Глава 7. Описание учебного контроллера
7.1. Структура контроллера (рис. 7.1)
Рис. 7.1. Структура учебного контроллера
Учебный контроллер содержит следующие основные узлы:
Микроконтроллер (МК) Intel 80C51GB с тактовой частотой 11,059 МГц.
Модуль памяти с совмещенным адресным пространством кода и данных (SRAM 32K и Flash ROM 16K), подключенных через мультиплексированную шину данных/адреса.
Сетевой модуль с преобразователями интерфейсов RS-232 и RS-485, гальванически изолированные (опторазвязка) от других схем контроллера.
Драйвер интерфейса RS-232 для монитора (отладчика)
Логические входы и выходы (кнопки «Пуск» и «Стоп», «индикаторы каналов вывода»).
Аналоговый модуль, состоящий из:
имитатора объекта управления (два апериодических звена, включенных последовательно);
ШИМ 15,6 кГц с отключаемым фильтром для управления объектом;
8-канальног 8-битного АЦП.
Силовой ключ на КМОП-транзисторе с драйвером для управления подсветкой ЖКИ (5В; 0,5А).
Символьный жидкокристаллический индикатор (ЖКИ) с контроллером HD44780u и стандартным 8-битным (4-битным) интерфейсом.
Цифровую матричную клавиатуру 4 строки, 3 столбца.
Электрически перепрограммируемую память EEPROM, подключенную к МК по шине SPI.
Блок питания.
Контроллер смонтирован в едином пультовом корпусе.Все узлы контроллера размещены на двух печатных платах: базовой и дополнительной. Практически все функциональные элементы контроллера показаны на передней панели лабораторного стенда (Рис. 7-7) доступны пользователю для работы с ними.
7.2. Адресное пространство
7.2.1. Распределение памяти (рис. 7.2)
Рис. 7.2. Распределение памяти микроконтроллера
Микроконтроллеры семейства Intel MCS-51 имеют четыре основные, независимо адресуемые области памяти: внутренняя память данных, регистры специальных функций, внешняя память данных, внешняя память программ. В учебном контроллере внешняя память данных совмещена с внешней памятью программ . Распределение адресов памяти показано на рис. 7.2.
Системная область внешней памяти показана серым цветом. Штриховкой обозначены зарезервированные адреса. Запись в эти адреса недопустима и будет приводить к сбоям в работе монитора (отладчика). Все остальные области доступны для использования программистом.
7.2.2 Внешняя память
Учебный контроллер имеет совмещенное адресное пространство (архитектура фон Неймана) внешней памяти микроконтроллера. Младшая половина является системной и доступна только для чтения (Flash-ПЗУ). Старшая половина адресного пространства отдана под программу и данные пользователя, которые хранятся в ОЗУ.
Рис. 7.3. Распределение внешней памяти микроконтроллера
Программа и данные размещаются с адреса 8000h по F7FF, всего 30 Кбайт. Распределение этого адресного пространства не регламентируется. Соотношение между размерами области программы и области данных может быть любым, если их суммарный объем не больше 30К. Например, 24К может быть отведено под программу и 6К под данные.
7.2.3. Внутренняя память данных
В учебном контроллере имеется внутренняя память данных объемом 256 байт, которая полностью доступна пользователю. Свободно адресовать можно младшие 128 байт, старшие 128 байт доступны только при косвенной адресации. Чаще всего старшие адреса младших 128 регистров отводится под стек.