5.2.7 Масштабирование

При вводе и выводе информации возникает задача согласования диапазонов представления чисел в МП и в аппаратуре связи контроллера с объектом управления. Эта задача называется масштабированием и сводится к операции умножения числа на некоторую константу К.

Масштабирование двоичных кодов, вводимых с цифровых датчиков для последующей обработки в МП или выводимых из МП на станок, можно выполнить с применением стандартных подпрограмм умножения и деления. Тем не менее более эффективным может оказаться способ умножения числа на константу путем сдвига (по быстродействию и требуемому объему памяти программы).

Способ основан на том, что сдвиг двоичного кода числа на один бит влево (в сторону старших бит) эквивалентен его умножению на 2, а сдвиг на один бит вправо - делению на 2.

Пример. Необходимо двоичный код X, полученный от цифрового датчика, умножить на константу К=2,5. Результат масштабирования числа может быть получен в соответствии с выражением Х х 2,5 = Х х 2 + Х/2, т.е. путем суммирования сдвинутых влево и вправо двоич­ных кодов числа X.

STC		; сброс признака переноса
CMC
IN	01H	; ввод Х из порта 1
MOV	B,A	; создание копии Х в регистре В
RAR		; сдвиг вправо
MOV	C,A	; создание копии Х/2 в регистре С
MOV	А, В
RAL		; сдвиг влево
ADD	С	; формирование результата в А

Пример. Требуется сформированное в аккумуляторе МП УС Y умножить на К=17. Операция умножения заменяется (Y х 17 = Y х 16 + Y) четырьмя операциями сдвига и сложением.

STC		; сброс признака переноса
CMC
MOV	В, А	; создание копии Y в регистре В
RAL
RAL
RAL
RAL
ADD	В	; результат в А

Рассмотренные примеры программ для упрощения составлены в предположении, что при умножении не происходит переполнение од­ного байта (результат < 255).

5.2.8 Программная реализация функций времени

Рисунок 57 – Схема алгоритма временной задержки

Формирование временной задержки малой длительности. Применяется метод программ­ных циклов, при котором в ра­бочий регистр блока регистров общего назначения загружается число, которое затем в каждом проходе цикла уменьшается на 1. Процедура продолжается до тех пор, пока содержимое рабо­чего регистра не станет равным О, что интерпретируется про­граммой как момент выхода из программного цикла. Время за­держки при этом определяется величиной числа, загруженного в рабочий регистр, и временем выполнения команд, образую­щих программный цикл. На рисунке 57 представлена БСА такой программы. Программа имеет символическое имя TIME и в случае вызова ее основной УП по команде CALL TIME должна завершаться командой возврата RET.

Пример. В программе, управляющей работой контроллера, про­цессор которого работает с тактовой частотой 2 МГц (период - 500 нс), необходимо реализовать временную задержку 100 мс. Фрагмент про­граммы необходимо оформить в виде подпрограммы, так как предпо­лагается, что основная УП производила к ней многократные обраще­ния для формирования выходных импульсных сигналов, длительность которых кратна величине 100 мс.

Текст программы (рис. 57) будет выглядеть следующим обра­зом:

TIME:	MVI	В, Х	; Загрузка в регистр В числа Х
COUNT:	PCR	В	; Уменьшение на 1 содержимого В
	JNZ	COUNT	; Цикл, если В = О
	RET		; Возврат в основную программу,
			; Если В = О

Для получения требуемой временной задержки определяется величина числа X, загружаемого в рабочий регистр В. Определение Х производится на основе расчета времени выполнения команд, образующих подпрограмму. Необходимо учитывать, что команды MVI В X и RET выполняются однократно, а число повторений команд DCR В и JNZ COUNT равно числу X, загружаемому в регистр В. Обращение к подпрограмме временной задержки осуществляется по команде CALL TIME, время исполнения которой также необходимо учитывать при подсчете временной задержки. В описании команд МП 580ИК80 указывается, за сколько тактов основной частоты синхронизации исполняется каждая команда МП. Имея эти данные, запишем:

CALL	TIME	- 17 тактов	- 8,5 мкс
MVI	B,X	- 7 тактов	- 3,5 мкс
DCR	В	- 5 тактов	- 2,5 мкс
JNZ	COUNT	- 10 тактов	- 5,0 мкс
RET		- 10 тактов	- 5,0 мкс

Таким образом, однократно исполняемые команды в этой подпрограмме требуют 17 мкс (8,5 + 3,5 + 5,0). Следовательно, для получения требуемой задержки в 100 мкс необходимо выполнять команды DCR В и JNZ COUNT столько раз, чтобы время их исполнения составило 83 мкс (100-17), но время исполнения этой пары команд составляет 7,5 мкс (2,5 + 5,0). Поэтому, если принять, что Х=10, то возможно получение временной задержки 7,5 мкс, а недостающие 8 мкс можно получить четырехкратным использованием команды пустой операции NOP, время исполнения которой равно 2 мкс. На основании вышеизложенного запишем текст подпрограммы TIME:

TIME:	MVI	B, 10	; загрузка в регистр В числа 10
COUNT:	DCR	В	; декремент регистра В
	JNZ	COUNT	; цикл, если В = О
	NOP		; четыре пустых операции
	NOP		; для точной поднастройки 37
	NOP		; времени
	NOP		; задержки
	RET		; возврат в основную программу

Формирование временной задержки равно 1 с. Формирование длительных задержек (с, мин и т.д.) при частоте синхронизации МП, равной 2 МГц, с использованием этого процесса невозможно, так как максимальной емкости регистровой пары (FFFFH) не хватает и для 1 с. Сформировать большую задержку можно с использованием метода вложенных циклов так, как представлено на БСА (рис. 58), а текст программы будет иметь следующий вид:

ONESEC:	MVI	В, OFFH	; счетчик внешних циклов
L1:	MVI	С, OFBH	; счетчик внутренних циклов
L2:	NOP		; точная
	NOP		; подгонка
	NOP		; времени
	NOP		; внутреннего цикла
	DCR	С	; декремент счетчика внутреннего цикла
	JNZ	L2	; внутренний цикл, если С = О
	DCR	B	; декремент счетчика временных циклов
	JNZ	L1	; внешний цикл, если В = О

Рисунок 58 – Схема алгоритма временной задержки, равной 1 с

Для получения задержки, равной 1 мин, основная УП может 60 раз осуществить вызов подпрограммы ONESEC. Для этого число 60 загружается в регистр, например D, который выполняет функции декрементного счетчика секунд и после каждого прогона подпрограмм ONESEK его содержимое уменьшается на 1.

Недостаток длительной задержки в том, что во время подсчета временных интервалов МП не выполняет другой работы и устройство может не отреагировать на быстроменяющиеся процессы в объекте управления.