- •Основные понятия и определения микропроцессорной техники: микропроцессор, микропроцессорная система, микроконтроллер. Принципы построения микропроцессорных систем.
- •Архитектура микропроцессора: архитектура со сложной системой команд (cisc-процессоры), архитектура с упрощенной системой команд (risc-процессоры). Принстонская и гарвардская архитектуры.
- •3. Структура микропроцессорной системы и основные режимы ее работы – выполнение основной программы, обслуживание прерываний, прямой доступ к памяти.
- •4. Модуль процессора микропроцессорной системы. Состав модуля – операционный блок, блок управления, интерфейсный блок. Выполняемые функции.
- •5. Модуль памяти мпс. Выполняемые функции. Основные характеристики. Типы микросхем, применяемых для построения постоянной и оперативной памяти микропроцессорных систем.
- •6. Реализация обмена данными между внешними устройствами и микропроцессорной системой (мпс). Модуль ввода/вывода мпс, выполняемые функции, функциональная схема устройства ввода/вывода.
- •7. Понятие о системе команд микропроцессоров. Основные группы команд. Способы адресации операндов в микропроцессорах.
- •Форматы команд
- •Способы адресации операндов и команд
- •Адресация операндов
- •Адресация команд
- •Группы команд микропроцессора
- •8. Классификация и структура микроконтроллеров (мк). Процессорное ядро мк, его основные характеристики.
- •9. Типы памяти микроконтроллеров: память программ, память данных, регистры, внешняя память.
- •Память программ
- •Память данных
- •Регистры мк
- •Внешняя память
- •10. Порты ввода/вывода: назначение, основные типы. Таймеры микроконтроллеров: назначение, внутренняя структура.
- •Таймеры микроконтроллеров
- •12. Интерфейсы микропроцессорных систем, классификация и принципы построения
- •14. Последовательные асинхронные интерфейсы: rs-232, rs-422, rs-485, ирпс (интерфейс радиальный последовательный). Назначение, форматы передачи данных, основные технические характеристики.
- •15. Последовательные синхронные интерфейсы: spi (Synhronous Peripheral Interface), i2c (Inter Integrated Circuit). Назначение, форматы передачи данных, основные технические характеристики.
- •Интерфейсная шина i2c
- •16. Однокристальные микроконтроллеры семейства mcs-51: состав и общая характеристика. Структурная организация: регистры, память данных и программ.
- •17. Однокристальные микроконтроллеры семейства mcs-51: порты ввода/вывода, таймеры/счетчики, последовательный порт, система прерываний. Назначение, основные особенности.
- •18. Работа микроконтроллеров семейства mcs-51 в автономном режиме, способы подключения внешней памяти программ и данных.
- •21. Микроконтроллеры подсемейства pic18: общая характеристика, особенности архитектуры и системы команд.
- •Организация памяти
- •Система прерывания
- •Порты ввода/вывода
- •Генератор тактовых импульсов
- •Система команд pic18
- •Основные этапы разработки микроконтроллерных систем
- •Разработка и автономная отладка аппаратных средств мкс
- •Разработка и отладка программного обеспечения
- •23. Язык Ассемблер для микроконтроллеров семейства mcs-51: назначение, структура полей предложений на языке Ассемблер, директивы Ассемблера.
- •Поля предложения на языке Ассемблер
- •Примеры
- •Директивы Ассемблера
- •Метка Операция Операнды Комментарий
- •Метка Операция Операнды Комментарий
- •Опрос двоичного датчика
- •Ожидание события
- •Формирование временной задержки
- •Формирование управляющих сигналов из мк
- •Защита от дребезга контактов
- •25. Методы ввода информации с клавиатуры для микроконтроллеров семейства mcs-51: виды клавиатур, схема подключения контактов клавиатур к микроконтроллеру, методы опроса клавиатуры.
- •Описание микроконтроллерного устройства
- •Создание исходного файла базовой программы
- •Включение и выключение светодиода. Чтобы подать логическую единицу на вывод rb0 (для включения светодиода) необходимо в нулевой бит регистра portb записать 1:
- •Опрос переключателя. Ниже приведен текст программы, которая по нажатию клавиши sa1 включает светодиод vd1, а при ее отпускании светодиод гаснет.
- •Представление информации в языке Си
- •Операции и выражения в Си
- •Операторы управления вычислительным процессом
- •Функции
21. Микроконтроллеры подсемейства pic18: общая характеристика, особенности архитектуры и системы команд.
Компания Microchip выпускает семейство 8-разрядных микроконтроллеров PIC18, которое идеально подходит для приложений, требующих быстродействия 10-16 MIPS, с объемом памяти программ до 128 Кбайт, корпусах от 18 до 100 выводов.
Семейство PIC18 обладает следующими отличительными чертами:
эффективное кодирование на языке Си;
16-разрядные слова программ;
встроенные АЦП и программируемый генератор;
векторная приоритетная система прерываний (высокий и низкий приоритеты);
Семейство PIC18 имеет МК с аппаратной поддержкой современных интерфейсов:
Интегрированный полноскоростной USB 2.0 с возможностью передачи данных со скоростью до 12 Mбит/сек.
Высокоскоростной последовательный протокол CAN с гарантированной доставкой данных для приложений, требующих высокую надежность и скорость до 1 Мбайт/сек.
Интегрированный Ethernet интерфейс для контроля и управления удаленными объектами, объединенными в общую сеть.
Встроенный драйвер ЖКИ, позволяющий управлять различными типами жидкокристаллических индикаторов с возможностью работы в режиме микропотребления.
Выпускаются МК двух вариантов: PIC18Cxxx и PIC18Fxxx. PIC18C имеют однократно программируемую память программ (OTPROM). PIC18F имеют флэш-память программ (Flash-ROM). Оба этих варианта МК могут быть запрограммированы непосредственно в устройстве с помощью последовательного программирования всего по трем проводам.
Основные особенности семейства PIC18 следующие.
Организация памяти
В PIC18 реализовано 3 типа памяти: память программ, память данных, память данных EEPROM.
Память программ адресуется с помощью 21-разрядного счетчика команд PC, что позволяет иметь адресное пространство 2 Мбайта. Однако, выпускаемые МК имеют объем программной памяти в диапазоне от 16 до 128 Кбайт. В отличие от PIC16, PIC17 память программ PIC18 адресуется побайтно. Команды в памяти занимают 2 байта (однословные) или 4 байта (двухсловные), что редко. Команды имеют только четные адреса, поэтому младший бит PC всегда равен 0. Область памяти выше 2000000h отведена под идентификационные номера, регистры калибровки и конфигурации. При выполнении программы можно прочитать содержимое программной памяти, используя команду TBLRD.
Память данных организована как массив 8-разрядных регистров (регистровый файл), каждый из которых имеет 12-разрядный адрес. Все адресное пространство 4096 байт разделено на 16 банков объемом по 256 байт. Номер адресуемого банка содержится в четырех младших битах регистра выбора банка BSR. Характерной особенностью PIC18 является то, что все регистры специальных функций (РСФ) размещены только в банке 15, причем занимают его старшую (по адресации) половину. В банках 0 – 14 (их количество определяется конкретным типом МК) располагаются регистры общего назначения (РОН).
Чтобы гарантировать быстрый доступ к наиболее часто используемым данным и к РСФ без использования регистра BSR, в PIC18 применено оригинальное решение под условным названием «банк доступа» (Access Bank). В этот банк включены 128 регистра РОН из младшей половины банка 0 и старшая половина регистров из банка 15, т.е. все РСФ. Специальный «бит доступа к памяти» (a = 0) в коде команды показывает, что старшие разряды адреса игнорируются и обращение идет к банку доступа, а содержимое BSR не используется. Глобальные переменные помещаются именно в банк доступа, тем самым существенно повышается производительность работы компиляторов языка Си.
Объем стека в PIC18 существенно расширен и составляет массив из 31 ячейки памяти по 21 биту в каждой. Также добавлены команды непосредственной работы со стеком PUSH и POP, которые позволяют программно сохранять в стеке оперативные данные. Очень полезной архитектурной особенностью PIC18 является наличие теневого «быстрого» стека. Этот стек используется подпрограммой обработки прерывания высокого уровня для запоминания содержимого регистров STATUS, WREG, BSR. Если прерывания не используются, то теневой стек можно использовать для сохранения регистров STATUS, WREG, BSR при вызове подпрограммы.