2.6. Основні внутрішні периферійні пристрої мікроконтролера

М ікроконтролери, як правило, мають достатньо великий набір внутрішніх периферійних пристроїв (ПП). В загальному випадку структура ПП має вигляд, що наведений на рис.2.5. Програмування – завдання режимів роботи ПП визначається відповідними бітами в керуючому регістрі. Для цього до нього записується відповідний байт. Виконання приписаної функції або зовнішня подія призводить, як правило, до настанови (скидання) прапора переривання. Докладніше розглянемо основні типи ПП, що входять до складу контролерів PIC16F87Х.

1. Універсальні порти вводу-виводу.

М ікроконтролери PIC16F87Х мають декілька вбудованих апаратно портів: PORTA, PORTВ, PORTС з побітовим індивідуальним програмуванням на введення або на виведення (рис.2.6). Програмування порту здійснюється керуючими регістрами TRIS (TRISA, TRISВ, TRISС, ...). Якщо біт регістру TRIS має значення одиниця, то відповідна лінія буде встановлюватися на введення. Нуль перемикає лінію порту на виведення і водночас виводить на неї вміст відповідного буферного регістра (PORT). Вхідні сигнали на деяких лініях можуть ініціювати переривання (PB0 – вхід зовнішнього запиту переривання INT, входи PB4 – PB7 можуть генерувати переривання за перепадом сигналу з «0» в «1» або навпаки).

При ініціалізації системи МП повинен спочатку запрограмувати порт, а після цього здійснювати при необхідності обмін з зовнішніми приладами. Процедура обміну реалізується відповідною підпрограмою.

2. Набір таймерів.

Це вузли, що дозволяють здійснювати відлік певних (заданих) інтервалів часу або вести підрахунок деяких подій (імпульсів). Мікроконтролери мають набір з декількох восьми- і шістнідцятирозрядних таймерів/лічильників (TMR).

Восьмирозрядний таймер (TMR0). Структура TMR0 наведена на рис.2.7 і містить в собі:

- комутатор (мультиплексор) – К, за допомогою якого можна вибрати в якості тактового сигналу внутрішній тактовий генератор (Fтг/4) для формування часових затримок або зовнішнє джерело імпульсів (підрахунок зовнішніх подій);

- попередній дільник частоти (ПД) зі змінним коефіцієнтом ділення (Кпд від 1:1 до 1:256), що дозволяє рахувати або кожний імпульс, або кожний другий (4, 8 и т.п. до 256) імпульси;

- власне таймер - восьмирозрядний двійковий лічильник, стан якого фіксується у регістрі TMR0. Процесор може зчитувати стан TMR0 або записувати в нього будь-який байт (для попереднього встановлення);

- керуючий регістр OPTION крім бітів, що керують іншими пристроями, містить і біти керування TMR0. Загальна структура регістру OPTION (по бітам):

7	6	5	4	3	2	1	0
- RBPU	INTEDG	TOCS	TOSE	PSA	PS2	PS1	PS0

Біти, що відносяться до керування TMR0:

TOCS - вибір тактового сигналу (TOCS=1 – зовнішній з виводу TOCК1, TOCS=0 - внутрішній тактовий сигнал Fтг/4);

TOSE – вибір фронту прирощення при зовнішньому тактовому сигналі (TOSE=1 за заднім фронтом - перепад з 1 в 0, TOSE=0 – за переднім);

PSA – вибір засобу підключення попереднього дільника частоти (PSA = 1 – дільник підключено перед вартовим таймером WDT, PSA = 0 – дільник підключено перед TMR0);

PS2, PS1, PS0 – настанова коефіцієнту ділення дільника (від 1: 1 до 1:256).

При переповненні лічильника, тобто при переході від числа 255 (11111111В) в 0 у регістрі INTCON (керуючий регістр переривань) встановлюється прапор (біт) T0IF.

Таким чином, за допомогою таймера можна створити часову затримку тривалістю t:

t =τ_ТГ· К_ПД· (256 – N₀),

де: τ_ТΓ - період імпульсів тактового генератора (1мкс),

К_ПД - коефіцієнт ділення дільника,

N₀ – число, заздалегідь внесене до регістру TMR0 (з нього починається відлік – це дає змогу регулювати час затримки).

Максимальне значення t_МАХ = 10^-6· 256· 256=65536· 10^-6с.

Ш істнадцятирозрядий таймер (TMR1). Структура TMR1 (рис.2.8) подібна TMR0. Шістнадцятирозрядний двійковий лічильник (від 0 до 65535 - 0FFFFH) має два регістри: TMR1H і TMR1L. В них містяться відповідно старший і молодший байти стану лічильника. До основних бітів регістру T1CON, що визначають настройку таймера, відносяться:

- вибір коефіцієнта ділення Кпд - задається бітами 5-4;

- вибір джерела тактового сигналу - задається бітом 1;

- вмикання таймера - визначається бітом 0 (біт 0=1 – включений, біт 0=0 - вимкнутий).

Структуру модуля TMR1 доповнюють два регістри CCPRIH, CCPRIL і вузол порозрядного порівняння їхнього вмісту з вмістом регістрів TMR1H, TMR1L.

При збігу вузол порівняння генерує прапор переривання CCP1IF у регістрі PIR1. Це в порівнянні з TMR0 дозволяє реалізувати додаткову функцію рахунку до досягнення заданого значення.

Модуль аналогово-цифрового перетворювача. Модуль 10 - розрядного АЦП через комутатор обслуговує до 8 аналогових входів. Структура модуля АЦП наведена на рис.2.9. Основу модуля складає власне аналогово-цифровий перетворювач. Вхідний сигнал із зовнішніх виводів AN0 - ANi вибирається за допомогою комутатора MUX.

Результат перетворення зберігається у регістрах ADRESH, ADRESL, де розміщуються відповідно старший і молодший байти результату. Настройка і керування АЦП здійснюється у відповідності з вмістом регістрів ADCON0 і ADCON1. Через них МП запускає цикл перетворення. По завершенні перетворення генерується прапор переривання ADIF.

У розглянутому мікроконтролері є також і інші вбудовані апаратні модулі, що в даному навчальному посібнику не розглядаються.

Інформація щодо використання периферійних модулів наведена у відповідній документації з застосування конкретного типу мікроконтролера.