Особенности разработки и применения мп систем
Микропроцессорная система – цифровое устройство или цифровая система (система обработки данных, контроля и управления), построенная на базе одного или нескольких микропроцессоров.
Микропроцессорный модуль включает микропроцессор, тактовый генератор, а также, возможно, и другие устройства, например, таймер, контроллер прерываний и т.п. В подсистеме памяти выделяют модули ОЗУ, предназначенных для хранения переменных и загружаемого извне программ, и модули ПЗУ, которые используются для хранения программ и констант. В составе подсистемы ввода/вывода в простейшем случае выделяются адресуемые процессором буферные схемы и регистры – порты ввода/вывода. Они предназначены для связи с простыми внешними устройствами, такими как светодиодные индикаторы, переключатели и т.п.
Микропроцессорные системы предназначены для автоматизации обработки информации и управления различными процессами.
Принципы построения МП. Архитектура 8 разрядного CISC процессора. АЛУ. Буферные регистры. Регистр аккумулятор. Регистр состояния. Регистры общего назначения. Указатель стека. Стек. Регистр адреса памяти. Счетчик команд. Регистр команд
Микропроцессор
состоит из арифметико-логического
устройства (АЛУ), устройства управления
(УУ), регистра команд (РК), аккумулятора
(А), буферных регистров БР1 и БР2, регистров
общего назначения (РОН) В, С, D, Е,
специализированных регистров
косвенного адреса Н (от high — старшие
разряды) и L (от low — младшие
разряды), программного счетчика PC,
указателя стека, регистра адреса
(РА), регистра признаков (РП), буферного
регистра адреса (БРА), буферного регистра
данных (БРД), магистралей данных (МД),
управления (МУ), адреса (МА).
АЛУ — комбинационное цифровое устройство, имеющее два входных порта и один выходной порт (Выход). Каждый входной порт соединен со своим буферным регистром (БР1, БР2), способным хранить слово данных (операнд). Два входных порта позволяют АЛУ принимать данные с внутренней магистрали данных микропроцессора или из специального регистра, называемого аккумулятором. Единственный выходной порт АЛУ служит для пересылки слова данных (результата выполненной АЛУ операции) только в аккумулятор. АЛУ оперирует одним или двумя словами в зависимости от вида выполняемой операции.
Буферные регистры БР1 и БР2 необходимы в МП для временного хранения операндов и промежуточных результатов вычислений. Например, они позволяют легко реализовать обмен содержимым любых двух регистров общего назначения микропроцессора.
Аккумулятор — главный регистр микропроцессора при различных манипуляциях с данными. Для выполнения любой операции над данными прежде всего необходимо поместить их в аккумулятор. Так, при сложении двух чисел (слов) Х и Y одно из них (например, X) засылается в аккумулятор, а другое (У) может содержаться в одном из других регистров МП или внешней памяти. Результат сложения вновь заносится в аккумулятор А, заменяя в нем число X.
Регистр признаков, называемый также иногда флаговым регистром, предназначен для хранения результатов контроля, осуществляемого в процессе выполнения программы. Его разряды принимают то или иное значение при выполнении операций, использующих АЛУ и некоторые из регистров МП. При этом меняется порядок выполнения команд.
Информация в регистры общего назначения В, С, D, Е может быть занесена непосредственно из аккумулятора, внешней памяти или внешнего УВВ. Каждый из них может выступать либо отдельно в качестве восьмиразрядного регистра, либо в паре с другим регистром, образуя шестнадцатиразрядную регистровую пару В— С или D—E.
Специализированный регистр косвенного адреса H—L используется в МП для реализации команд с косвенной адресацией, т.е. команд без указания номера регистра, хранящего исполнительный адрес. Это сдвоенный регистр (регистровая пара), который программно доступен, как и РОН.
Стек необходим для запоминания адресов возврата из процедур обработки прерывания и подпрограмм. Его также можно использовать для временного хранения данных. Регистр указателя стека (SP) постоянно указывает на вершину стека. Он реализован в виде двух 8-битных регистров, доступных в пространстве памяти ввода-вывода. Данные помещаются в стек и извлекаются из него посредством инструкций PUSH и POP. Увеличение стека происходит в направлении от старших ячеек памяти к младшим. Таким образом, при помещении данных в стек содержимое регистра SP уменьшается, а при извлечении данных - увеличивается. После сброса, SP автоматически инициализируется значением, которое равно максимальному адресу внутреннего SRAM.
Регистр адреса при каждом обращении к внешней памяти указывает ячейку памяти, которая подлежит использованию микропроцессором. Выход этого регистра подключен через буферный регистр адреса к магистрали адреса микропроцессорной системы.
Программный счетчик (PC). Содержит адрес текущей команды.
Регистр команд. Хранит последовательность команд, выполняемых в данный момент.