- •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
Система прерывания
Система прерывания в PIC18 имеет векторную приоритетную структуру. Вектор 000008h соответствует прерыванию с высоким приоритетом, вектор 000018h – с низким приоритетом. Каждому источнику прерывания соответствуют три бита (разрешение, флаг и бит назначения высокого или низкого приоритета). Для прерывания низкого уровня необходимо сохранять содержимое регистров STATUS, WREG и BSR, так как теневой стек автоматически используется только для обработки прерывания высокого уровня.
Порты ввода/вывода
В порты ввода/вывода добавлены регистры-защелки. В результате повысилась предсказуемость результата работы некоторых команд. При выполнении операции чтение/изменение/запись данные при чтении берутся из регистра-защелки. Результат записывается туда же. Выходной сигнал поступает из регистра-защелки через буферный усилитель на вывод МК. Состояние вывода может быть прочитано командой чтения, хотя уровень выходного сигнала на выводе реально зависит от величины нагрузки.
Генератор тактовых импульсов
Новым устройством узла тактового генератора является схема умножения частоты кварцевого резонатора на 4. При использовании резонатора на 10 МГц внутренняя тактовая частота достигает 40 МГц. Эту функцию удобно использовать для уменьшения электромагнитного излучения при сохранении высокой скорости выполнения программы.
Для устройств с батарейным питанием важна способность PIC18 переключать системную тактовую частоту с основного тактового генератора на альтернативный низкочастотный. Обычно в качестве низкочастотного генератора выбирают таймер реального времени Т1 на 32 кГц. Системная частота переключается специальным битом в регистре управления тактовым генератором.
Система команд pic18
Набор команд состоит из 75-ти 16-разрядных команд (одно слово) и четырех 32-разрядных команд (два слова). Из двух слов состоят команды MOVFF, CALL, GOTO, LFSR. Большинство команд в PIC18 такие же, как и в PIC16, но есть и новые, а также некоторые различия.
Одной из особенностью команд, в которых используются регистры, является наличие бита доступа к памяти. Поэтому операнды в таких командах в общем случае записываются в виде:
MNEMONIC f, d, a ,
где обозначено: MNEMONIC – мнемокод команды; f – адрес (или имя) регистра; d – бит размещения результата (d=0 – результат в рабочем регистре WREG, d=1 – результат в регистре f); a – бит доступа к памяти (a=0 – обращение к банку доступа, содержимое регистра BSR игнорируется, a=1 – обращение к памяти данных с учетом регистра BSR).
Например: INCF 05h, 0, 0 - инкремент регистра с адресом 05h, результат поместить в WREG, использовать банк доступа.
Кроме того, появились команды условных переходов, в которых условия – это флаги (признаки результатов операций), находящиеся в регистре STATUS. Это упрощает процесс программирования и сокращает длину команд перехода.
В PIC18 значительно улучшена организация чтения табличных данных из памяти программ, а также появилась возможность записи во флэш-память. Для этой цели используются специальные регистры-указатели TBLPTR (указывает на ячейку памяти) и TABLAT (содержит считываемый или записываемый байт данных). Две команды TBLRD (чтение из памяти программ) и TBLWT (запись в память программ) позволяют читать по два байта из каждой отведенной под команду ячейки памяти, а также записывать в них. Команды можно использовать с различными режимами автоматической индексации.
22. Общие принципы и основные этапы разработки микроконтроллерных систем. Разработка и отладка аппаратных средств и программного обеспечения. Методы совместной отладки аппаратных и программных средств.
Микропроцессорные системы можно условно разделить на два основных класса: универсальные, которые используются для решения широкого круга задач обработки информации, и управляющие, которые специализируются на решение задач управления различными процессами и объектами. Типичным примером универсальных МПС являются персональные компьютеры, которые применяются в самых различных сферах деятельности. Управляющие МПС в настоящее время выпускаются, в основном, на основе микроконтроллеров, что позволяет значительно упростить и удешевить такие системы. В технической литературе их обычно именуют микроконтроллерными системами (МКС).