1.Порти вводу-виводу МК-структура,ініціалізація,характеристики,приклади застосування

Всі порти введення-виведення (ПВВ) AVR-мікроконтроллерів працюють за принципом чтение- модифікація-запис при використанні їх як порти універсального введення-виводу. Це означає, що зміна напряму вводу-виводу одній лінії порту командами SBI і CBI буде відбувається без помилкових змін напряму введення-виведення інших ліній порту. Данепоширюється також і на зміну логічного рівня (якщо лінія порту налагоджена на вивід) або на включение/отключение підтягуючих резисторів (якщо лінія налаштована на введення). Кожен вихідний буфер має симетричну характеристику управління з високим впадаючим і витікаючим вихідними струмами. Вихідний драйвер володіє здатністю навантаження яка дозволяє безпосередньо управляти світлодіодними індикаторами. До всіх ліній портів може бути підключений індивідуальний що вибірковий підтягує до плюса живленнярезистор, опір якого не залежить від напруги живлення. На всіх лініях ПВВ встановлені захисні діоди, які підключені до VCC і Загальному (GND). Детальний перелік параметрів ПВВ приведений в розділі "Електричні характеристики". Заслання на регістри і біти регістрів в даному розділі даны в загальній формі. При цьому символ “x” замінює найменування ПВВ, а символ “n” замінює номер розряду ПВВ. Проте при складанні програми необхідно використовувати точну форму запису. Наприклад, PORTB3 розряд, що означає, 3 порти B, в даному документі записується як PORTxn. Адреси фізичних регістрів вводу-виводу і розподіл їх розрядів приведені в розділі “Опис регістрів портів введення-виводу". Для кожного порту вводу-виводу в пам'яті вводу-виводу зарезервовано три комірка : одна під регістр даних - PORTx, інша під регістр напряму даних - DDRx і третя під стан входів порту - PINx. Вічко, що зберігає перебування на входах портів, доступне лише для читання, а регістри даних і напряму даних мають двонаправлений доступ. Крім того, установка біта виключення підтягуючих резисторів PUD регістра SFIOR відключає функцію підтягування на всіх виводах всіх портів.

2.Поняття про переривання.Джерела переривання мк.Налаштування програми обробки переривання.Зовнішні переривання. Система пріоритетних переривань.

Переривання (англ. interrupt) — сигнал, що повідомляє процесор про настання якої-небудь події. При цьому виконання поточної послідовності команд призупиняється і керування передається обробнику переривання, який реагує на подію та обслуговує її, після чого повертає управління в перерваний код.^[1]

Залежно від джерела виникнення сигналу переривання поділяються на:

• Асинхронні або зовнішні (апаратні) — події, які створені зовнішніми джерелами (наприклад, периферійними пристроями) та можуть відбутися в довільний момент: сигнал від таймера, мережевої карти або дискового накопичувача, натискання клавіш клавіатури, рух миші;

• Синхронні або внутрішні — події в самому процесорі як результат порушення якихось умов при виконанні машинного коду: поділ на нуль або переповнення, звернення до неприпустимих адрес або неприпустимий код операції;

• Програмні (частковий випадок внутрішнього переривання) — ініціюються виконанням спеціальної інструкції в коді програми. Програмні переривання, як правило використовуються для звернення до функцій вбудованого програмного забезпечення (firmware), драйверів й операційної системи.

Джерела переривання МК PIC16F628A

1)Помилка ділення

2)Прокроковий режим

3)Однобайтова команда(INT3)

4) INT0

5) INTn

3.Система команд мікроконтролерів avr.Система команд. Типові алгоритми застосування команд.Основи асемблер для типових задач керування портами ввода/вивода.

Залежно від кількості використовуваних кодів операцій системи команд МК можна розділити на дві групи: CISC і RISC. Термін CISC означає складну систему команд і є абревіатурою англійського визначення Complex Instruction Set Computer. Аналогічно термін RISC означає скорочену систему команд і від англійського Reduce Instruction Set Computer. Систему команд МК 8051 можна зарахувати до типу CISC. Проте, не дивлячись на широку поширеність цих понять, слід визнати, які самі назви не відбивають головного різницю між системами команд CISC і RISC. Основна ідея RISC архітектури – це ретельний добір таких комбінацій кодів операцій, які можна було здійснити за такт тактового генератора. Основний виграш від такої підходу – різке спрощення апаратної реалізації ЦП і можливість значно підвищити його производительность

Вочевидь, що загалом разі однієї команді CISC відповідає кілька команд RISC. Проте зазвичай виграш від підвищення швидкодії в рамках RISC перекриває втрати від менш ефективну систему команд, що призводить до більш високу ефективність RISC систем загалом порівнянню з CISC.

Однак на цей час межа між CISC і RISC архітектурою стрімко стирається. Наприклад, МК сімейства AVR фірми Atmel мають систему команд з 120 інструкцій, що він відповідає типу CISC. Проте більшість їх виконується за такт, що є ознакою RISC архітектури. Сьогодні прийнято вважати, що ознакою RISC архітектури є виконання команд за такт тактового генератора. Кількість команд саме собою значення не имеет.

Перед тим, як приступити до розгляду системи команд, давайте пригадаємо деякі основні архітектурні особливості мікроконтролера.

Отже, мікроконтролер має своєму складі 32 регістра. Перша їх половина (R0-R15) не може бути використана в операціях з безпосереднім операндом. У другій половині є специфічні регістрові пари, які можуть використовуватися в операціях пересилання даних між регістрами й пам'яттю і деяких інших дій (X, Y і Z). Зауважимо до того ж, що "можливості" цих реєстрових пар різні!

Крім регістрів, мікроконтролер може мати пам'ять даних (ОЗП), звернення до якої здійснюється за допомогою реєстрових пар (індексна адресація) або вказівкою 16-ти розрядної адреси. Мікроконтролер може тільки прочитати пам'ять даних в регістр або записати туди з регістра, ніякі арифметичні або логічні операції з пам'яттю даних неможливі.

Ну і останнє - периферія, або регістри вводу-виводу (I / O). Можна прочитати дані з I / O в регістр загального призначення і записати з регістра загального призначення в I / O. Крім цього, у частини регістрів вводу-виводу, а точніше - у тих, чия адреса не перевищує 0x1F, можлива установка окремих біт в стан 0 або 1.

Операнди команд будемо позначати наступним (стандартним) способом:

Rd регістр - приймач, місце, куди зберігається результат виконання команди

Rs регістр - джерело в двухоперандних командах. Його значення після виконання команди не змінюється.

I / O регістр вводу-виводу, або периферія. Це порти, таймери і т.д.

K 8-ми розрядна константа в операціях зі "старшими" регістрами загального призначення (R16-R31)

b Номер біта в операціях з регістрами введення-виведення

A 16-ти розрядний адреса при роботі з пам'яттю даних

q 6-ти розрядне зміщення при роботі з пам'яттю даних

X Реєстрова пара X. Складається їх регістрів XL (R26) і XH (R27)

Y Реєстрова пара Y. Складається їх регістрів YL (R28) і YH (R29)

Z Реєстрова пара Z. Складається їх регістрів ZL (R30) і ZH (R31)

Переваги, недоліки та особливості застосування

До достоїнств систем з цифровими керуючими обчислювача в порівнянні з аналоговими і релейного керуючими системами можна віднести:

можливість реалізації різноманітних алгоритмів управління без зміни апаратури керуючого блоку;

широкий частотний діапазон оброблюваних і формуються сигналів;

зниження маси і габаритів керуючого блоку;

підвищення надійності апаратури, зручність резервування;

можливість ефективного діагностування як керуючого обчислювача, так і аналогових пристроїв, підключених до нього;

реконфигурации алгоритмів управління та керуючої апаратури при відмовах, можливість адаптивного та інтелектуального управління;

відсутність «плаваючого» зміни параметрів елементів, що становлять обчислювач (т.зв. дрейфу параметрів);

реалізація тільки на цифрових мікросхемах.

Однак системи керування з цифровими керуючими пристроями не вільна від недоліків , до яких можна віднести:

необхідність введення до складу системи блоків узгодження аналогових і цифрових пристроїв - АЦ - і ЦА - перетворювачів;

зміна динамічних властивостей системи з цифровим регулятором у порівнянні з аналоговою системою і, як наслідок, неможливість прямого переносу алгоритмів, розроблених для аналогових контурів управління, в цифрову систему;

поява затримки у виробленні сигналів для виконавчих пристроїв за рахунок часу, затрачуваного на аналого-цифрове перетворення й обчислювальної затримки на реалізацію алгоритмів;

точність обробки інформації обмежується розрядність представлення даних, розрядність і швидкодією обчислювача;

Ввод/вывод данных

Основний інтерфейс між МК зовнішніми пристроями реалізується через паралельні порти ввода/вывода. Багато МК висновки цих портів служать також і виконання інших функцій, наприклад послідовного чи аналогового ввода/вывода.

Багато МК окремі висновки портів можна запрограмувати на введення або виведення даних. Слід звернути особливу увагу те що, при введення даних зчитується значення сигналу, що надходить зовнішній висновок, а чи не вміст триггера даних. Якщо зовнішнього висновку підключені висновки інших пристроїв, вони можуть встановити свій рівень вихідного сигналу, який буде лічений замість очікуваного значення даних, записаних в тригер. У деяких МК є можливість вибору між читанням даних, встановлених не вдома триггера чи зовнішньому выводе.

Коли на шину необхідно вивести «0» чи «1», то спочатку записують відповідне значення в тригер даних, та був з допомогою триггера управління не вдома встановлюється необхідний рівень потенціалу. Тригер управління дозволяє висновок даних на шину. У середовищі сучасних МК забезпечується індивідуальний доступом до триггерам даних, і управління з допомогу адресної шины.

Зовнішній висновок може статися використаний подачі запиту переривання. Це зазвичай реалізується, коли висновок працює у режимі ввода.

Найпоширеніший вид зв'язок між різними электронно- обчислювальними системами – це послідовний обмін. І тут байт даних передається по єдиному дроту біт за битому із забезпеченням синхронізації між приймачем і джерелом даних. Очевидне перевагу послідовної передачі у тому, що вона потребує невеликого кількості ліній связи.

Існує безліч стандартних послідовних протоколів передачі даних. У деяких МК ці протоколи реалізуються внутрішніми схемами, розміщеними на кристалі, що дозволять спростити розробку різних приложений.