3. Итоговые вопросы

1. Объясните механизм создания временной задержки без помощи таймера, известный вам из предыдущей лабораторной работы, укажите его основной недостаток.

2. Организация таймеров МК AVR. Их функции и возможности использования.

3. Конфигурирование таймеров и управление ими.

4. Регистр состояния (флагов) таймера Т1, значение его битов.

5. Какие способы можно использовать для получения меток времени от таймера? Дайте сравнительную оценку.

6. Как управлять временем задержки? Сравните оба способа.

7. Какие способы можно использовать для организации выполнения заданной операции по сигналу таймера?

8. Изложите кратко содержание каждого проработанного вами алгоритма.

9. Обоснуйте настройку сеттеров таймера и его маски на этапе инициализации при разных способах применения Т1.

10. Перечислите полученные навыки составления алгоритмов и навыки пользования средой Algorithm Builder.

Лабораторная работа № 16

Использование памяти в алгоритмах управления МК

Цель работы – изучить процедуры пересылки данных между различными видами памяти МК AVR.

1. Теоретические сведения

Обрабатываемые данные и выполняемая программа МК должны находиться в запоми­нающих устройствах – памяти ЭВМ, куда они вводятся через устройства ввода. Емкость памяти измеряется в величинах, кратных байту. Память представляет собой сложную структуру, построенную по иерархическому принципу, и включает в себя запоминаю­щие устройства различных типов. Функционально она делится на две части: внутрен­нюю и внешнюю. В данной работе будет исследоваться внутрен­няя память МК AVR фирмы Atmel.

Внутренняя, или основная, или резидентная, память – это запоминающее устройство (ЗУ), напрямую свя­занное с процессором и предназначенное для хранения выполняемых программ и дан­ных, непосредственно участвующих в вычислениях. Обращение к внутренней памяти ЭВМ осуществляется с высоким быстродействием, но этот вид памяти имеет ограниченный объем, определяемый системой адресации машины. Разделяется ЗУ на постоянные ЗУ (ПЗУ) и оперативные ЗУ (ОЗУ).

Память микропроцессорных систем (МПС) состоит из ячеек, каждой из которых присваивается свой адрес. Со­вокупность адресов, которые могут быть сформированы процессором, обра­зует адресное пространство МПС. Адреса памяти могут занимать все адрес­ное пространство (АП) или его часть, а сама память независимо от ее тех­нической реализации может быть условно представлена набором регистров (ячеек), число которых М, а разрядность — N.

Свои адреса имеют и внешние устройства (ВУ). Процессор при обмене дан­ными всегда должен выбрать только одну из ячеек памяти или одно ВУ. Та­кой выбор осуществляется схемами декодирования адреса.

При управлении памятью и ВУ процессор должен вначале сформировать нужный адрес, который затем декодируется.

В МПС применяют несколько способов формирования адресов. При прямой адресации код адреса содержится в команде, подлежащей вы­полнению. Прямая адресация удобна, но удлиняет команды (увеличивает их разрядность), т. к. при значительных емкостях памяти разрядности адресов достаточно велики. В случае прямой регистровой адресации, когда операнд находится в одном из внутренних регистров процессора, адрес является ма­лоразрядным, поскольку число таких регистров мало. В этом случае прямая адресация проявляет все свои достоинства.

При косвенной адресации в команде явно или неявно указывается регистр про­цессора, содержащий адрес операнда. Команда сохраняет компактность, но для ее выполнения требуется предварительная настройка — загрузка адреса в регистр (регистр косвенного адреса). Косвенная адресация удобна при обра­ботке списков, когда настройка производится однократно, а очередной адрес получается модификацией предыдущего (изменением его на единицу).

При непосредственной адресации в команде содержится сам операнд. Помимо перечисленных имеются и более сложные способы адресации: индексная, относительная и др., однако в простейших МП они не исполь­зуются.

Возможность использования различных видов адресации сокращает объем и время выполнения программ.

С помощью того или иного способа адресации формируется физический адресный код, поступающий на шину адреса для выбора ячейки памяти или ВУ, с которыми взаимодействует процессор.

На функциональном уровне выделяют память команд (программы), память констант и память данных (имея в виду только переменные). Еще одна разновидность памяти данных имеет место, если в МК аппаратно реализован стек

В микроконтроллерах AVR /8/ разделены как адресные пространства памяти программ и памяти данных (рис. 16.1), так и шины доступа к ним. Способы адресации и доступа к этим областям памяти также различ­ны. Такая структура позволяет центральному процессору работать одновре­менно как с памятью программ, так и с памятью данных, что существенно увеличивает производительность. Каждая из областей памяти данных (ОЗУ и EEPROM) расположена в своем адресном пространстве, регистры ввода/вывода и общего назначения отображены на память. Память программ может также использоваться для хранения констант. Для пересылки байта из памяти программ в память данных имеются специальные команды.