- •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
Режим 16-битного программного таймера
В режиме сравнения 16-битное значение таймера РСА сравнивается с 16-битным значением, предварительно загруженным в регистры хранения/фиксации ССАРnН и CCAPnL. Это сравнение производится 3 раза за машинный цикл (с частотой, эквивалентной максимальной входной, т.е 1/4 частоты тактового генератора). Данная функция включается установкой бита ЕСОМn в регистре режима. Функциональная схема работы модуля РСА в этом режиме изображена на рис. 2.21.
Для режима программного таймера необходимо также установить и бит МАТn. При достижении равенства между таймером РСА и соответствующими регистрами CCAPnH/CCAPnL генерируется флаг события CCFn. При установлении флага прерывания ECCFn производится генерация прерывания от РСА. Флаг CCFn должен очищаться программно до возможного наступления следующего активного события.
Во время процедуры обработки прерывания в регистры CCAPnH/CCAPnL могут быть записаны новые значения. Отметим, однако, что запись нового значения в регистр CCAPnL очищает бит ЕСОМn, временно запрещая функцию сравнения с целью недопущения неверного результата сравнения при обновлении этого регистра. Запись значения снова устанавливает данный бит и разрешает сравнение. На основании вышесказанного, пользовательское программное обеспечение должно вначале производить запись в регистр CCAPnL, а затем - в ССАРnН.
Рис. 2.21. 16-битный режим сравнения: программный таймер и высокоскоростной выход
Высокоскоростной выход - hso
В случае равенства значений таймера РСА и соответствующего регистра хранения/фиксации происходит изменение состояния СЕХn. Для переключения модуля в этот режим, помимо битов МАТn и ЕСОМn, должен быть установлен бит TOGn (Рис. 27). Как и в предыдущем режиме установка флага прерывания может быть разрешена установкой в "1" бита ECCFn. Инициирование прерывания происходит только после изменения состояния вывода СЕХn. Поэтому продолжительность выполнения процедуры обработки прерывания не влияет на точность выходного сигнала. Если пользовательская программа не изменяла значение регистров CCAPnH/CCAPnL во время обработки прерывания новое переключение произойдет после переполнения таймера РСА и достижения нового равенства со старым значением регистров хранения/фиксации.
Режим сторожевого таймера (рис. 2.22)
Сторожевой таймер предназначен для автоматического сброса системы в случае, если она не производит регулярных обращений к нему с целью изменения его значения. Эта функция применяется в программах, функционирующих в условиях электрических помех, электростатических наводок и требующих повышенной надёжности работы микроконтроллера. Данный режим доступен лишь для модуля 4. В этом режиме каждый раз, когда значения таймера РСА и регистра хранения/фиксации модуля 4 достигают равенства, генерируется сигнал внутреннего сброса процессора. Для включения режима WDT необходимо установить бит WDTE CMOD.6. Модуль 4 может быть сконфигурирован как программный таймер или HSO.
Когда сторожевой таймер достигает своего граничного значения, он сбрасывает микроконтроллер точно так же, как и сигнал аппаратного сброса, за исключением того, что вывод RST остаётся в состоянии логической "1".
Для недопущения сброса микроконтроллера требуется произвести одно из следующих 3-х действий:
периодически менять значение регистров хранения/фиксации модуля 4, чтобы оно не стало равно значению таймера РСА;
периодически изменять значение таймера РСА, чтобы оно не стало равно значению регистров хранения/фиксации модуля 4;
запретить WDT путём очистки бита WDTE непосредственно перед наступлением события равенства значений, а позже - вновь разрешить данную функцию.
Рис. 2.22. Режим сторожевого таймера
Первые 2 способа - предпочтительные по сравнению с 3-м способом. Второй способ не рекомендуется в том случае, если в работе используются остальные модули РСА (поскольку в этом случае для всех модулей существует единственный таймер, значение которого не должно изменяться произвольно). Таким образом, в большинстве случаев наиболее пригоден 1-й способ. В случае, когда режим WDT не используется, 4-й модуль может работать в любом другом режиме.
