято как восьмеричное).

Восьмеричная константа состоит из обязательного нуля и одной или нескольких восьмеричных цифр (среди цифр должны отсутствовать восьмерка и девятка, так как эти цифры не входят в восьмеричную систему счисления).

Шестнадцатеричная константа начинается с обязательной последовательности 0х или 0Х и содержит одну или несколько шестнадцатеричных цифр (цифры представляющие собой набор цифр шеснадцатеричной системы счисления: 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F).

Двоичная константа записывается с помощью двоичных символов, которым должна предшествовать последовательность 0b.

например - Целые числа могут быть записаны:

В десятичной форме: 12 234 -5493

В двоичной форме с префиксом 0b так: 0b101001

В шестнадцатеричной форме с префиксом 0x так: 0x5А

В восьмеричной форме с префиксом 0 так: 0775

Если требуется сформировать отрицательную целую константу, то используют знак "-" перед записью константы (который будет называться унарным минусом). Например: -0x2A, -088, -16 .

Каждой целой константе присваивается тип, определяющий преобразования, которые должны быть выполнены, если константа используется в выражениях. Тип константы определяется следующим образом:

Десятичные константы рассматриваются как величины со знаком, и им присваивается тип int (целая) или long (длинная целая) в соответствии со значением константы. Если константа меньше 32768, то ей присваивается тип int, в противном случае long.

Восьмеричным и шестнадцатеричным константам присваивается тип int , unsigned int (беззнаковая целая), long или unsigned long в зависимости от значения константы согласно табл1.1.

Таблица 1.1

Диапазон шестнадцатеричных констант	Диапазон восьмеричных констант	Тип
0x0 - 0x7FFF	0 - 077777	int
0X8000 - 0XFFFF	0100000 - 0177777	unsigned int
0X10000 - 0X7FFFFFFF	0200000 - 017777777777	long
0X80000000 - 0XFFFFFFFF	020000000000 - 037777777777	unsigned long

Число с плавающей точкой состоит из целой и дробной части и (или) экспоненты. Константы с плавающей точкой представляют положительные величины удвоенной точности (имеют тип double). Для определения отрицательной величины необходимо сформировать константное выражение, состоящее из знака минуса и положительной константы.

Примеры: 115.75, 1.5Е-2, -0.025, .075, -0.85Е2

Символьная константа - представляется символом заключенном в апострофы. Значением символьной константы является числовой код символа.

Например, "Q"- буква Q .

Символьные константы имеют тип int и при преобразовании типов дополняются знаком.

Строковая константа (литерал) - последовательность символов (включая строковые и прописные буквы русского и латинского а также цифры) заключенные в кавычки (") .

Например, “Heloo”

Символы строкового литерала сохраняются в области оперативной памяти. В конец каждого строкового литерала компилятором добавляется нулевой символ, представляемый управляющей последовательностью \0. Строковый литерал имеет тип char .

1.1.2. Идентификатор

Идентификатором называется последовательность цифр и букв, а также специальных символов, при условии, что первой стоит буква или специальный символ. Для образования идентификаторов могут быть использованы строчные или прописные буквы латинского алфавита. В качестве специального символа может использоваться символ подчеркивание (_). Два идентификатора для образования которых используются совпадающие строчные и прописные буквы, считаются различными. Например: abc, ABC, A128B, a128b .

Идентификатор создается на этапе объявления переменной, функции, структуры и т.п. после этого его можно использовать в последующих операторах разрабатываемой программы. Идентификатор не должен совпадать с ключевыми словами, с зарезервированными словами и именами функций библиотеки компилятора языка СИ.

Ключевые слова

Типы данных и их объявление

Важное отличие языка СИ от других языков является отсутствие принципа умолчания, что приводит к необходимости объявления всех переменных, используемых в программе явно вместе с указанием соответствующих им типов.

Формат объявления переменных имеет следующий вид:

[]

- Спецификатор класса памяти - определяется одним из четырех ключевых слов языка СИ: auto, extern, register, static, и указывает,каким образом будет распределяться память под объявляемую переменную, с одной стороны, а с другой, область видимости этой переменной, т.е., из каких частей программы можно к ней обратиться. Не объязательный элемент и он нужен только в некоторых случаях.

- если переменная может использоваться в других файлах исходного кода программы;

- если переменная локальная, то объявлена в какой либо функции после скобки и должна сохранять свои значения до следующего вызова этой функции;

- разместить переменную в регистрах МК.

Глобальные переменные объявляются до появления их в тексте какой ни будь функции. После объявления глобальные переменные доступны в любой функции программы.

Локальные переменные объявляются в самом начале функций- т.е. после фигурной скобки.

- спецификатор типа данных, которых может хранить переменная.

Для определения данных целого типа используются различные ключевые слова, которые определяют диапазон значений и размер области памяти, выделяемой под переменные.

Например,

Unsigned char - хранит число от 0 до 255(байт);

Unsigned Int - хранит число от 0 до 65535 (два байта);

Unsigned long Int- хранит число от 0 до 4294967295 (четыре байта).

Вместо Unsigned char можно писать просто char, так как компилятор по умолчанию считает char , беззнаковым.

Signed char - означает знаковую переменную и хранит число от -128 до 127.

Ключевые слова signed и unsigned указывают как интерпретируется нулевой бит объявляемой переменной, т.е., если указано ключевое слово unsigned (беззнаковый), то нулевой бит интерпретируется как часть числа, в противном случае нулевой бит интерпретируется как знаковый. В случае отсутствия ключевого слова unsigned целая переменная считается знаковой. В том случае, если спецификатор типа состоит из ключевого типа signed или unsigned и далее следует идентификатор переменной, то она будет рассматриваться как переменная типа int. Например:

unsigned int n;unsigned int b;int c; (подразумевается signed int c);unsigned d; (подразумевается unsigned int d);signed f; (подразумевается signed int f).

Переменная любого типа может быть объявлена как немодифицируемая. Это достигается добавлением ключевого слова const к спецификатору-типа. Объекты с типом const представляют собой данные используемые только для чтения, т.е. этой переменной не может быть присвоено новое значение. Отметим, что если после слова const отсутствует спецификатор-типа, то подразумевается спецификатор типа int. Если ключевое слово const стоит перед объявлением составных типов (массив, структура, смесь, перечисление), то это приводит к тому, что каждый элемент также должен являться немодифицируемым, т.е. значение ему может быть присвоено только один раз.

const double A=2.128E-2;const B=286; (подразумевается const int B=286) consnant char_ string constant =”this is a string constant”

Данные плавающего типа

Для переменных, представляющих число с плавающей точкой используются следующие модификаторы-типа: float, double, long double (в некоторых реализациях языка long double СИ отсутствует).

Величина с модификатором-типа float занимает 4 байта. Из них 1 бит отводится для знака, 8 бит для избыточной экспоненты и 23 бита для мантиссы. Отметим, что старший бит мантиссы всегда равен 1, поэтому он не заполняется, в связи с этим диапазон значений переменной с плавающей точкой приблизительно равен от 3.14E-38 до 3.14E+38. Величина типа double занимает 8 байт в памяти. Ее формат аналогичен формату float. Биты памяти распределяются следующим образом: 1 бит для знака, 11 бит для экспоненты и 52 бита для мантиссы. С учетом опущенного старшего бита мантиссы диапазон значений равен от 1.7E-308 до 1.7E+308.

float f, a, b;double x,y;

- имя переменной. Например imy peremennoi.

Для переменных принято использовать маленькие буквы, а для отличия имен переменных от названия функций имена переменных можно начинать с буквы, а название функций (кроме main) с символа подчеркивания.

Например, moya peremennaya , _vasha funkzia.

Глобальные переменные, а также локальные переменные с модификатором static при старте и рестарте программы равны 0, если им не присвоили иные значения.

Несколько примеров объявления переменных:

Unsigned Char my_peremen=34 ; /* my_peremen определен как Unsigned Char , с присвоением значения 34 (можно и без присвоения) */

Unsigned Int big_ peremen=34634; /* big_ peremen объявлен как Unsigned Int */.

Объявление массива

Массивы - это группа элементов одинакового типа (double, float, int и т.п.). Из объявления массива компилятор должен получить информацию о типе элементов массива и их количестве. Объявление массива имеет два формата:

спецификатор-типа описатель [константное - выражение];

спецификатор-типа описатель ;

Описатель - это идентификатор массива.

Спецификатор-типа задает тип элементов объявляемого массива. Элементами массива не могут быть функции и элементы типа void.

Константное-выражение в квадратных скобках задает количество элементов массива. Константное-выражение при объявлении массива может быть опущено в следующих случаях:

При объявлении массив инциализируется;

Массив объявлен как формальный параметр функции.

В языке Си определены только одномерные массивы, но поскольку элементом массива может быть массив, можно определить и многомерные массивы. Они формализуются списком константных выражений следующих за идентификатором массива, причем каждое константное выражение заключается в свои квадратные скобки.

Каждое константное выражение в квадратных скобках определяет число элементов по данному измерению массива, так что объявление двухмерного массива содержит два константных выражения, трехмерного – три и т.д. Отметим, что в языке Си первый элемент массива имеет индекс равный 0.

Char mass - нумерация элементов начинается с 0, т.е. элементы данного массива называются как mass, mass и в них хранятся числа 11, 22, 33. Где то в программе элементу можно присвоить значение,например mass=210. Можно элементам не присваивать значения.

Строковая переменная или массив содержащий строку символов, например,

Char stroke =”Hello” определяет 6 элементов, хотя в ней содержится всего пять символов. Шестым элементом является управляющий символ, который добавляется в конце строки \0.

Символьный массив можно объявить также без указания количества элементов.

Например,

Char str =” объявление символьного массива”

Выражения и присваивания

Опепранды и операции

Комбинация знаков операций и операндов, результатом которой является определенное значение, называется выражением. Знаки операций определяют действия, которые должны быть выполнены над операндами. Каждый операнд в выражении может быть выражением. Значение выражения зависит от расположения знаков операций и круглых скобок в выражении, а также от приоритета выполнения операций.

В языке СИ присваивание также является выражением, и значением такого выражения является величина, которая присваивается.

Операнд - это константа, литерал, идентификатор, вызов функции, индексное выражение, выражение выбора элемента или более сложное выражение, сформированное комбинацией операндов, знаков операций и круглых скобок. Любой операнд, который имеет константное значение, называется константным выражением. Каждый операнд имеет тип.

Чтобы поместить число в переменную (в регистр) в языке Си есть оператор присваивания “ = ”. Этот символ в Си означает вычислить результат того, что справа от оператора присваивания и поместить этот результат в переменную находящуюся левее оператора присваивания.

1.PORTB =PINB +34; /* Эта строчка на Си означает Взять (прочитать) значение переменной (регистра) PINB, затем прибавить к нему число 34 и поместить результат в переменную PORTB */

2. ПЕРЕМЕННАЯ=PINC; /* Эта строчка на Си означает взять (прочитать) значение переменной (регистра) PINC и поместить результат в переменную с именем ПЕРЕМЕННАЯ */

3.Строка где переменная стоит слева от “ = “ но через знак & PORTB& =0x23; на Си означает - прочитать содержимое переменной PORTB, затем выполнить "поразрядное (побитное) логическое И" между прочитанным значением и числом 0x23 и поместить (записать, присвоить) результат в переменную PORTB 4. Строка где переменная стоит непосредственно слева от “=” PORTB=0x23; на Си означает - не читаясодержимое переменной PORTB присвоить ей значение 0x23 уничтожив то что было там раньше. Вместо & "И" (AND - только 1 и 1 дают 1) могут быть и другие побитные логические операции: | "ИЛИ" (OR только 0 и 0 дают 0) ^ "Исключающее ИЛИ" (XOR изменить бит напротив "1") ~ "инвертирование битов" (INV изменить биты регистра на противоположные символы) и арифметические операции: + - * / % С оператором присваивания используются сокращения: ДЛИННАЯ ЗАПИСЬ СМЫСЛ СОКРАЩАЕТСЯ ДО x = x + 1; добавить 1 x++; или ++x; x = x - 1; вычесть 1 x--; или --x; x = x + y; прибавить y x += y; x = x - y; вычесть y x -= y; x = x * y; умножить на y x *= y; x = x / y; поделить на y x /= y; x = x % y; остаток от деления x %= y; x--; вычесть 1 x -= 1; x++; добавить 1 x += 1; Есть в Си операции которые изменяют значение переменной и без оператора присваивания: PORTA++; /* Эта строчка на Си означает Взять значение переменной PORTA добавить к ней 1 и записать результат обратно в PORTA .Говорят: Инкрементировать регистр PORTA */ PORTC--; /* Эта строчка на Си означает обратное действие! Декрементировать - вычесть 1 из значения регистра PORTC */ Когда инкремент или декремент используется в выражении то важно где стоят два знака + или - перед переменной или после переменной: a=4; b=7; a = b++;/* Эта строчка на Си означает: взять значение переменной b присвоить его переменной a затем добавить 1 к переменной b и сохранить результат в b.Теперь a будет содержать число 7 , bбудет содержать число 8 */ a=4; b=7; a = ++b;/* Эта строчка на Си означает: взять значение переменной b затем добавить к нему 1 и сохранить результат в b и этот же результат присвоить переменной a.Теперь a будет содержать число 8 и bбудет содержать число 8 */ 1.2.2 Арифметические операции в Си x + y// сложениеx - y// вычитаниеx * y// умножение x / y/* деление. Если числа целые результат - целое число с отброшенной дробной частью - не округленное. Т.е. если в результате деления получается 6.23411 или 6.94 то результат будет просто целое число 6. Если числа с плавающей точкой, то есть float или double и записываются с точкой и числом после точки, то и результат будет число с плавающей точкой без отбрасывания дробной части 131.9739 / 6.18 даст 21.355 */ x % y// вычислить остаток от деления нацело Примеры: x < y // X меньше Y x > y // больше x <= y // меньше или равно x >= y // больше или равно x == y // равно x != y /* не равно Результат выполнения этих операторов: "истина" это "1" (точнее "не ноль"), "ложно" это "0". Значения хранимые в переменных (в регистрах) х и у НЕ изменяются. Берутся (считываются) значения хранящиеся (или содержащиеся) в переменных и сравниваются */ 1.2.5.Логические операции: || // "ИЛИ" - только "ложь" и "ложь" // дают "ложь" && // "И" - только "истина" и "истина" // дают "истина" ! // "НЕ" - логическое отрицание В результате логической операции получается НЕ ЧИСЛО, а логическое значение "истина" или "ложь". Для логических операций && и || берутся результаты выражений слева и справа от знака операции преобразованные в "истину" или "ложь" и определяется логический результат операции. Компилятор результат "истина" превращает в 1 а не в любое отличное от 0 число. Логические операции могут объединять несколько проверяемых условий. Например: if ((выражение1)&&((выражение2)||(выражение3))) { /* Код программы здесь будет выполняться если: Выражение1 "Истина" (значит не ноль) и хотя бы одно из выражений 2 и 3 тоже "Истина" (значит не ноль). } ; 1.3. Используемые конструкции на Си 1.if (){}else {}; идеальная конструкция если нужно выполнить какую то часть программы при наличии каких либо условий или при их отсутствии: }else { не обязательный элемент конструкции, без него конструкция выглядит так: if (выражение ) { код на Си /* делать этот код если выражение "истина" - т.е. результат его вычисления не ноль */ }; if (PINB.5) { выполнепние кода Си }; /* если на ножке PB5 есть "1" (не "0" значит "истинно") то программа выполнит код , а если на ней "0" (значит "ложно") то не сделает, а просто пойдет дальше, на следующую строку */ 2.while (){};условный цикл (цикл с условием) - используется если нужно выполнять какой то код программы пока выполняется (существует, "истино" - значит "не ноль") некоторое условие, результат вычисления выражения: while (выражение) {код на Си /* выполнить этот код если выражение "истина" - т.е. результат его вычисления не ноль. Пока выполняется этот код выражение не проверяется на истинность.После выполнения кода происходит переход к строке while снова проверять истинность выражения */ }; Например: while (PINA.6) { выполнение кода Си }; /* пока на ножке PA6 есть "1" (не "0" значит "истинно") то программа выполнит код, и опять проверит что на PA6 */ Если бит_6 стал "0" то программа пойдет дальше не выполняя того что в { } Цикл while имеет вариант

Do - while

при котором код в { } выполняется по меньшей мере один раз независимо от истинности условия в скобках:

do{код на Си /* выполнить этот код один раз затем, если выражение есть "истина" - т.е. результат его вычисления не ноль - опять выполнить код с начала, и так до тех пор пока выражение истина */ } while (выражение); Циклы for(;;) и while() часто используют вот так: while(1); for (;;); /* Так написанные эти циклы означают: МК выполнять эту строчку пока есть питание, нет сброса и нет прерывания. Когда возникает прерывание, программа переходит на обработчик прерывания и (если в обработчике нет перехода в другое место программы) по завершении кода обработчика опять возвращается в этот цикл. */ while(1){ код программы }; for (;;){ код программы }; 4.for(;;){}; - этот цикл позволяет выполнить часть программы нужное число раз:

char i; /* объявление переменной для for это обычная переменная Си и следовательно может иметь любое допустимое имя по вашему желанию и тип */

for (i=5; i<20; i+=4) {
код на Си /* Вначале будет определено "истинно" или "ложно" контрольное выражение i<20. Так как переменной i присвоено значение 5 то контрольное выражение "истинно" и код цикла for будет первый раз выполнен для i=5, затем по выражению i+=4, i станет 9 , теперь снова будет проверена истинность (справедливость, выполнение) контрольного выражение i<20 и так как 9<20 код цикла for будет выполнен еще раз но для i=9. Так будет происходить до тех пор пока результат вычисления контрольного выражения даёт "истинно". Когда результат станет "ложно" - программа выйдет из цикла for не исполняя код. */
};

i = 5 это начальное выражение, то что в начале будет в переменной i. Число 5 просто для примера, может быть таким, как позволяет объявление типа переменной i , в нашем случае это char в большинстве компиляторов по-умолчанию это без знаковый символьный тип - он может хранить числа от 0 до 255

i < 20 - контрольное выражение. Может быть с разными операторами отношения, важно лишь чтобы по ходу цикла оно становилось когда-то "ложью" - иначе цикл "зациклится" т.е. никогда не кончится.

i += 4 - это счетчик или изменение переменной цикла. Обычно это i++ т.е. к переменной добавляется 1 каждый "прогон" цикла. Но опять же может быть таким, какое вам требуется.

Начальным условием - может быть любое допустимое в Си выражение результатом которого является целое число.

Контрольное выражение - определяет до каких пор будет выполнятся цикл.

Счетчик - показывает как изменяется начальное выражение перед каждым выполнением нового цикла.

Выражение - может быть не просто переменная, а функция других переменных, например:

i =(7 + i*4) или i = (функция других переменных).

5. switch (){}; - оператор множественного выбора, позволяет сделать выбор из нескольких вариантов.

Выражение, следующее за ключевым словом switch в круглых скобках, может быть любым выражением, допустимыми в языке СИ, значение которого должно быть целым. Значение этого выражения является ключевым для выбора из нескольких вариантов. Тело оператора switch состоит из нескольких операторов, помеченных ключевым словом case с последующим константным-выражением. Все константные выражения в операторе switch должны быть уникальны. Кроме операторов, помеченных ключевым словом case, может быть, но обязательно один, фрагмент помеченный ключевым словом default. Список операторов может быть пустым, либо содержать один или более операторов. Причем в операторе switch не требуется заключать последовательность операторов в фигурные скобки.

Схема выполнения оператора switch следующая:

Вычисляется выражение в круглых скобках;

Вычисленные значения последовательно сравниваются с константными выражениями, следующими за ключевыми словами case;

Если одно из константных выражений совпадает со значением выражения, то управление передается на оператор, помеченный соответствующим ключевым словом case;

Если ни одно из константных выражений не равно выражению, то управление передается на оператор, помеченный ключевым словом default, а в случае его отсутствия управление передается на следующий после switch оператор.

Все операторы, между начальным оператором и концом тела, выполняются вне зависимости от ключевых слов, если только какой-то из операторов не передаст управления из тела оператора switch. Таким образом, программист должен сам позаботится о выходе из case, если это необходимо. Чаще всего для этого используется оператор break.

switch (выражение) {

case 5 : код на Си
/* этот код будет выполняться если результат вычисления выражения равен числу 5 на этом работа оператора switch закончится */
break;

case -32 : код на Си
/* этот код будет выполняться если результат вычисления выражения равен отрицательномц числу -32. На этом работа оператора switch закончится */
break;

case "G" : код на Си
/* этот код будет выполняться если результат вычисления выражения равен числу соответствующему символу G в таблице ASCII .На этом работа оператора switch закончится */
break;

default: код на Си
/* этот код будет выполняться если результат вычисления выражения не равен ни 5 ни -32 ни "G", а так же после выполнения кода не
имеющего в конце break;

На этом работа оператора switch закончится */
};

/* switch закончен - выполняется дальнейший код программы */

case - может быть столько сколько требуется, чтобы программа работала быстрее наиболее вероятные варианты следует располагать выше.

default - не обязателен. Его можно расположить и не в конце.

break; - если его не использовать то найдя нужный вариант программа будет выполнять и следующие ниже условия case .

6.goto - оператор безусловного (немедленного) перехода.

Оператор goto передает управление на оператор, помеченный меткой имя-метки. Помеченный оператор должен находиться в той же функции, что и оператор goto, а используемая метка должна быть уникальной, т.е. одно имя-метки не может быть использовано для разных операторов программы. Имя-метки - это идентификатор. какой-то код нашей программы на Си... mesto_5:/* сюда мы попадем после выполнения строки программы goto mesto_5 */ код будет выполнятся после goto mesto_5; ... какой-то код нашей программы на Си... mesto_1:/* сюда мы попадем после выполнения строки программы goto mesto_1 */ код будет выполнятся после goto mesto_1; ... какой-то код нашей программы на Си... goto mesto_1;/* перейти в то место программы где в начале строки написано mesto_1: */ ... какой-то код нашей программы на Си... goto mesto_5;/* перейти в то место программы где в начале строки написано mesto_5: */ ... какой-то код нашей программы на Си.

Пример программы на Си

/*пункт 1 заголовок программы

Он оформляется как комментарий, и обычно содержит информацию

О названии, назначении, версии и авторе программы
- краткое описание алгоритма программы
- пояснения о назначении выводов МК и режиме его работы, фьюзы
- компилятор, инструменты и их версии
- другие сведения которые вы считает полезным указать

// пункт 2 включение внешних файлов

#include

/* перед компиляцией, препроцессор компилятора вставит вместо этой строчки содержимое (текст) заголовочного файла "хидера" mega16.h - этот файл содержит перечень регистров имеющихся в МК ATmega16 и соответствие их названий их физическим адресам в МК. Следует указать какой МК вы используете в свойствах проекта в компиляторе */

#include
/* перед компиляцией, препроцессор компилятора вставит вместо этой строчки текст "хидера" delay.h - этот файл содержит функции для создания пауз в программе. Теперь чтобы сделать паузу вам нужно лишь написать: */

/* сделать паузу N (число) микросек. Это должна быть константа - НЕ переменная!!!
например:

delay_us(12 + 7*3);
delay_us(117);

delay_ms(x); /* сделать паузу x милиСек
x - может быть переменная, выражение или число
от 0 до 65535 (тип unsigned int )
например:

delay_ms(3280);
delay_ms(переменная);
delay_ms(переменная*4 + 760); */

//пункт 3 определения пользователя

#define ADC_BUSY PINB.0
#define NCONVST PORTB.1
/* после этих двух строк, перед компиляцией, препроцессор компилятора заменит в тексте программы ADC_BUSY на PINB.0 и NCONVST на PORTB.1
Таким образом вместо того что бы помнить что вывод занятости AD7896 подключен у вас к ножке PB0 вы можете проверять значение осмысленного понятия ADC_BUSY - "АЦП занят" . А вместо управления абстрактной ножкой PB1 (через PORTB.1) вы можете управлять - NCONVST - "стартовать новое АЦ преобразование".

#define - Это удобно! Но ВОВСЕ не обязательно.
*/

Например:

#define invbit(p,n) (p=p^bit(n))

Здесь переменные величины это "p" и "n". Теперь для инвертирования бита 5 в регистре PORTB вам достаточно написать в программе:

invbit(PORTB ,5);

Кроме того в самой правой части эти переменные величины могут быть связаны и арифметическими операциями и таких переменных может быть много.

Алгоритм

Разработка любой программы начинается с разработки алгоритма. В нашем случае алгоритм таков: после операций начальной настройки микроконтроллер должен войти в непрерывный цикл, в процессе которого он должен опрашивать вход подключенный к нашей кнопке, и в зависимости от ее состояния управлять светодиодами. Опишем это подробнее.

Програма на языке Си

При создании программы на языке С мы используем компилятор C PRO for AVR. Это програмная среда специально предназначена для разработки программ на языке С для микроконтроллеров AVR.

Любая современная среда программирования работает не просто с текстом программы, а с так называемым проектом .

Задача программиста лишь написать текст программы, для которого в проекте отводится отдельный файл с расширением “с”. Компилятор переводит исходную программу в шестнадцатеричную систему (создает Hex - файл) для занесения (прошивки) ее в память микроконтроллера.

В дальнейшем мы еще рассмотрим подробно процесс установки и работу с программной средой C PRO for AVR. Сейчас же считаем, что она установлена и запущена.

Сразу после запуска компилятора все параметры принимают значения по умолчанию (все внутренние устройства выключены, внутренние порты ввода- вывода настроены на ввод, используется внутренний генератор с частотой тактирования 4МГц).Это соответствует начальному состоянию микропроцессора после системного сброса. Те параметры, которые нам не нужны трогать пока не будем (оставим по умолчанию).

Программа на языке Си выглядит следующим образом:

1 #Include < Atmega 128.h >

2 Bit oldstate ; //флаг старого состояния

3 Void main () {

4 DDB0 bit=0 ; // установка вывода РВ0 как вход

5 DDRC = 0xFF; // конфигурирование РС как вывод

6 PORTC=0xAA; // в порт С записывается исходный код

9 If (Button (& PINB,0,1,1)) { // обнаружение логической единицы

10 Oldstate =1; // обновление флага

11 if (oldstate && Button (& PINB, 0,1,0)) { // обнаружение перехода из 1в 0

12 PORTB= ~ PORTB; //инвертирование PORTC

13 oldstate=0; // обновление флага

14 } While (1); // бесконечный цикл

Микропроцессорная системы сбора данных должна удовлетворять следующим требованиям: обеспечивать высокое быстродействие и быть простой в исполнении, должна обеспечивать устойчивую и безотказную работу, быть сравнительно дешевой и потреблять небольшие ресурсы. Для выполнения поставленных задач и в соответствии с предъявляемыми основными требованиями подходит микроконтроллер серии К1816ВЕ51.

Рисунок 3 - Структурная схема микропроцессорной системы сбора данных.

микропроцессорный программа алгоритм микросхема

Микропроцессорная система (МПС) состоит из следующих блоков: микроконтроллера (МК), оперативного запоминающего устройства (ОЗУ), постоянного запоминающего устройства (ПЗУ), программируемого таймера (ПТ), параллельного программируемого интерфейса (ППИ), аналого-цифрового преобразователя (АЦП), цифро-аналогового преобразователя (ЦАП), мультиплексора (MUX), программируемого контроллера прерываний (ПКП).

МК формирует шину адреса (ША), шину данных (ШД) и шину управления (ШУ). Блоки ОЗУ, ПЗУ, ПТ, ППИ, ПКП подключены к шинам.

ОЗУ предназначено для хранения данных опроса датчиков, а также промежуточные данные. ПЗУ предназначена для хранения кода программы и различных констант.

ПТ предназначен для отсчета интервала времени, которое потребуется для выполнения команд МК. Перед выполнением операции ПТ запускается. При удачном выполнении операции МК сбрасывает ПТ. Если от МК не поступает команды сброса счета (произошло зависание), ПТ по окончании отсчета интервала времени вырабатывает сигнал сброса МК.

ППИ предназначено для подключения внешних устройств. К ППИ подключены АЦП, дискретный мультиплексор и ЦАП.

АЦП предназначен для преобразования аналогового сигнала с датчиков и цифровой код, который через ППИ подается в МК. Аналоговые датчики подключаются к АЦП через аналоговый мультиплексор.

Через дискретный мультиплексор поступают данные с дискретных датчиков.

ЦАП предназначен для формирования управляющего воздействия.

ПКП предназначен для обслуживания внешних прерываний.

логика прерываний запоминает уровень приоритета обслуживаемого прерывания. При выполнении команды RET уровень приоритета сохраняется и следующим может быть обслужено только прерывание с более высоким уровнем приоритета. Команда RETI отличается от команды RET тем, что она сбрасывает уровень приоритета, что позволяет обслуживать запросы на прерывания с низким уровнем приоритета.

К типовым условным операциям относятся команды JZ и JNZ, JC

и JNC. Две последних включены в группу «булевых». В команде CJNE сначала сравниваются, по правилам вычитания целых чисел, два байта

и в соответствии с результатом сравнения устанавливается флаг C. Затем, в случае их несовпадения, выполняется ветвление.

В команде DJNZ в качестве счетчика может использоваться не только один из регистров текущего регистрового банка Rn, n=0...7, но и прямо адресуемая ячейка памяти данных DSEG. При исполнении команды сначала выполняется декремент счетчика и, если содержимое счетчика не равно нулю, ветвление.

3. Проектирование микропроцессорных систем

Технология проектирования МПС на основе микроконтроллеров полностью соответствует концепции неразрывности процесса проектирования и отладки аппаратной и программной составляющих, принятой в микропроцессорной технике. Важной особенностью применения микроконтроллеров является работа в реальном масштабе времени, т.е. гарантированная реакция на внешние события в течение определенного интервала времени. Очевидно, что решение задачи совместной отладки аппаратной и программной составляющих в реальном масштабе времени при произвольной структуре и схемотехнике микропроцессорной системы является весьма сложной, дорогостоящей и долговременной работой.

3.1. Этапы проектирования

Особенностью МПС является то, что сами они встраиваются (интегрируются) в некоторый объект. Это предполагает, что перед разработчиком МПС такого рода стоят задачи полного цикла проектирования, начиная от разработки алгоритма функционирования и заканчивая комплексными испытаниями в составе изделия, а возможно, и сопровождением при производстве. Основные этапы проектирования МПС отображены на рис. 28 .

Технические требования начинают цикл проектирования МПС. Возможность программирования микропроцессорной системы стимулирует заказчика возложить на нее выполнение максимального числа функций. Критерием выбора должна служить экономическая целесообразность любого увеличения объема аппаратных средств, что определяется в результате исследования рынка приборов данного типа, и максимальное улучшение показателя цена/функциональные возможно-

сти. На этом этапе явно или неявно формулируются требования к типу
используемого микропроцессора или микроконтроллера.
Этап разработки алгоритма является наиболее ответственным,
поскольку ошибки этого этапа обнаруживаются при испытании закон-
ченного изделия и приводят к дорогостоящей переработке всей МПС.
Прорабатывается несколько вариантов алгоритма, обеспечивающих
выполнение технических требований с использованием наработанных
ранее функционально-топологических модулей. Основные варианты
отличаются соотношением объема программного обеспечения и аппа-
	Технические требования к микропроцессорной системе
Коррекция
алгоритма
управления		Разработка алгоритма			Библиотека
				функционально-
		Разработка структуры аппаратных и		топологических
		программных средств
Коррекция	Разработка программы		Разработка аппаратуры		Коррекция
исходного		(исходный текст)	(принципиальныесхемы,
			топология плат)
					топологии
	Трансляция программы		Монтаж макета
		Отладка программы	Автономная отладка
		на модели	аппаратуры
		Совместная отладка программных и аппаратных
		средств системы в реальном масштабе времени
	Интеграция микропроцессорной системы в изделие
		Испытание изделия
	Микропроцессорная система, соответствующая тех-
		ническим требованиям

ратуры. Критерием выбора является реализация максимального числа функций программным способом при наименьших аппаратных затратах, обеспечивающая заданные показатели быстродействия и надежности в полном диапазоне эксплуатационных воздействий. Часто определяющим требованием является возможность размещения кода программы во внутренней памяти микроконтроллера, что позволяет обеспечить его защиту от несанкционированного доступа. На этом этапе окончательно определяется тип микроконтроллера и важнейших схем обрамления (память, ПЛИС, интерфейс, АЦП, и т. п.).

На этапе разработки структуры МПС окончательно определяет-

ся состав имеющихся и подлежащих разработке аппаратных модулей, протоколы обмена между модулями, типы разъемов. Поскольку МПС встраивается в изделие, выполняется предварительная проработка конструкции плат. В части программного обеспечения определяются состав и связи программных модулей, язык программирования. Здесь же производится выбор средств проектирования и отладки.

Стадия создания программы образует внутренний, часто повторяющийся цикл. Она состоит из этапов разработки исходного текста, трансляции, отладки программы на модели и коррекции исходного текста. Содержание этих этапов существенно зависит от используемых системных средств. В настоящее время ресурсы микропроцессоров и микроконтроллеров достаточны для поддержки программирования на языках высокого уровня. Это позволяет использовать все преимущества структурного программирования, разрабатывать программное обеспечение как проект с использованием раздельно транслируемых модулей. В настоящее время самым мощным средством разработки программного обеспечения для микропроцессоров и микроконтроллеров являются интегрированные кросс-системы программирования на языках высокого уровня типа Паскаль, Си. Например, интегрированная система разработки программного обеспечения Паскаль-51 содержит в своем составе редактор текста, компилятор с редактором связей, библиотеку стандартных функций периода выполнения и отладчик. Такие системы позволяют значительно сократить затраты времени на выполнение этого внутреннего цикла. Однако программы, написанные на языках высокого уровня, имеют больший объем и более низкое быстродействие, чем аналогичные программы, написанные на языке ассемблера. Поэтому язык ассемблера продолжает широко использоваться, особенно при ограниченных ресурсах МПС и необходимости обеспечить выполнение контролируемых интервалов времени.

На этих этапах обнаруживаются и устраняются синтаксические и логические ошибки программы. Синтаксические ошибки связаны с нарушением синтаксиса команд, директив транслятора и использованием не определенных ранее меток и имен. Логические ошибки приводят к неправильному функционированию программы. Они связаны с ошибками программы (указан неверный переход при ветвлении, записана не

та команда и т.д.) и ошибками алгоритма. Содержание этих этапов при разработке программ на языке ассемблера приведено ниже.

Стадия создания аппаратуры представляет другой внутренний цикл, выполняемый параллельно с первым. Она содержит разработку общей принципиальной схемы, разводку топологии плат, монтаж макета и его автономную отладку. Эти этапы можно считать завершенными после того, как «оживает» системная магистраль МПС и через нее можно обратиться к памяти, устройствам ввода/вывода. Время выполнения этого этапа зависит от имеющегося набора опробованных функ- ционально-топологических модулей и квалификации разработчика. Распространенными системами проектирования, используемыми на этапе ввода принципиальной схемы и разработки топологии, являются

PCAD и OrCAD (CAD – computer aided design – автоматизированное проектирование). Эффективность работы с ними значительно зависит от имеющегося в распоряжении разработчика объема библиотек используемых элементов.

Этап совместной отладки аппаратуры и программного обеспечения в реальном масштабе времени является самым трудоемким и обязательно требует использования таких высокопроизводительных средств, как внутрисхемный эмулятор, эмулятор ПЗУ, логический анализатор. Выбор одного из перечисленных средств обусловлен используемым методом отладки. На этом этапе выявляются динамические ошибки, возникающие при взаимодействии программных и аппаратных средств в реальном масштабе времени. Эти ошибки обусловлены различными задержками распространения сигналов по линиям системной магистрали и взаимными помехами между линиями, возникающими при их неудачном взаимном расположении. Динамические ошибки обнаружить значительно сложнее из-за нерегулярности их появления.

Для локализации динамических ошибок используются логические анализаторы. Логические уровни сигналов системной магистрали или отдельных шин и линий в режиме приема постоянно записываются в память типа FIFO. Прекращение записи производится при появлении выбранного события (совпадение заданного и фактического адреса на ША, кодов команд на ШД или появление короткого импульса помехи). В это время в памяти содержится вся предшествующая данному событию информация. Анализируя предысторию события, записанную в памяти, можно определить и причину появления сбоя в работе МПС. Информация на дисплее может быть представлена в графическом виде, в виде двоичного, шестнадцатеричного кода или мнемоники команд. Логические анализаторы состояний выполняют запись с тактовой частотой МПС. Для фиксации быстро протекающих процессов используются временные логические анализаторы, у которых тактовая частота записи в память значительно превышает тактовую частоту МПС.

Совместная отладка аппаратных и программных средств в реальном масштабе времени выполняется с помощью эмуляторов ПЗУ и внутрисхемных эмуляторов под управлением инструментальной ЭВМ.

Введение

Специальность «Компьютерные системы и сети» – одна из важнейших и наиболее универсальных в современной системе образования. В сферу ее интересов входят самые разнообразные объекты и устройства управления – от элементарных регуляторов до сложнейших систем управления производственными процессами и экспериментальными исследованиями.

Ввиду многоцелевого характера разработки и производства средств вычислительной техники важнейшее значение приобретает проблема дальнейшего повышения их эффективности, определяемой системой структурно-функциональных характеристик.

За последние годы в микроэлектронике бурное развитие получило направление, связанное с выпуском микроконтроллеров, которые предназначены для «интеллектуализации» оборудования различного назначения. Микроконтроллеры представляют собой приборы, конструктивно выполненные в виде БИС и включающие в себя все основные части «голой» микроЭВМ: микропроцессор, память программ и память данных, а также программируемые интерфейсные схемы для связи с внешней средой. Использование микроконтроллеров в системах управления обеспечивает достижения исключительно высоких показателей эффективности при столь низкой стоимости (во многих применениях система может состоять только из одной БИС микроконтроллера), что микроконтроллерам, видимо, нет разумной альтернативной элементной базы для построения управляющих и / или регулирующих систем.

К настоящему времени более двух третей мирового рынка микропроцессорных средств составляют именно микроконтроллеры.

Структурная организация, набор команд и аппаратурно-программные средства ввода-вывода информации микроконтроллеров лучше всего приспособлены для решения задач управления и регулирования в приборах устройствах и системах автоматики, а не для решения задач обработки данных.

1. Анализ технического задания

В данной курсовой работе необходимо спроектировать микропроцессорную систему на основе микроконтроллера К1816ВЕ31. Требуется описать и разработать структурную и функциональную схемы проектируемого устройства (системы), обосновать выбор конкретных элементов, разработать принципиальную схему проектируемого устройства (системы), разработать программу инициализации основных компонентов, а также программу функционирования на языке ассемблера микроконтроллера.

2. Разработка структурной схемы проектируемого устройства

Основу структурной схемы микроконтроллера (рисунок 1) образует внутренняя двунаправленная 8-битная шина, которая связывает между собой все основные узлы и устройства: резидентную память, АЛУ, блок регистров специальных функций, устройство управления и порты ввода / вывода.

Арифметико-логическое устройство. 8-битное АЛУ может выполнять арифметические операции сложения, вычитания, умножения и деления; логические операции И, ИЛИ, исключающее ИЛИ, а также операции циклического сдвига, сброса, инвертирования и т.п. В АЛУ имеются программно недоступные регистры Т1 и Т2, предназначенные для временного хранения операндов, схема десятичной коррекции и схема формирования признаков.

Простейшая операция сложения используется в АЛУ для инкрементирования содержимого регистров, продвижения регистра-указателя данных и автоматического вычисления следующего адреса РПП. Простейшая операция вычитания используется в АЛУ для декрементирования регистров и сравнения переменных.

Простейшие операции автоматически образуют «тандемы» для выполнения в АЛУ таких операций, как, например, инкрементирование 16-битных регистровых пар. В АЛУ реализуется механизм каскадного выполнения простейших операций для реализации сложных команд. Так, например, при выполнении одной из команд условной передачи управления по результату сложения в АЛУ трижды инкрементируется СК, дважды производится чтение из РПД, выполняется арифметическое сравнение двух переменных, формируется 16-битный адрес перехода и принимается решение о том, делать или не делать переход по программе. Все перечисленные операции выполняются в АЛУ всего лишь за 2 мкс.

Важной особенностью АЛУ является его способность оперировать не только байтами, но и битами. Отдельные программно-доступные биты могут быть установлены, сброшены, инвертированы, переданы, проверены и использованы в логических операциях. Эта способность АЛУ оперировать битами столь важна, что во многих описаниях микропроцессора говорится о наличии в нем «булевского процессора». Для управления объектами часто применяются алгоритмы, содержащие операции над входными и выходными булевскими переменными (истина / ложь), реализация которых средствами обычных микропроцессоров сопряжена с определенными трудностями.

Рисунок -1. Структурная схема КР1816ВЕ31

АЛУ может оперировать четырьмя типами информационных объектов: булевскими (1 бит), цифровыми (4 бита), байтными (8 бит) и адресными (16 бит). В АЛУ выполняется 51 различная операция пересылки или преобразования этих данных. Используется 11 режимов адресации (7 для данных и 4 для адресов), путем комбинирования «операция / режим адресации» базовое число команд 111 расширяется до 255 из 256 возможных при однобайтном коде операции

Резидентная память . Память программ и память данных, размещенные на кристалле КР1816ВЕ31, физически и логически разделены, имеют различные механизмы адресации, работают под управлением различных сигналов и выполняют различные функции.

Память программ (ПЗУ или СППЗУ) имеет емкость 4Кбайта и предназначена для хранения команд, констант, управляющих слов инициализации, таблиц перекодировки входных и выходных переменных и т.п. РПП имеет 16-битную шину адреса, через которую обеспечивается доступ из счетчика команд или из регистра-указателя данных. Последний выполняет функции базового регистра при косвенных переходах по программе или используется в командах, оперирующих с таблицами.

Память данных (ОЗУ) предназначена для хранения переменных в процессе выполнения прикладной программы, адресуется одним байтом и имеет емкость 128 байт. Кроме того, к адресному пространству РПД примыкают адреса регистра специальных функций (РСФ), которые перечислены в таблице 3.

Память программ, также как и память данных, может быть расширена до 64Кбайт путем подключения внешних БИС.

Аккумулятор и ССП . Аккумулятор является источником операнда и местом фиксации результата при выполнении арифметических, логических операций и ряда операций передачи данных. Кроме того, только с использованием аккумулятора могут быть выполнены операции сдвига, проверка на нуль, формирование флага паритета и т.п.

Таблица 3.1

Символ	Наименование	Адрес
* АСС	Аккумулятор	0Е0Н
* В	Регистр-расширитель аккумулятора	0F0Н
* PSW	Слово состояния программы	0D0H
SP	Регистр-указатель стека	81Н
DPTR	Регистр-указатель данных (DPH)
* P0	Порт 0	80Н
* Р1	Порт 1	90Н
* Р2	Порт 2	0А0Н
* Р3	Порт 3	0В0Н
* IP	Регистр приоритетов	0В8Н
* IE	Регистр маски прерываний	0А8Н
TMOD	Регистр режима таймера / счетчика	89Н
* TCON	Регистр управления / статуса таймера	88Н
TH0	Таймер 0 (старший байт)	8СН
TL0	Таймер 0 (младший байт)	8АН
TH1	Таймер 1 (старший байт)	8DН
TL1	Таймер 1 (младший байт)	8BН
Символ	Наименование	Адрес
* SCON	Регистр управления приемопередатчиком	98Н
SBUF	Буфер приемопередатчика	99Н
PCON	Регистр управления мощностью	87Н

Примечание. Регистры, имена которых отмечены знаком (*), допускают адресацию отдельных бит.

Таблица. 3.2

Символ	Позиция	Имя и назначение
С	PSW.7	Флаг переноса. Устанавливается и сбрасывается аппаратурными средствами или программой при выполнении арифметических и логических операциях
АС	PSW.6	Флаг вспомогательного переноса. Устанавливается и сбрасывается только аппаратурными средствами при выполнении команд сложения и вычитания и сигнализирует о переносе или займе в бите 3.
F0	PSW.5	Флаг 0. Может быть установлен, сброшен или проверен программой как флаг, специфицируемый пользователем.
		Выбор банка регистров. Устанавливается и сбрасывается программой для выбора рабочего банка регистров (см. примечание)
OV	PSW.2	Флаг переполнения. Устанавливается и сбрасывается аппаратно при выполнении арифметических операций.
–	PSW.1	Не используется.
Р	PSW.0	Флаг паритета. Устанавливается и сбрасывается аппаратно в каждом цикле команды и фиксирует нечетное / четное число единичных бит в аккумуляторе, т.е. выполняет контроль по четности.

Примечание. Выбор рабочего банка регистров

RS1	RS0	Банк	Границы адресов
0	0	0	00Н-07Н
0	1	1	08Н-0FH
1	0	2	10H-17H
1	1	3	18H-1FH

При выполнении многих команд в АЛУ формируется ряд признаков операции (флагов), которые фиксируются в регистре ССП. В таблице 4 приводится перечень флагов ССП, даются их символические имена и описываются условия их формирования.

Наиболее «активным» флагом ССП является флаг переноса, который принимает участие и модифицируется в процессе выполнения множества операций, включая сложение, вычитание и сдвиги. Кроме того, флаг переноса (С) выполняет функции «булевого аккумулятора» в командах, манипулирующих с битами. Флаг переполнения (OV) фиксирует арифметическое переполнение при операциях над целыми числами со знаком и делают возможным использование арифметики в дополнительных кодах. АЛУ не управляет флагами селекции банка регистров (RS0, RS1), и их значение полностью определяется прикладной программой и используется для выбора одного из четырех регистровых банков.

Структурная схема микроконтроллерной системы приведена в графической части курсового проекта приложение А

3. Разработка функциональной схемы микроконтроллерной системы

Разработка подсистемы памяти

В микроконтроллерных системах, построенных на основе КР1816ВЕ31, возможно использование двух типов внешней памяти: постоянной памяти программ (ВПП) и оперативной памяти данных (ВПД). Доступ к ВПП осуществляется при помощи управляющего сигнала RD, который выполняет функцию строб-сигнала, чтения. Доступ к ВПД обеспечивается управляющими сигналами RD и WR, которые формируются в линиях Р3.7 и Р3.6 при выполнении портом 3 альтернативных функций.

При обращении к ВПП всегда используется 16-битный адрес. Доступ к ВПД возможен с использованием 16-битного адреса (MOVXA,@DPTR) или 8-битного адреса (MOVXA,@RI).

В любых случаях использования 16-битного адреса старший байт адреса фиксируется (и сохраняется неизменным в течение одного цикла записи или чтения) в регистре-защелке порта 2.

Если очередной цикл внешней памяти (MOVXA,@DPTR) следует не сразу же за предыдущим циклом внешней памяти, то неизменяемое содержимое регистра-защелки порта 2 восстанавливается в следующем цикле. Если используется 8-битный адрес (MOVXA,@RI), то содержимое регистра-защелки порта 2 остается неизменным на его внешних выводах в течение всего цикла внешней памяти.

Через порт 0 в режиме временного мультиплексирования осуществляется выдача младшего байта адреса и передача байта данных. Сигнал САВП должен быть использован для записи байта адреса во внешний регистр. Затем в цикле записи выводимый байт данных появляется на внешних выводах порта 0 только перед появлением сигнала . В цикле чтения вводимый байт данных принимается в порт 0 по фронту стробирующего сигнала .

При любом обращении к внешней памяти устройство управления КР1816ВЕ31 загружает в регистр защелку порта 0 код 0FFH, стирая тем самым информацию, которая могла в нем храниться.

Доступ к ВПП возможен при выполнении двух условий: либо на вход отключения резидентной памяти программ () подается активный сигнал, либо содержимое счетчика команд превышает значение 0FFFH. Наличие сигнала необходимо для обеспечения доступа к младшим 4К адресам адресного пространства ВПП при использовании КР1816ВЕ31.

Основная функция сигнала САВП – обеспечить временное согласование передачи из порта 0 на внешний регистр младшего байта адреса в цикле чтения из ВПП. Сигнал САВП приобретает значение 1 дважды в каждом машинном цикле. Это происходит даже тогда, когда в цикле выборки нет обращения к ВПП. Доступ к ВПД возможен только в том случае, если сигнал САВП отсутствует. Первый сигнал САВП во втором машинном цикле команды MOVX блокируется. Следовательно, в любой МК-системе, не использующей ВПД, сигнал САВП генерируется с постоянной частотой, равной 1/16 частоты резонатора, и может быть использован для синхронизации внешних устройств или для реализации различных временны функций.

При обращении к РПП сигнал не генерируется, а при обращении к ВПП он выполняет функцию строб-сигнала чтения. Полный цикл чтения ВПД, включая установку и снятия сигнала , занимает 12 периодов резонатора.

Особый режим работы КР1816ВЕ31 . Содержимое памяти программ КР1816ВЕ31заполняется единожды на этапе разработки МК-системы и не может быть модифицировано в завершенном изделии. По этой причине микроконтроллеры не являются машинами классической «фон-неймановской» архитектуры. Оперативная память данных не может быть использована для хранения кодов программы. Эта особенность архитектуры МК объясняется тем, что в большинстве применений МК требуется наличие одной неизменяемой прикладной программы, хранимой в ПЗУ, наличие ОЗУ небольшой емкости для временного хранения переменных и эффективных, а следовательно, разных методов адресации памяти программ и памяти данных.

Микроконтроллер КР1816ВЕ31 не имеет внутренней памяти программ и поэтому пользуется только внешней памятью, которую можно модифицировать путем перепрожига внешней микросхемы ПЗУ.

Тип микропроцессора К1816ВЕ31. Объем внешнего ОЗУ – 4Кбайт. В данном микропроцессоре (в соответствии со структурой команд) внешняя адресация памяти данных позволяет адресовать 64Кбай внешней памяти. Для разработки подсистемы памяти выбираем микросхему в соответствии с перечнем элементов, приведенных в приложении Г.

Разработка подсистемы временных характеристик

Регистры специальных функций . Регистры с символическими именами IP, IE, TMOD, TCON, SCON и PCON используются для фиксации и программного изменения управляющих бит и бит состояния схемы прерывания, таймера / счетчика, приемопередатчика последовательного порта и для управления мощностью электропитания КР1816ВЕ31

Последовательный порт К1816ВЕ31 может работать в четырех различных режимах.

Режим 0. В этом режиме информация и передается и принимается через внешний вывод входа приемника (RXD). Принимаются или передаются восемь бит данных. Через внешний вывод выхода передатчика (ТXD), выдаются импульсы сдвига, которые сопровождают каждый бит. Частота передачи бита информации равна 1/12 частоты резонатора.

Режим 1 . В этом режиме передаются через ТXD или из RXD принимаются десять бит информации: старт-бит (0), восемь бит данных и стоп-бит. Скорость приема / передачи – величина переменная и задается таймером.

Режим 2 . В этом режиме передаются через ТXD или из RXD принимаются одиннадцать бит информации: старт-бит, восемь бит данных, программируемый девятый бит и стоп-бит. При передаче девятый бит данных может принимать значение 0 или 1, или, например, для повышения достоверности передачи путем контроля по четности в него может быть помещено значение признака паритета из слова состояния программы (PSW.0). Частота приема / передачи выбирается программой и может быть равна либо 1/32, либо 1/64 частоты резонатора в зависимости от управляющего бита SMOD.

Режим 3 . Совпадает с режимом 2 во всех деталях, за исключением частоты приема / передачи, которая является величиной переменной и задается таймером.

Управление режимом работы УАПП осуществляется через специальный регистрSCON. Этот регистр содержит не только управляющие биты, определяющие режим работы последовательного порта, но и девятый бит принимаемых или передаваемых (RB8 и TB8) и биты прерывания приемопередатчика (RI и TI).

Прикладная программа путем загрузки в старшие биты спецрегистра SCON 2-битного кода определяет режим работы УАПП. Во всех четырех режимах работы передача из УАПП инициируется любой командой, в которой буферный регистр SBUF указан как получатель байта. Прием в УАПП в режиме 0 осуществляется при условии, что RI=0 и RЕN=1. В режиме 1,2,3 прием начинается с приходом старт-бит, если RЕN=1.

В бите ТВ8 программно устанавливается значение девятого бита данных, который будет передан в режиме 2 или 3. В бите RВ8 фиксируется в режимах 2 и 3 девятый принимаемый бит данных. В режиме 1, если SМ2=0, в бит RВ8 заносится стоп-бит. В режиме 0 бит RВ8 не используется.

Флаг прерывания передатчика TIустанавливается аппаратно в конце периода передачи восьмого бита в режиме 0 и в начале передачи стоп-бита в режиме 1,2 и 3. Соответствующая подпрограмма обслуживания должна сбрасывать бит ТI.

Флаг прерывания приемника RIустанавливается аппаратно в конце периода передачи восьмого бита в режиме 0 и в середине приема стоп-бита в режиме 1,2 и 3. Подпрограмма обслуживания прерывания должна сбрасывать бит RI.

Скорость приема / передачи информации по линии связи определяется в начале работы над курсовым проектом и равна 600 бод.

Программируемый таймер находится внутри микроконтроллера К1816ВЕ31.

Таймер/счетчик . В составе средств КР1816ВЕ31 имеются регистровые пары с символическими именами TH0, TL0 и TH1, TL1, на основе которых функционируют два независимых программно-управляемых 16-битных таймера / счетчика событий.

Два программируемых 16-битных таймера / счетчика (Т/С0 и Т/С1) могут быть использованы в качестве таймеров или счетчиков внешних событий. При работе в качестве таймера содержимое Т/С инкрементируется в каждом машинном цикле, т.е. через каждые 12 периодов резонатора. При работе в качестве счетчика содержимое Т/С инкрементируется под воздействием перехода из 1 в 0 внешнего входного сигнала, подаваемого на соответствующий (Т0, Т1) вывод К1816ВЕ31. Опрос значения внешнего входного сигнала выполняется в момент времени S5P2 каждого машинного цикла. Содержимое счетчика будет увеличено на 1 в том случае, если в предыдущем цикле был считан входной сигнал высокого уровня (1), а в следующем – сигнал низкого уровня (0). Новое значение счетчика будет сформировано в момент S3P1 в цикле в следующем за тем, в котором был обнаружен переход сигнала из 1 в 0. Так как на распознавание перехода требуется два машинных цикла, то максимальная частота подсчета входных сигналов равна 1/24 частоты резонатора. На длительность периода входных сигналов ограничений сверху нет. Для гарантированного прочтения входного считаемого сигнала он должен удерживать значение 1 как минимум в течении одного машинного цикла К1816ВЕ31.

Для управления режимами работы Т/С и для организации взаимодействия таймеров с системой прерывания используются два регистра специальных функций (РРТС и РУСТ). Как следует из описания управляющих бит РРТС, для обоих Т/С режимы работы 0, 1 и 2 одинаковы. Режимы 3 для Т/С0 и Т/С1 различны. Рассмотрим кратко работу Т/С во всех четырех режимах.

Режим 0 . Перевод любого Т/С в режим 0 делает его похожим на таймер МК48 (8-битный счетчик), на вход которого подключен 5-битный предделитель частоты на 32. В этом режиме таймерный регистр имеет разрядность 13 бит. При переходе из состояния» все единицы» в состояние «все нули» устанавливается флаг прерывания от таймера TF1. Входной синхросигнал таймера 1 разрешен (поступает на вход Т/С), когда управляющий бит TR1 установлен в 1 и либо управляющий бит GATE (блокировка) равен 0, либо выход запроса прерывания поступает уровень 1.

В таблице 8 приведены регистры режима работы таймера / счетчика, а в таблице 9 регистры управления / статуса таймера.

Установка бита GATE в 1 позволяет использовать таймер для измерения длительности импульсного сигнала, подаваемого на вход запроса прерывания.

Таблица 4.2.1

Символ	Позиция	Имя и назначение
GATE	TMOD.7 для T/С1 и TMOD.3 для T/C0	Управление блокировкой. Если бит установлен, то таймер / счетчик «х» разрешен до тех пор, пока на входе «INTx» высокий уровень и бит управления «TRx» установлен. Если бит сброшен, то Т/С разрешается, как только бит управления «TRx» устанавливается.
	TMOD.6 для T/С1 и TMOD.2 для T/C0	Бит выбора режима таймера / счетчика событий. Если бит сброшен, то работает таймер от внутреннего источника сигналов синхронизации. Если бит установлен, то работает счетчик от внешних сигналов на входе «Тх».
М1	TMOD.5 для T/С1 и TMOD.1 для T/C0	Режим работы (см. примечание).
М0	TMOD.4 для T/С1 и TMOD.0 для T/C0
М1	М0	Режим работы
0	0	Таймер МК48. «TLx» работает как 5-битный предделитель.
0	1	16-битный таймер / счетчик. «THx» и «TLx» включены последовательно.
1	0	8-битный автоперезагружаемый таймер / счетчик. «THx» хранит значение, которое должно быть перезагружено в «TLx» каждый раз по переполнению.
1	1	Таймер/счетчик1 останавливается. Таймер/счетчик0: TL0 работает как 8-битный таймер / счетчик, и его режим определяется управляющими битами таймера0.TH0 работает только как 8-битный таймер, и его режим определяется управляющими битами таймера1.

Режим 1 . Работа любого Т/С в режиме 1 такая же, как и в режиме 0, за исключением того, что таймерный регистр имеет разрядность 16 бит.

Режим 2 . В режиме 2 работа организована таким образом, что переполнение (переход из состояния» все единицы» в состояние «все нули») 8-битного счетчика TL1 приводит не только к установке флага TF1, но и автоматически перезагружает в TL1 содержимое старшего байта (TH1) таймерного регистра, которое предварительно было задано программным путем.

Режим 3 . В режиме 3 Т/С0 и Т/С1 работают по разному. Т/С 1 сохраняет неизменным свое текущее содержимое. Иными словами, эффект такой же как и при сбросе управляющего бита TR1 в ноль.

В режиме 3 TL0 и TH0 функционируют как два независимых 8-битных счетчика. Работу TL0 определяет управляющие биты Т/С 0 (, GATE, TR0), входной сигнал и флаг переполнения TF0. Работу ТН0, который может выполнять только функции таймера (подсчет машинных циклов МК), определяет управляющий бит TR1. При этом ТН0 использует флаг переполнения TF1.

Разработка подсистемы связи с центральной ЭВМ

Проектируемое устройство должно выдавать содержимое памяти в центральную ЭВМ, а также принимать информацию от центральной ЭВМ.

Т.к. обмен информацией осуществляется на большие расстояния, то передачу необходимо вести в последовательном формате. Преобразование данных из параллельного формата в последовательный и обратно выполняет УАПП. УАПП – универсальный асинхронный приемопередатчик, предназначенный для реализации двунаправленного асинхронного обмена данными, представленными в параллельном формате, и управляющими словами с микропроцессором, а также двунаправленного асинхронного обмена данными, представленными в последовательном формате с другими модулями системы, например видеотерминалами, накопителями на магнитной ленте и т.д. Таким образом, УАПП преобразует параллельный код, полученный из системы по шине данных, в последовательный, и поразрядно выдаёт его в канал связи, а также выполняет обратное преобразование.

В состав УАПП, называемого часто последовательным портом, входят принимающий и передающий сдвигающий регистры, а также специальный буферный регистр (SBUF) приемопередатчика. Запись байта в буфер приводит к автоматической переписи байта в сдвигающий регистр передатчика и инициирует начало передачи байта. Наличие буферного регистра приемника позволяет совмещать операцию чтения ранее принятого байта с приемом очередного байта. Если к моменту окончания приема байта предыдущий байт не был считан из SBUF, то он будет потерян.

Управление режимом работы УАПП осуществляется через специальный регистр с символическим именем SCON. Этот регистр содержит не только управляющие биты, определяющие режим работы последовательного порта, но и девятый бит принимаемых или передаваемых данных (RB8 и TB8) и биты прерывания приемопередатчика (R1 и T1).

Таблица 4.5.1

Символ	Позиция	Имя и назначение
TF1	TCON.7	Флаг переполнения таймера1. Устанавливается аппаратурно при переполнении таймера / счетчика. Сбрасывается при обслуживании прерывания аппаратурно
TR1	TCON.6	Бит управления таймера 1. Устанавливается/сбрасывается программой для пуска / останова.
TF0	TCON.5	Флаг переполнения таймера1. Устанавливается аппаратурно. Сбрасывается при обслуживании прерывания
TR0	TCON.4	Бит управления таймера 0. Устанавливается/сбрасывается программой для пуска / останова. таймера / счетчика.
IE1	TCON.3
IT1	TCON.2	Бит управления типом прерывания 1. Устанавливается / сбрасывается программой для спецификации запроса (срез / низкий уровень).
IE0	TCON.1	Флаг фронта прерывания 1. Устанавливается аппаратурно, когда детектируется срез внешнего сигнала . Сбрасывается при обслуживании прерывания
IT0	TCON.0	Бит управления типом прерывания 0. Устанавливается / сбрасывается программой для спецификации запроса (срез / низкий уровень).

Режим 3 используется в тех случаях применение К1816ВЕ31, когда требуется наличие дополнительного 8-битного таймера или счетчика событий. Можно считать, что в режиме 3 К1816ВЕ31 имеет в своем составе 3 таймера / счетчика. В том случае, если Т/С0 используется в режиме 3, Т/С1 может быть или включен или выключен, или переведен в свой собственный режим 3, или может быть использован последовательным портом в качестве генератора частоты передачи, или, на конец, может быть использован в любом применении, не требующим прерывания.

После определения скорости приема / передачи информации необходимо обеспечить тактовую частоту приема RxC, передачи ТхС. Выдача этих синхросигналов осуществляется с использованием каналов программируемого таймера. Исходная частота, поступающая на программируемый таймер, равна частоте разрабатываемой микропроцессорной системы. Для определения уставки, записываемой в соответствующий канал программируемого таймера, необходимо определить коэффициент пересчета исходной частоты системы в частоту приема / передачи по линии связи, а также выбрать соответствующий режим работы задействованных каналов таймера.

5. Разработка принципиальной схемы проектируемого устройства

Выбор элементной базы

В контроллере, разрабатываемом в данном курсовом проекте, в качестве центральной части используется однокристальная микроЭВМ КМ1816ВЕ31, выполненная на основе высокоуровневой n -МОП технологии и взаимодействующая со средой в стандарте ТТЛ-схем с тремя состояниями выхода. Это позволяет при разработке схемы использовать ИС из микропроцессорного комплекта серии 580 быстродействующие ТТЛ серии. Как указывалось выше, в состав микроконтроллера входит программируемый таймер, асинхронный последовательный интерфейс (УАПП) и ПЗУ емкостью 1 Кб.

Для построения проектируемого устройства была выбрана следующая элементная база:

Программируемый контроллер клавиатуры и индикации КР580ВВ79;

Статическое ОЗУ емкостью 16Кб АТ28С128;

Блок семисегментных индикаторов АЛС318;

Буферный регистр К1533ИР22;

ПЗУ К573РУ8;

Выбор указанных микросхем обусловлен их совместимостью по уровням, низким энергопотреблением, достаточно высоким быстродействием и помехозащищенностью.

6. Разработка программного обеспечения

Для выполнения поставленных задач микропроцессорной системе необходима программа функционирования, согласно которой микропроцессор будет осуществлять выдачу управляющих сигналов на шину управления, адресов ячеек памяти и устройств на шину адреса и осуществлять обмен данными по шине данных. Т.к. в системе имеются еще и программируемые контроллеры, то для работы с ними необходима так называемая инициализация, являющаяся загрузкой в специальные регистры управляющих слов. Причем инициализация всех контроллеров должна выполнятся до начала выполнения системой задания и один раз после включения питания (исключением является аппаратный системный сброс). Для инициализации системы в качестве управляющих слов для ИМС используются константы, хранящиеся в ПЗУ микроконтроллера.

В системе имеются так же аппаратные прерывания, в результате которых должны выполнятся какие-либо действия, после чего основная программа продолжает свое выполнение. Такие прерывания обслуживают подпрограммы обработки прерываний (в системе их две: подпрограмма обработки прерываний от таймера и подпрограмма обработки прерывания от последовательного интерфейса).

Программу функционирования условно можно разделить на две части: инициализацию и рабочий цикл.

Инициализация представляет собой запись в определенные регистры некоторых констант, определяющих режимы работы процессора и отдельных частей системы.

Рабочий цикл – это набор процедур и операторов, выполняемых в бесконечном цикле, и обеспечивающих выполнение возложенных на систему функций. Граф-схема алгоритма работы и подпрограмм, приведенные на листе 4 графической части.

Подпрограмма инициализации контроллера клавиатуры и индикации

В разработке использован ПККИ типа КР580ВВ79. Его настройка осуществляется загрузкой управляющего слова «установка режима работы контроллера клавиатуры и индикации» в соответствующий регистр блока управления. Режим работы блока интерфейса клавиатуры: последовательный опрос матрицы клавиш с дешифрированием состояния счетчика сканирования и запрещением 2-х или более нажатых клавиш. Режим работы блока индикации: вывод символов на 8-разрядную индикацию с размещением их слева направо.

Рисунок 6.2 – Формат управляющего слова «программный сброс»

Разряды D7 – D5 – адрес управляющего слова «программный сброс»;

Разряды D4 = 0 – коды находящиеся во внутреннем ОЗУ индикации выдаются на выходы OUT; D1 = 1 – обнуление регистра состояния ОЗУ клавиатуры и на выходе IRQ – сигнал низкого уровня; D0 ºD4.

Рисунок 6.4 – Формат управляющего слова «запись в ОЗУ индикации»

Разряды D7-D5 – адрес управляющего слова; D3-D0 – адрес ячейки ОЗУ индикации.

Формат управляющего слова «Чтение многорежимного ОЗУ клавиатуры» аналогичен формату управляющего слова «Чтение из ОЗУ индикации», за исключением содержимого битов D7-D5.

0

1

0

1

х

х

х

х

Рисунок 6.5 – Формат регистра управляющего слова клавиатуры

Разряды D7-D5 – адрес управляющего слова; D4 – признак автоинкремента; D3-D0 – адрес ячейки ОЗУ клавиатуры.

Подпрограмма инициализации программируемого параллельного интерфейса

Настройка ППИ осуществляется загрузкой управляющего слова в регистр управляющего слова. Настройка производится следующим образом: порт А работает в режиме ввода информации с датчиков через АЦП, а порт В работает в режиме вывода информации на ЦАП. Порт С будет управлять процессами приема и выдачи информации.

В разработанной системе ППИ работает в 0 режиме. Функции этого режима:

1) Два 8-ми разрядных и два 4-х разрядных порта.

2) Все порты могут быть как входными, так и выходными.

3) Выходные порты защелкиваются, входные – нет.

Формат регистра управляющего слова ППИ представлен на рис. 6.6.

Рисунок 6.7 – Формат регистра SCON.

SM1 и SM0 (D7, D6) – определяют режим работы последовательного порта (Режим 2: 9-ти разрядный асинхронный приемопередатчик, фиксированная скорость приемопередачи);

REN (D4) – флаг управления разрешением приема;

TB8 (D3) – установка состояния 9-го бита принимаемых данных;

RB8 (D2) – анализ состояния 9-го бита принимаемых данных;

TI (D1) – бит прерывания по передачи;

RI (D0) – бит готовности.

Подпрограмма опроса клавиатуры

Программируемый контроллер клавиатуры и индикации настраивается на режим чтения многорежимного ОЗУ клавиатуры с автоинкрементом, в счетчик заносим количество ячеек ОЗУ клавиатуры. Происходит последовательный опрос клавиатуры, после чего данные о нажатых функциональных клавишах записываются в ОЗУ клавиатуры.

Подпрограмма выдача данных на индикаторы

При обращении в данную подпрограмму сначала происходит обнуление счетчика, а затем наращивание его до заданного количества индикаторов. Программируемый контроллер клавиатуры и индикации настраивается на режим записи в ОЗУ индикации и происходит последовательный вывод информации на индикаторы. Выход из подпрограммы произойдет после выдачи всех кодов символов на индикаторы.

Опрос датчиков и выдача выходных сигналов

Опрос датчиков и выдача выходных сигналов происходит по следующему алгоритму:

1) в счетчик заносится количество опрашиваемых датчиков;

2) информация считывается с датчиков в порт А, который ранее был проинициализирован на прием данных;

3) принятая информация переписывается через аккумулятор в специально отведенную для информации с датчиков ячейку ОЗУ;

4) уменьшение счётчика количества датчиков на 1;

5) если произошел опрос всех датчиков, то ППИ перестраивается на выдачу информации из порта В;

6) в счетчик заносится количество выходных сигналов;

7) информация из ячейки ОЗУ через аккумулятор заносится в порт В;

8) производится вывод информации.

Подпрограмма обмена информацией с центральной ЭВМ

В этой подпрограмме вначале производится чтение регистра состояния УАПП. После этого выполняется проверка: установлен ли пятый бит регистра в 1. Если установлен, то это означает, что УАПП готов к передаче информации и происходит побитная передача данных в линию связи до тех пор, пока счетчик передаваемых информационных разрядов не будет равен нулю. Как только все информационные разряды передадутся в линию связи, произведутся новые начальные установки (начальный адрес ОЗУ, количество информационных разрядов) и подпрограмма закончит свое выполнение. Если же еще на первом этапе пятый бит регистра не будет установлен в 1, следовательно произойдет выход из подпрограммы, т. к. УАПП в этом случае не готов передавать информацию.

Подпрограмма инициализации таймера

Для управления режимами работы таймера / счетчика и для организации взаимодействия таймеров с системой прерывания используют два специальных регистра: TCON и TMOD.

Рисунок 6.9 – Формат регистра TMOD.

Регистр TMOD задает режимы работы Т/С0 и Т/С1. Устанавливаем для Т/С1 первый режим работы: 16-битный таймер / счетчик. TH1 и TL1 включены последовательно. При переходе из состояния» все единицы» в состояние «все нули» устанавливается флаг прерывания от таймера TF1. Входной синхросигнал таймера 1 разрешен (поступает на вход Т/С), когда управляющий бит TR1 установлен в 1 и либо управляющий бит GATE (блокировка) равен 0, либо выход запроса прерывания поступает уровень 1.), блокировка отключена, таймер работает от внутреннего источника сигналов синхронизации.

Таймер 1 должен быть инициализирован для выдачи частоты синхронизации приема-передачи последовательного порта и для организации прерывания, во время которого подсистема должна будет передать информацию о состоянии аналоговых датчиков и состоянии клавиатуры в центральную ЭВМ.

Производится заполнение таймерных регистров:

В TH1 записывается FEh

В TL1 записывается EBh

Значения TH1 и TL1, обновляются в соответствующих процедурах прерываний.

Заключение

В ходе выполнения курсового проекта были рассмотрены структурная организация, режимы работы, и алгоритмы функционирования микропроцессорного устройства на базе микроконтроллера серии К1816.

В ходе работы над курсовым проектом были разработаны структурная и принципиальная схемы, а также его программное обеспечение, для составления которого использовалась система команд и алгоритм функционирования КМ1816ВЕ31.что позволило понять какие действительно процессы проходят в микроконтроллерной системе и как они выполняются.

Перечень источников

1. Цифровые и аналоговые интегральные микросхемы: Справочник / под ред. С.В. Якубовского. – М: Радио и связь, 1990. – 496 с.

2. Микропроцессоры / К.Г. Самофалов, О.В. Викторов – Киев: Техника, 1989. – 312 с.

3. Справочник по цифровой схемотехнике / И.В. Зубчук, В.П. Сигорский. – К.: Техника, 1990 г. – 448 с.

4. Микросхемы ЦАП и АЦП: функционирование, параметры, применение / Б.Г. Федорков, В.А. Телец – М.: Энергоатомиздат, 1990. 320 с.

5. Сташин В.В., Урусов И.А. Мологонцева И.А. Проектирование цифровых устройств на однокристальных микро-ЭВМ. М. Энергоатомиздат –1990 – 285 с.