- •Программируемые цифровые устройства (часть 1) содержание
- •1 Микропроцессор. Основные сведения
- •Основные характеристики мп
- •1.2 Архитектура микропроцессора. Основные понятия
- •1.2.2 Состав типичного микроконтроллера
- •1.3 Структура мп устройства.
- •1.3.1 Мп с микропрограммным управлением (микропрограммируемая архитектура)
- •Структурная схема устройства микропрограммного управления
- •Структура микро эвм с микропрограммным управлением
- •1.4 Запоминающие устройства.
- •1.4.1 Оперативное запоминающее устройство
- •Статическое озу на биполярных и полевых транзисторах
- •1.4.2 Постоянные зу
- •Однократно программируемое пзу
- •1.5 Команды, форматы команд, система команд
- •1.6 Принцип работы микропроцессора.
- •1.6.1 Модель программирования микропроцессора.
- •1.7 Способы адресации
- •1.8 Основы программирования. Ассемблер.
- •1.9 Организация передачи информации в мпс. Интерфейс.
- •2 Архитектура 8- разрядных микроконтроллеров.
- •2.1 Последовательные интерфейсы микропроцессорных систем
- •2.1.1 Последовательный интерфейс rs-232c
- •2.1.2 Шина 1-Wire
- •Формат команды 1-Wire протокола
- •2.1.3 Интерфейс can4
- •Топология сети can.
- •Data frame стандарта can 2.0a.
- •Побитовый арбитраж на шине can.
- •2.2 Организация портов ввода/вывода
- •2.3 Таймеры и процессоры событий
- •2.4 Ввод/вывод аналоговых сигналов
- •Структурная схема типового модуля ацп
- •Цап на основе таймера в режиме шим
- •2.5 Контроллеры последовательного ввода/вывода
- •2.5.1 Модуль последовательного обмена uart
- •Упрощенная структура модуля uart.
- •2.5.2 Последовательный периферийный интерфейс spi
- •2.5.3 Синхронный последовательный интерфейс i2c
- •Временные диаграммы шины i2c
- •Взаимосинхронизация на шине i2c
- •2.6 Минимизация потребления энергии
- •2.7 Повышение надежности работы мк
- •2.7.1 Мониторинг напряжения питания мк
- •Временные диаграммы работы схемы por
- •Переход мк в состояние сброса по сигналам схемы por и модуля пониженного напряжения питания
- •2.7.2 Сторожевой таймер
- •Структурная схема сторожевого таймера
- •Принцип действия сторожевого таймера
- •3 Периферийные устройства
- •3.1 Генератор и схема начального сброса
- •3.2 Кнопки и датчики
- •3.3 Подключение светодиодных индикаторов
- •3.4 Подключение жидкокристаллических индикаторов
- •3.5 Комбинированное использование портов
- •3.6 Подключение реле и электромагнитных исполнительных устройств
- •3.7 Подключение мк к компьютеру через последовательный порт
- •3.8 Подключение интегрального датчика температуры с интерфейсом 1- Wire
- •4 Микроконтроллеры с архитектурой mcs-51
- •4.1 Особенности архитектуры mcs-51
- •4.2 Структура микроконтроллеров mcs-51
- •4.2.1 Внутренняя структура mcs-51
- •Структура микроконтроллера mcs-51
- •4.2.2 Организация памяти и программно доступные ресурсы
- •Организация памяти в микроконтроллерах семейства 8051
- •4.2.3 Система команд и методы адресации
- •4.3 Современные мк с архитектурой mcs-51
- •5 Микроконтроллеры с risc- архитектурой
- •5.2 Однокристальные risc- контроллеры avr
- •5.2.1 Способы адресации в микроконтроллерах avr
- •5.3 Микроконтроллеры семейства msp430
- •5.3.1 Архитектура
- •5.3.2 Система тактирования
- •5.3.3 Встроенная эмуляция
- •5.3.4 Адресное пространство
- •5.4 Сравнение микроконтроллеров различных семейств
- •6 Разработка систем на бис программируемых цифровых устройств
- •6.1 Основы проектирования систем на микроконтроллерах и плис
- •6.2 Технология разработки микропроцессорных контроллеров
- •6.2.1 Основные этапы цикла разработки микропроцессорного контроллера
- •Литература
4.2 Структура микроконтроллеров mcs-51
4.2.1 Внутренняя структура mcs-51
На рис. приведена внутренняя структура микроконтроллера Intel 8051. Она включает следующий набор функциональных модулей:
8-разрядное АЛ У с аппаратной реализацией операций типа умножение;
внутренние память программ и ОЗУ данных;
четыре универсальных параллельных 8-разрядных порта ввода/вывода с возможностью реализации альтернативных функций;
два 16-разрядных программируемых счетчика/таймера;
дуплексный последовательный порт.
Структура микроконтроллера mcs-51
Этот набор аппаратных средств и реализуемых функций делают микроконтроллеры семейства 8051 эффективным средством сбора, предобработки информации и управления объектами.
Функции выводов микроконтроллеров MCS-51.
Port 0. Двунаправленный программируемый 8-разрядный параллельный порт ввода/вывода с возможностью установки в высокоимпедансное состояние. При работе в качестве выходов каждая линия обеспечивает нагрузочную способность, равную 8 входам маломощной серии TTL. При обращении микроконтроллера к внешней памяти программ или данных порт работает в режиме мультиплексирования младшего байта адреса и 8- разрядной шины данных. При записи в разряд регистра порта Р0 логической "1" соответствующая линия порта переходит в режим высокоимпедансного входа. Для работы в режиме порта ввода/вывода необходимо внешнее подтягивание каждой линии порта к уровню логической "1".
Port 1. Двунаправленный 8-разрядный параллельный порт ввода/вывода. При работе в качестве выходов каждая линия обеспечивает нагрузочную способность, равную 4 входам маломощной серии TTL. При записи в разряд регистра порта P1 логической, "1" соответствующая линия порта переходит в режим высокоимпедансного входа со слабым подтягиванием сигнала к уровню логической "1".
Port 2. Двунаправленный 8-разрядный параллельный порт ввода/вывода. При работе в качестве выходов каждая линия обеспечивает нагрузочную способность, равную 4 входам маломощной серии TTL. При записи в разряд регистра порта Р2 логической "1" соответствующая линия переходит в режим высокоимпедансного входа со слабым подтягиванием сигнала к уровню логической "1". При обращении микроконтроллера к внешней памяти программ или данных с использованием 16-разрядного адреса (команды MOVX @DPTR) через порт Р2 выдается старший байт адреса. При обращении микроконтроллера к внешней памяти данных с использованием 8-разрядного адреса (команды MOVX@Ri) на выводы порта Р2 выдается содержимое регистра специальных функций Р2.
Port 3. Двунаправленный 8-разрядный параллельный порт ввода/вывода. При работе в качестве выходов каждая линия обеспечивает нагрузочную способность, равную 4 входам маломощной серии TTL. При записи в разряд регистра порта РЗ логической "1" соответствующая линия порта переходит в режим высокоимпедансного входа со слабым подтягиванием сигнала к уровню логической "1".
Выводы порта РЗ могут выполнять альтернативные функции:
Р3.0 – RxD - вход приемника последовательного порта;
Р3.1 – TxD - выход передатчика последовательного порта
Р3.2 – INTO - вход внешнего прерывания 0
Р3.3 – INT1 - вход внешнего прерывания 1
Р3.4 – Т0 - внешний вход таймера/счетчика 0
Р3.5 – Т1 - внешний вход таймера/счетчика 1
Р3.6 – WR# - сигнал разрешения записи во внешнюю память данных
Р3.7 – RD# - сигнал разрешения чтения из внешней памяти данных
RST. Вход инициализации – внешний сброс. Высокий уровень на этом входе в течении двух машинных тактов запускает процесс инициализации микроконтроллера.
ALE. Активное значение сигнала на выходе разрешает фиксацию младшего байта адреса при обращениях к внешней памяти. Этот вывод имеет альтернативную функцию PROG#. При программировании внутренней памяти на него подается стробирующий сигнал.
PSEN#. Активное значение сигнала на этом выходе разрешает чтение из внешней памяти программ.
ЕА#. Сигнал на этом входе переключает источник кода при обращении к младшим 4 Кбайтам памяти программ. При ЕА = 0 и диапазоне адресов 0000Н…FFFFH микроконтроллер 8051 выполняет цикл обращения к внешней памяти программ;, при ЕА = 1 обращение по одному из этих адресов приводит к чтению кода из внутренней памяти.
XTAL1. Вход инвертирующего усилителя для синхрогенератора.
XTAL2. Выход инвертирующего усилителя для синхрогенератора.
Vdd. Напряжение питания (+5 В).
Vss. Земля.