- •Вычислительные машины, системы и сети. Микроконтроллеры и микропроцессоры в системах управления
- •Содержание
- •Глава 1. Архитектура семейства mcs51 14
- •Глава 2. Особенности микроконтроллера 80c51gb 46
- •Глава 3. Программирование mk 8051gb 94
- •Глава 4. Язык программирования asm-51 117
- •Глава 5. Язык программирования с-51 139
- •Глава 6. Подготовка программ в интегрированной среде разработки Keil μVision2 187
- •Глава 7. Описание учебного контроллера 204
- •Введение
- •Глава 1. Архитектура семейства mcs51
- •1.1 Общие характеристики
- •1.2 Структурная схема
- •1.4 Организация памяти
- •1.4.1 Память программ (пзу)
- •1.4.2 Память данных (озу)
- •1.4.3 Регистры специальных функций
- •1.4.4 Регистр флагов (psw)
- •1.5 Устройство управления и синхронизации
- •1.6 Организация портов ввода-вывода
- •1.6.1 Общие сведения
- •1.6.2 Альтернативные функции
- •1.7. Таймеры / счетчики микроконтроллеров семейства 8051
- •1.7.1. Структура таймеров-счетчиков
- •1.7.2 Режимы работы таймеров-счетчиков
- •1.8. Последовательный порт
- •1.8.1. Структура последовательного порта
- •1.8.2. Регистр управления/статуса приемопередатчика scon
- •1.8.3. Регистр управления мощностью pcon
- •1.9. Система прерываний
- •1.9.1. Структура системы прерываний
- •1.9.2 Выполнение подпрограммы прерывания
- •Глава 2. Особенности микроконтроллера 80c51gb
- •2.1 Функциональные особенности
- •2.2 Порты I/o p0-p5
- •2.2.1 Функционирование портов ввода-вывода
- •2.2.2 Запись в порт
- •2.3 Особенности системы прерываний 8xc51gb
- •Разрешение/запрещение прерываний
- •Регистр iе
- •Регистр iеа
- •Управление приоритетами прерываний
- •Регистр ip
- •Регистр iрн кристаллов 8xc51gb
- •Регистр ipа кристалла 8xc51gb
- •Регистр iрна кристаллов 8xc51gb
- •Внешние прерывания
- •Регистр exicon
- •2.3. Узел ацп
- •Регистры результатов преобразований ацп
- •Регистр результатов сравнения ацп - асмр
- •Регистр результата сравнения асмр
- •Режим сравнения ацп
- •Режим запуска ацп
- •Режимы входа ацп
- •Использование ацп для меньшего количества каналов
- •Ацп в режиме микропотребления.
- •2.4. Аппаратный сторожевой таймер
- •2.5. Обнаружение сбоя тактового генератора
- •2.6. Матрица программируемых счётчиков рса
- •2.6.1. Структура pca
- •2.6.2. Регистр режима счётчика рса (cmod)
- •2.6.3. Регистр управления счётчика рса (con)
- •Регистр управления рса - ccon
- •Режим 16-битного программного таймера
- •Высокоскоростной выход - hso
- •Режим сторожевого таймера (рис. 2.22)
- •Широтно-импульсный модулятор — pwm (рис.2.23, рис.2.24)
- •2.7. Расширенный последовательный порт
- •2.8. Таймеры/счетчики
- •Таймер 0 и Таймер 1
- •Таймер 2
- •Режимы работы таймера 2
- •Режим захвата
- •Генерирование импульсов
- •Глава 3. Программирование mk 8051gb
- •3.1. Программная модель (рис. 3.1, рис. 3.2)
- •3.2 Типы данных
- •3.3 Способы адресации данных
- •3.4 Система команд
- •3.4.1 Общая характеристика
- •3.4.2 Типы команд
- •3.4.3 Типы операндов
- •3.4.4 Команды пересылки данных микроконтроллера
- •3.4.5 Команды арифметических операций 8051
- •3.4.6 Команды логических операций микроконтроллера 8051
- •3.4.7 Команды операций над битами микроконтроллера 8051
- •3.4.8. Команды передачи управления микроконтроллера 8051
- •3.5 Отладка программ
- •Глава 4. Язык программирования asm-51
- •4.2 Запись текста программы
- •4.3 Алфавит языка.
- •4.4 Идентификаторы.
- •4.5 Числа
- •4.6 Директивы
- •4.7 Реализация подпрограмм на языке asm51
- •4.7.1 Структура подпрограммы-процедуры на языке asm51
- •4.7.2 Передача переменных-параметров в подпрограмму
- •4.7.3 Реализация подпрограмм-функций на языке asm51
- •4.7.4. Реализация подпрограмм обработки прерываний на языке asm51
- •4.8 Структурное программирование на языке ассемблера
- •4.9 Особенности трансляции многомодульных программ
- •4.10 Использование сегментов
- •4.10.1 Разбиение памяти мк на сегменты (рис. 4.9)
- •4.10.2 Абсолютные сегменты памяти
- •4.10.2 Перемещаемые сегменты памяти.
- •Глава 5. Язык программирования с-51
- •5.1 Общая характеристика языка
- •5.3 Структура программ с-51
- •5.3. Элементы языка программирования с-51
- •5.3.1. Символы
- •5.3.2. Лексические единицы, разделители и использование пробелов
- •5.3.3 Идентификаторы
- •5.3.4 Ключевые слова
- •5.3.5 Константы
- •5.4. Выражения в операторах языка программирования
- •5.5. Приоритеты выполнения операций
- •5.6. Операторы языка программирования c-51
- •5.6.1. Операторы объявления
- •5.6.2 Исполняемые операторы
- •5.6.3 Оператор присваивания
- •5.6.4 Условный оператор
- •5.6.5 Структурный оператор {}
- •5.6.6 Оператор цикла for
- •5.6.7 Оператор цикла с проверкой условия до тела цикла while
- •5.6.8 Оператор цикла с проверкой условия после тела цикла do while
- •5.6.9 Оператор break
- •5.6.10 Оператор continue
- •5.6.11 Оператор выбора switch
- •5.6.12 Оператор безусловного перехода goto
- •5.6.13 Оператор выражение
- •5.6.14 Оператор возврата из подпрограммы return
- •5.6.15 Пустой оператор
- •5.7. Объявление переменных в языке программирования
- •5.7.1. Объявление переменной
- •5.7.2 Категории типов данных
- •5.7.3 Целые типы данных
- •5.7.4 Числа с плавающей запятой
- •5.7.5 Переменные перечислимого типа
- •5.7.6. Объявление массивов в языке программирования c-51
- •5.7.7. Структуры
- •5.7.8. Объединения (смеси)
- •5.8. Использование указателей в языке c-51
- •5.8.1. Объявление указателей
- •5.8.2. Нетипизированные указатели
- •5.8.3. Память зависимые указатели
- •5.9. Объявление новых типов переменных
- •5.10. Инициализация данных
- •5.11. Использование подпрограмм в языке программирования с-51
- •5.11.1. Определение подпрограмм
- •5.11.2. Параметры подпрограмм
- •5.11.3. Предварительное объявление подпрограмм
- •5.11.4 Вызов подпрограмм
- •5.11.5 Рекурсивный вызов подпрограмм
- •5.11.6 Подпрограммы обработки прерываний
- •5.11.7 Области действия переменных и подпрограмм
- •5.12. Многомодульные программы
- •Глава 6. Подготовка программ в интегрированной среде разработки Keil μVision2
- •6.1 Создание проекта на языке asm-51
- •6.2 Пример создания проекта на языке c для учебного контроллера в интегрированной среде разработки Keil μVision2
- •Глава 7. Описание учебного контроллера
- •7.1. Структура контроллера (рис. 7.1)
- •7.2. Адресное пространство
- •7.2.1. Распределение памяти (рис. 7.2)
- •7.2.2 Внешняя память
- •7.2.3. Внутренняя память данных
- •7.3. Распределение портов ввода-вывода
- •7.4. Последовательный порт
- •7.5. Работа с жки
- •Приложение п1. Список рекомендуемых лабораторных работ
- •Конкретные задания для обучаемых составляет преподаватель. Для отладки каждой из программ необходимо:
- •7. Текст программы.
- •8. Перечень выявленных в примерах ошибок
- •9. Выводы.
- •Список литературы
- •195251, Санкт-Петербург, Политехническая ул., 29.
- •194021, Санкт-Петербург, Политехническая ул., 21
Ацп в режиме микропотребления.
В состав АЦП микросхемы входит цепь, ограничивающая энергопотребление этого узла во время режима микропотребления до значения тока утечки. Для полноценного функционирования этой цепи на вывод AVREF микросхемы подаётся уровень VCC. В течение режима микропотребления, при соблюдении этого условия, напряжение питания кристалла может быть уменьшено до минимального значения.
2.4. Аппаратный сторожевой таймер
Аппаратный сторожевой таймер HWDT (Hardware WatchDog Timer) производит сброс микроконтроллера при своём переполнении, что является средством против зависания системы и зацикливания программного обеспечения (не путать с режимом сторожевого таймера модуля 4 РСА). HWDT состоит из 14-битного счётчика, инкрементируемого каждый машинный цикл и SFR-регистра WDTRST. Сторожевой таймер всегда активен и увеличивает свое содержимое при работающем тактовом генераторе. Средств его запрещения нет. При сбросе микросхемы счётчик сторожевого таймера загружается нулевым значением. Для предупреждения срабатывания сторожевого таймера через каждые 16383 машинных цикла, пользовательская программа должна периодически записывать байты 01Eh и 0E1h (последовательно) в регистр WDTRST (физический адрес - 0A6h). Данный регистр доступен только по записи, а программного доступа к счётчику сторожевого таймера не существует.
Если HWDT используется по своему прямому назначению - для страховки от зависания - не рекомендуется производить регенерацию сторожевого таймера в теле процедуры обработки таймерного прерывания, поскольку оно может происходить и при зависшей основной программе. Лучшее место для встраивания команд обнуления сторожевого таймера - циклически выполняемая, с периодом меньшим, чем время срабатывания HWDT, программная секция.
При переводе 8XC51GB в режим микропотребления происходит останов внутреннего тактового генератора, а вместе с ним и сторожевого таймера. Выход из режима микропотребления возможен 2-мя путями - сбросом микросхемы или подачей на её вход внешнего прерывания, разрешённого в момент перевода прибора в состояние микропотребления. Первый способ - обнуляет HWDT. Когда же выход из режима происходит по второму способу, то сигнал прерывания должен некоторое время находиться в низком уровне для стабилизации работы тактового генератора. При переходе сигнала внешнего прерывания в состояние логической "1" происходит запуск обработчика данного прерывания. Для предупреждения срабатывания сторожевого таймера в течение времени, когда уровень внешнего сигнала находится в состоянии "0", его счётчик запускается только после появления "1" на соответствующем входе. Для большей уверенности в том, что HWDT не сработает в течение нескольких тактов-состояний во время выхода из режима микропотребления, можно сбросить его заранее при переходе в этот режим.
В режиме холостого хода, поскольку тактовый генератор активен, для предупреждения срабатывания HWDT необходимо использовать таймерное прерывание, по которому будет происходить выход из этого режима, обнуление счётчика сторожевого таймера и возвращение в режим Idle.
Приведём фрагмент кода, использующего прерывание от таймера/счётчика Т/С0 для периодической регенерации аппаратного сторожевого таймера. Первая часть программы представляет собой обработчик прерывания, а вторая производит начальную инициализацию Т/С0 и соответствующего источника прерывания. Таймер устанавливается в 16-битный режим и генерирует прерывания с интервалом 16000 тактов - для этого в таймер периодически загружается значение FFFFh-3E80h=0C1Fh. Это фрагмент программы приведён исключительно с целью демонстрации и не даёт полной гарантии от зависания микроконтроллера. Однако он прост и не требует организации циклов в теле основной программы.
Обработчик прерывания от Т/С0: |
||
ORG 000Bh |
|
|
CLR MOV |
TR0 WDT, #1Eh |
Приостановка таймера ;очистка HWDT |
MOV |
WDT, #0E1h |
|
MOV |
TL0, #7Fh |
;запись нового интервала в Т/С0 |
MOV |
TH0, #0C1h |
|
SETB |
TR0 |
;перезапуск таймера |
RETI |
|
|
; Процедура инициализации Т/С0 |
||
Timer 0 Init: |
|
|
SETB |
EA |
;разрешить прерывание от Т/С0 |
SETB |
ET0 |
; |
MOV |
TMOD, #01h |
;установить режим 16-бит. Таймера |
MOV |
TL0, #7Fh |
;запись нового интервала в Т/С0 |
MOV |
TH0, #0C0h |
|
SETB |
TR0 |
перезапуск таймера |
RET |
|
|