Добавил:
Upload
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:HCS12 с применением языка С - royallib.ru.doc
X
- •Встраиваемые системы Проектирование приложений на микроконтроллерах семейства 68hc12/hcs12 с применением языка с с. Ф. Баррет
- •Предисловие
- •Структура книги
- •Учебные системы
- •Целевая аудитория
- •Благодарности
- •Глава 1 первое знакомство со встраиваемыми системами
- •1.1. Что такое встраиваемая система?
- •1.2. Особенности встраиваемых систем
- •1.2.1. Работа в реальном времени
- •1.2.2. Миниатюризация размеров и процесс тестирования
- •1.2.3. Минимизация энергии потребления
- •1.2.4. Интерфейс пользователя и интерфейс сопряжения с объектом
- •1.2.5. Многозадачность
- •1.2.6. Минимизация стоимости
- •1.2.7. Ограничение объема памяти
- •1.2.8. Программно–аппаратный дуализм
- •1.3. Введение в микроконтроллеры семейства 68hc12 и hcs12
- •1.4 Микроконтроллеры hcs12
- •1.4.1. Семейство hcs12
- •1.4.2. Обозначения мк
- •1.4.3. Модельный ряд hcs12
- •1.5. Заключение по главе 1
- •1.6. Вопросы и задания Основные
- •Более сложные
- •Исследовательские
- •Глава 2 программирование встраиваемых систем и структурное проектирование
- •2.1. Почему мы программируем микроконтроллеры на Си?
- •2.2. Преимущества программирования на языке ассемблер
- •2.3. Преимущества языков высокого уровня
- •2.3.1. Выбираем язык высокого уровня для программирования встраиваемых систем
- •2.3.2. Краткая история языка Си
- •2.4. Оптимальная стратегия — программирование на Си и на ассемблере
- •2.5. Структурное проектирование
- •2.5.1. Основные положения метода структурного проектирования
- •2.5.2. Документирование программ
- •2.5.3. Как язык Си соотносится со структурным проектированием
- •2.6. Рабочие тетради
- •2.6.1. Порядок ведения записей
- •2.6.2. Содержание записей
- •2.7. Блок схемы алгоритмов
- •2.8. Пример применения
- •2.9. Заключение по главе 2
- •2.10 Что еще почитать?
- •2.11 Вопросы и задания Основные
- •Более сложные
- •Исследовательские
- •Глава 3 основы программирования микроконтроллеров на си
- •3.1. Введение в программирование на Си
- •3.1.1. Глобальные и локальные переменные
- •3.2. Типы данных в Си
- •3.3. Операторы языка Си
- •3.4. Функции
- •3.4.1. Что такое функция?
- •3.4.2. Основная программа
- •3.4.3. Прототипы функций
- •3.4.4. Описание функций
- •3.4.5. Вызов функций, передача параметров, возврат полученных значений
- •3.5. Файлы заголовков
- •3.6. Директивы компилятора
- •3.6.1. Директивы условной компиляции
- •3.7. Конструкции программирования
- •3.8. Операторы для организации программных циклов
- •3.8.1. Оператор for
- •3.8.2. Оператор while
- •3.8.3. Оператор do-while
- •3.9. Операторы принятия решения
- •3.9.1. Оператор if
- •3.9.2. Оператор if-else
- •3.9.3. Оператор if-else if-else
- •3.9.4. Оператор switch
- •3.10. Массивы
- •3.11. Указатели
- •3.12. Структуры
- •3.13. Процесс программирования и отладки микропроцессорной системы
- •3.13.1. Технология создания программного кода
- •3.13.2. Режим отладки bdm
- •3.13.3. Аппаратные и программные средства отладчика p&e от компании pemicro
- •3.13.4. Эмуляторы
- •3.13.5. Логические анализаторы
- •3.14. Особенности компилятора и ассемблера
- •3.15. Заключение по главе 3
- •3.16. Что еще почитать?
- •3.17. Вопросы и задания Основные
- •Более сложные
- •Исследовательские
- •Глава 4 микроконтроллеры 68hc12 и hcs12: архитектура и программирование
- •4.1. Аппаратные средства микроконтроллеров семейства 68hc12
- •4.2. Аппаратные средства мк семейства hcs12
- •4.3. Режимы работы мк семейства 68hc12/hcs12
- •4.3.1. Рабочие режимы
- •4.3.2. Режимы работы отладочной платы m68evb912b32
- •4.4. Назначение выводов мк
- •4.5. Регистры специальных функций мк
- •4.5.1. Виртуальный адрес блока регистров
- •4.6. Порты ввода/вывода
- •4.6.1. Спецификация портов ввода/вывода
- •Регистры управления портами
- •Вопросы для самопроверки
- •Пример применения
- •4.7. Подсистема памяти мк b32
- •Пример применения
- •4.7.1. Карта памяти мк b32
- •4.7.2. Изменение адресов в карте памяти мк
- •4.8. Подсистема памяти мк dp256
- •Вопросы для самопроверки
- •4.9. Состояния сброса и прерывания мк
- •4.9.1. Реакция мк на внешние события
- •4.10. Состояния сброса и прерывания в мк 68hc12
- •4.10.1. Состояние сброса мк
- •Регистры сторожевого таймера и монитора тактирования
- •4.10.2. Прерывания
- •Немаскируемые прерывания
- •Маскируемые прерывания
- •Вопросы для самопроверки
- •3. Каково различие между прерываниями по входам
- •4. Как организовать подсистему прерывания с несколькими внешними запросами для мк семейства 68hc12/hcs12, используя лишь один вход внешнего прерывания
- •4.10.3. Вектора исключений
- •4.10.4. Система приоритетов для исключений
- •1. Внешний сброс по входу
- •5. Немаскируемое прерывание по входу
- •Вопросы для самопроверки
- •4. Какие действия должен предпринять программист, чтобы после начального запуска мк присвоить входу
- •4.10.5. Регистры подсистемы прерывания
- •4.11. Процесс перехода к подпрограмме прерывания
- •Вопросы для самопроверки
- •4.12. Оформление подпрограммы прерывания на Си
- •4.13. Система тактирования
- •4.13.1.Система тактирования отладочной платы mc68hc912b32evb
- •4.14. Подсистема реального времени — модуль таймера
- •4.14.1. Структура модуля таймера
- •4.14.2. Счетчик временной базы
- •Особенности счетчика временной базы
- •Флаг переполнения счетчика
- •Определение длительности временных интервалов
- •Сброс счетчика временной базы
- •Вопросы для самопроверки
- •4.14.3. Регистры для управления счетчиком временной базы
- •Регистр управления модулем таймера
- •Регистр счетчика временной базы
- •Регистр масок таймера 2
- •4.14.4. Каналы захвата/сравнения
- •Режим входного захвата
- •Вопросы для самопроверки
- •Режим выходного сравнения
- •Канал 7 в режиме выходного сравнения
- •Регистры для управления каналами захвата/сравнения
- •Регистры управления таймером 3 и 4
- •Регистр масок таймера 1
- •Регистр масок таймера 2
- •Регистр флагов таймера 1
- •Регистр флагов таймера 2
- •Регистры данных каналов захвата/сравнения
- •Вопросы для самопроверки
- •Примеры работы с таймером
- •Измерение частоты и периода логического сигнала
- •Генерация импульсной последовательности
- •Генерация импульсной последовательности с использованием прерывания
- •4.14.5. Счетчик событий
- •Режимы работы счетчика
- •Регистры управления счетчиком событий
- •Регистр управления счетчиком событий
- •Регистр флагов счетчика событий
- •Регистр текущего состояния счетчика событий
- •Пример использования счетчика событий
- •4.15. Модуль меток реального времени
- •Пример использования модуля меток реального времени
- •4.16. Модуль таймера ect в составе мк мc68hc12be32 и hcs12
- •4.16.1. Небуферированные каналы входного захвата
- •4.16.2. Буферированные каналы входного захвата
- •4.16.3. Особенности счетчиков событий
- •4.16.4. Регистры управления модуля est
- •Регистр управления порядком перезаписи
- •Регистр управления режимом входного захвата
- •Регистр управления счетчиком задержки
- •Регистр управления 16-разрядным вычитающим счетчиком
- •Регистр коэффициента счета вычитающего счетчика
- •Регистр флагов вычитающего счетчика
- •4.17. Обмен информацией в последовательном коде: многофункциональный последовательный интерфейс
- •4.17.1. Термины последовательного обмена
- •Вопросы для самопроверки
- •4.18. Контроллер асинхронного обмена sci
- •Вопросы для самопроверки
- •4.18.1. Передатчик контроллера sci
- •4.18.2. Приемник контроллера sci
- •4.18.3. Регистры контроллера sci
- •Регистры скорости обмена sCxBdh и sCxBdl
- •Регистры управления sCxCr1 и sCxCr2
- •Регистры состояния sCxSr1 и sCxSr2
- •Регистры данных sCxDrh и sCxDrl
- •Вопросы для самопроверки
- •4.18.4. Алгоритмы программного обслуживания контроллера sci
- •4.18.5. Пример программирования контроллера sci
- •4.19. Синхронный последовательный интерфейс spi
- •4.19.1 Концепция интерфейса spiФункциональная схема обмена между двумя контроллерами spi
- •4.19.2. Алгоритмы работы контроллера spi
- •Вопросы для самопроверки
- •4.19.3. Регистры контроллера spi
- •Регистр скорости обмена sPxBr
- •Регистры управления sPxCr1 и sPxCr2
- •Регистр данных spCxDr
- •Регистр данных порта s
- •Регистр направления передачи порта s
- •Вопросы для самопроверки
- •4.19.4. Алгоритмы программного обслуживания контроллера spi
- •4.19.5 Периферийные ис с интерфейсом spi
- •4.20. Введение в теорию аналого-цифрового преобразования
- •4.20.1. Частота дискретизации сигнала
- •4.20.2. Представление аналоговой величины в цифровом коде
- •4.20.3.Квантование по уровню и разрешающая способность
- •4.20.4 Скорость потока данных оцифровки
- •Вопросы для самопроверки
- •4.21. Принцип действия ацп
- •4.21.1. Ацп последовательного приближения
- •Вопросы для самопроверки
- •4.22. Подсистема аналого-цифрового преобразования мк 68hc12
- •4.22.1 Структура и порядок функционирования
- •4.22.2. Регистры управления модуля atd
- •Группа регистров управления
- •Регистры управления atdctl0 и atdctl1
- •Регистр управления atdctl2
- •Регистр управления atdctl3
- •Регистр управления atdctl4Формат регистра atdctl4
- •Регистр управления atdctl5
- •Вопросы для самопроверки
- •Регистр состояния atdstat
- •Регистр данных порта portad
- •Регистры результата adr0h…adr7h
- •Вопросы для самопроверки
- •Тестовый регистр atdtest
- •4.22.3. Пример программирования модуля atd
- •Цифровой вольтметр
- •4.22.4. Обслуживание прерываний от модуля atd
- •4.23. Особенности модуля atd в составе мк семейства hcs12
- •4.23.1. Выбор разрядности ацп
- •4.23.2. Представление результата измерения
- •4.23.3. Запуск измерительной последовательности от внешнего сигнала
- •4.23.4. Программируемое число преобразований в измерительной последовательности
- •4.23.5. Увеличение числа аналоговых входов
- •4.23.6. Регистры модуля atd hcs12
- •Регистр состояния atdstat0
- •Регистр состояния atdstat1
- •Регистр разрешения цифрового входа порта atddien
- •4.24. Подсистема широтно-импульсной модуляции
- •4.24.1. Структура модуля pwm
- •4.24.2. Режимы центрированной и фронтовой шим
- •4.24.3. Система тактирования
- •4.24.4. Регистры модуля pwm
- •Регистр конфигурации pwclk
- •Регистр конфигурации pwpol
- •Регистр разрешения работы каналов pwen
- •Регистр дополнительного делителя pwpres
- •Регистры делителей pwscnt0/pwscnt1 и pwscal0/pwscal0
- •Регистры счетчика каналов pwcnTx
- •Регистры периода каналов pwpeRx
- •Регистры коэффициента заполнения каналов pwdtYxФормат регистров коэффициента заполнения pwdtYx
- •Регистры коэффициента заполнения каналов pwdtYx
- •Регистр управления pwctl
- •Регистр специальных режимов pwtst
- •Регистры работы с портом p
- •4.24.5. Примеры программирования модуля pwm
- •Инициализация модуля pwm, пример 1
- •Инициализация модуля pwm, пример 2
- •4.25. Ограничение энергии потребления
- •4.25.1. Как остановить мк 68hc12
- •4.25.2. Как вывести мк 68hc12 из состояния пониженного энергопотребления
- •4.26. Советы по использованию платы отладки mc68evb912b32
- •4.27. Заключение по главе 4
- •4.28. Что еще почитать?
- •4.29. Вопросы и задания Основные
- •Исследовательские
- •Глава 5 основы сопряжения мк с устройствами ввода/вывода
- •5.1. Электрические характеристики мк 68hc12
- •5.1.1. Нагрузочные характеристики
- •5.1.2. Что произойдет, если Вы должным образом не учтете электрические характеристики периферийных ис?
- •5.1.3. Входные и выходные характеристики логических элементов
- •5.2. Устройства дискретного ввода: кнопки, переключатели, клавиатуры
- •5.2.1. Кнопки и переключатели
- •5.2.2. Dip переключатели
- •5.2.3. Клавиатуры
- •5.3. Устройства индикации: светодиоды, семисегментные индикаторы, индикаторы логического выхода с тремя состояниями
- •5.3.1. Светодиоды
- •5.3.2. Семисегментные индикаторы
- •5.3.3. Индикаторы для логического выхода с тремя состояниями
- •5.4. Программное обслуживание дискретных входов и выходов
- •5.5. Подавление механического дребезга контактов переключателей
- •5.5.1. Аппаратная защита от механического дребезга контактов
- •5.5.2. Программная защита от механического дребезга контактов
- •5.5.3. Пример программной защиты
- •5.6. Жидкокристаллические индикаторы
- •5.6.1. Краткие сведения о жидкокристаллических индикаторах
- •5.6.2. Сопряжение мк с символьным жк индикатором
- •5.6.3 Сопряжение мк с графическим жк дисплеем
- •5.7. Управление электрическим двигателем
- •5.7.1. Силовые полупроводниковые ключи
- •5.7.2. Оптоэлектронная потенциальная развязка
- •5.7.3. Инвертор напряжения
- •5.8. Кодовый замок
- •5.8.1. Схема подключения периферийных устройств
- •5.8.2. Программа управления
- •5.9. Интерфейс мк с аналоговыми датчиками
- •5.10. Интерфейс rs-232
- •5.11. Заключение по главе 5
- •5.12. Что еще почитать?
- •5.13. Вопросы и задания Основные
- •Более сложные
- •Исследовательские
- •Глава 6 добро пожаловать в реальный мир!
- •6.1. Ужасные истории об ошибках проектирования
- •6.1.1. Случай квадратичного генератора
- •6.1.2. Случай таймера для лазерного излучения
- •6.2. Правила обращения с микросхемой 68нс12 и рекомендации по проектированию
- •6.2.1. Рекомендации по обращению со cmos
- •6.2.2. Рекомендации по проектированию на cmos
- •6.3. Исследование помех
- •6.3.1. Что такое помехи
- •6.3.2. Электромагнитная совместимость
- •6.3.3. Спецификации системы помех — не будем крепки задним умом!
- •6.3.4. Методы снижения помех
- •6.4. Защитное программирование
- •6.5. Методики испытаний на наличие помех
- •6.5.1. Обнаружение помех
- •6.5.2. Испытание на чувствительность к помехам
- •6.5.3. Испытания на электромагнитную совместимость
- •6.6. Управление энергопотреблением
- •6.6.1. Параметры потребляемой мощности для микроконтроллера 68hc12
- •6.6.2. Типы батарей
- •6.6.3. Емкость батарей
- •6.6.4. Стабилизация напряжения
- •6.6.5. Схемы супервизора для микропроцессора
- •6.6.6. Меры энергосбережения
- •6.7. Заключение по главе 6
- •6.8. Что еще прочитать?
- •6.9. Вопросы и задания Основные
- •Более сложные
- •Исследовательские
- •Глава 7 примеры встроенных систем управления
- •7.1. Система привода робота, движущегося вдоль стенок лабиринта
- •7.1.1. Описание проекта
- •7.1.2. Подсистемы 68hc12, используемые в проекте
- •7.1.3. Компоненты системы
- •7.1.4. Структура программы и блок-схема алгоритма
- •7.1.5. Программный код
- •7.2. Лазерный проектор
- •7.2.1. Описание проекта
- •7.2.2. Подсистемы 68hc12 используемые в проекте
- •7.2.3. Описание некоторых компонентов системы
- •7.2.4. Аппаратные средства
- •7.2.5. Структура программы и блок-схема алгоритма
- •7.2.6. Программный код
- •7.2.7. Испытания устройства
- •7.2.8. Заключительные испытания системы управления
- •7.3. Цифровой вольтметр
- •7.3.1. Описание проекта
- •7.3.2. Системы 68hc12 используемые в проекте
- •7.3.3. Расчет интерфейса модуля atd
- •7.3.4. Структура программы и блок-схема алгоритма
- •7.3.5. Программа управления
- •7.3.6. Измерение неэлектрических величин
- •7.4. Стабилизация скорости вращения двигателя с использованием оптического тахометра
- •7.4.1. Описание проекта
- •7.4.2. Немного теории
- •7.4.3. Анализ
- •7.4.4. Структура программы и блок-схема алгоритма
- •7.4.5. Программный код
- •7.4.6. Испытания
- •7.5. Парящий робот
- •7.5.1. Описание проекта
- •7.5.2. Системы hcs12 используемые в проекте
- •7.5.3. Теоретическое обсуждение
- •7.5.4. Структура программы и блок-схема алгоритма
- •7.5.5. Программный код
- •7.5.6. Некоторые комментарии
- •7.6. Система защиты компьютера, основанная на нечеткой логике
- •7.6.1. Описание проекта
- •7.6.2. Использование системы hcs12
- •7.6.3. Основы теории
- •7.6.4. Структура программы и блок-схема алгоритма
- •7.6.5. Описание системы
- •7.6.6. Обсуждение проекта
- •7.6.7. Программный код
- •7.6.8. Некоторые комментарии
- •7.7. Электронная версия игры в «15»
- •7.7.1. Описание проекта
- •7.7.2. Системы hcs12 используемые в проекте
- •7.7.3. Основы теории
- •7.7.4. Схемное решение, структура программы и блок-схема алгоритма
- •7.7.5. О компонентах системы
- •7.7.6. Программный код
- •7.7.7. Некоторые комментарии
- •7.8. Программирование резидентного Flash пзу микроконтроллера b32 в составе платы отладки mc68hc912b32evb
- •7.9. Заключение по главе 7
- •7.10. Что еще прочитать?
- •7.11. Вопросы и задания Основные
- •Более сложные
- •Исследовательские
- •Глава 8 операционные системы реального времени
- •8.1. Рассказ: официант — «живая» операционная система реального времени
- •8.2. Что является целью осрв?
- •Вопросы для самопроверки
- •8.3. Обзор концепций
- •8.3.1. Требования к динамическому распределению ram
- •Вопросы для самопроверки
- •8.3.2. Динамическое распределение памяти
- •8.3.3. Структуры данных
- •8.4. Основные понятия
- •8.4.1. Что такое задача?
- •8.4.2. Управление задачами
- •8.4.3. Компоненты многозадачных систем
- •8.5. Типы операционных систем реального времени
- •8.5.1. Системы с циклическим опросом
- •8.5.2. Циклический опрос с прерываниями
- •8.5.3. Карусельные системы
- •8.5.4. Смешанные системы
- •8.5.5. Системы с управлением по прерыванию
- •8.5.6. Кооперативная многозадачность
- •8.5.7. Многозадачные системы с преимущественным приоритетом
- •8.6. Проблемы осрв
- •8.6.1. Конкуренция Другой рассказ
- •8.6.2. Повторная входимость
- •8.6.3. Межзадачные связи
- •8.6.4. Безопасность, проверка и безотказная работа
- •8.6.5. Главный вопрос
- •8.7. Выполнение операционной системы реального времени
- •8.8. Пример применения: осрв циклического опроса
- •8.8.1. Краткий обзор проекта
- •8.8.2. Пример кода
- •8.8.3. Испытание контроллера усилителя
- •8.9. Другая прикладная программа: цикл опроса с прерываниями
- •8.10. Сложное прикладное устройство: имитатор осрв
- •8.10.1. Краткий обзор проекта
- •8.10.2. Типовой код
- •8.11.Заключение по главе 8
- •8.12. Что еще почитать?
- •8.13. Вопросы и задания Основные
- •Более сложные
- •Исследовательские
- •Глава 9 распределенные сети с интерфейсом msCan
- •9.1. Компьютерные сети
- •9.2. Промышленные сети
- •9.3. Сети с протоколом can
- •9.3.1. Протокол can
- •9.3.2. Модуль контроллера последовательного обмена msCan12
- •Подсистема прерывания контроллера msCan12.
- •9.3.3. Проблемы синхронизации
- •9.3.4. Конфигурирование модуля msCan12 для работы в сети
- •9.4. Различия между контроллерами msCan в составе 68hc12 и hcs12
- •9.5. Пример программирования контроллера msCan Схема включения аппаратных средств для двух отладочных плат Axiom
- •9.6. Контроллер последовательного обмена bdlc
- •9.7. Заключение по главе 9
- •9.8. Что еще почитать?
- •9.9. Вопросы и задания Основные
- •Более сложные
- •Исследовательские
4.16.3. Особенности счетчиков событий
Модуль таймера EST оснащен четырьмя 8-разрядными счетчиками событий (рис. 4.52). Счетчики событий могут быть объединены попарно, тогда они образуют два 16-разрядных счетчика события. Так же, как и каналы захвата, счетчики событий могут работать или в режиме временного хранения, или в режиме очереди (рис. 4.52).
Рис. 4.52. Аппаратные средства счетчика внешних событий в составе таймера ECT
4.16.4. Регистры управления модуля est
На рис. 4.53 приведен формат регистров модуля таймера EST, которые отсутствуют в рассмотренном ранее модуле TIM. Адреса регистров указаны как для МК BE32 семейства 68HC12, так и для микроконтроллеров семейства HCS12. Приведенные адреса можно рассматривать как абсолютный адрес, если в проекте используется настоящий физический адрес начала блока регистров $0000. Если же блок регистров перемещен в другое, виртуальное адресное пространство, то указанные адреса следует рассматривать как смещение адреса регистра относительно адреса начала регистрового блока.
Рис. 4.53. Формат регистров модуля ECT
Регистр управления порядком перезаписи
Регистр управления порядком перезаписи ICOVW (Input Control Overwrite Register) располагается в памяти МК по адресу $00AA/$002A. Формат регистра представлен на рис. 4.53. Регистр содержит восемь битов NOVWn (n — номер канала). Если бит NOVWn = 0, то первый и второй регистры данных канала входного захвата с номером n могут быть автоматически перезаписаны при наступлении очередного события входного захвата. Если же бит NOVWn = 1, то регистры данных канала не могут быть перезаписаны, если они предварительно не были очищены, т.е. считаны под управлением программы.
Регистр управления режимом входного захвата
Регистр управления режимом входного захвата ICSYS (Input Control System Control Register) содержит бит разрешения буферированного режима в каналах BUFEN и бит выбора режима работы буферированных каналов LATQ (временного хранения или очереди). Если бит BUFEN установлен, то работа второго регистра данных и буферного регистра счетчика событий буферированных каналов модуля таймера разрешена. Если бит LATQ равен 1, то буферированные каналы входного захвата работают в режиме временного хранения, при LATQ = 0 эти каналы работают в режиме очереди.
Регистр управления счетчиком задержки
Регистр управления счетчиком задержки DLYCT (Delay Counter Control Register) разрешает вставку регулируемого временного интервала между моментом распознавания детектором события изменения входного сигнала и интерпретацией этого изменения как события входного захвата со всеми последующими действиями аппаратных средств канала таймера. Событие входного захвата будет распознано, если логический уровень сигнала по истечении временной задержки будет противоположен уровню сигнала перед запуском счетчика задержки. Такое решение позволяет повысить устойчивость входов к шумам на фронтах переключения. Длительность задержки определяется битами DLY1:DLY0. При DLY1:DLY0 = 00 задержка не вставляется. При DLY1:DLY0 = 01 задержка равна 256 периодам сигнала P clock системы тактирования, при DLY1:DLY0 = 10 задержка составляет 512 периодов, при DLY1:DLY0 = 11 — 1024 периода того же сигнала.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]