8. Описание стенда
8.1. Структура контроллера
Учебный контроллер состоит из следующих основных узлов:
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)
Логических входов и выходов (кнопки Пуск и Стоп, «светофор»)
Модуля АЦП
Имитатора объекта управления с двумя апериодическими звеньями
ШИМ 15,6 кГц с отключаемым фильтром для управления объектом
Силовым ключом на КМОП-транзисторе с драйвером для управления подсветкой ЖКИ (5В, 0.5А)
Символьного жидкокристаллического дисплея (ЖКИ) с контроллером HD44780u и стандартным 8-битным (4-битным) интерфейсом
Цифровой матричной клавиатурой 4 строки х 3 клавиши
Последовательной перепрограммируемой памяти EEPROM, подключенной к МК по шине SPI
Блока питания
Все узлы контроллера размещены на двух печатных платах: базовой и дополнительной и смонтированы в едином пультовом корпусе.
8.2 Структура по
8.3 Адресное пространство
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 находится в одном адресном пространстве с внешней памятью программ. Распределение областей всех видов памяти приведено на рисунке.
Системная область внешней памяти показана серым цветом. Штриховкой обозначены несуществующие адреса. Все остальные области доступны для использования программистом.
8.4 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.
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.
8.5 Внутренняя память данных
В учебном контроллере имеется внутренняя память данных объемом 256 байт. Свободно адресовать можно имеют младшие 128 байт, старшие 128 байт доступны только через косвенную адресацию. Чаще всего старшая половина внутренней памяти данных отводится под стек.
8.6 Регистры специальных функций
В МК 51GB используются 70 из 128 возможных адресов области регистров специальных функций (РСФ). Её распределение приведено на рисунке, вне таблицы указаны их адреса в шестнадцатеричном формате. Для каждого регистра указано его состояние при сбросе МК (символом x обозначено неопределенное).
РСФ доступны только при прямой адресации. Использование косвенной приведет к обращению к внутреннему ОЗУ.
Регистры специальных функций
|
f8 |
P5б 00000000 |
CH 00000000 |
CCAP0H XXXXXXXX |
CCAPl1h XXXXXXXX |
CCAP2H xxxxxxxx |
CCAP3H xxxxxxxx |
CCAP4H XXXXXXXX |
|
ff |
|
f0 |
*Bб 00000000 |
|
|
|
AD 7 00000000 |
|
|
SEPSTAT XXXXX000 |
f7 |
|
e8 |
CICONб 00000000 |
CL 00000000 |
CCAP0L XXXXXXXX |
CCAP1L XXXXXXXX |
CCAP2L XXXXXXXX |
CCAP3L XXXXXXXX |
CCAP4L XXXXXXXX |
|
ef |
|
e0 |
*ACCб 00000000 |
|
|
|
AD6 00000000 |
|
|
SEPDRT XXXXXXXX |
e7 |
|
d8 |
cconб 00X0000 |
CMOD 00XXX000 |
CCAPM0 x0000000 |
CCAPM1 x0000000 |
CCAPM2 X0000000 |
CCAPM3 X0000000 |
CCAPM4 X0000000 |
|
df |
|
d0 |
*PsWб 00000000 |
|
|
|
AD5 00000000 |
|
|
SEPCOn XX000000 |
d7 |
|
c8 |
T2CONб 00000000 |
T2MOD XXXXXX00 |
RCAP2L 00000000 |
RCAP2H 00000000 |
TL2 00000000 |
TH2 00000000 |
|
|
cf |
|
c0 |
P4б 00000000 |
|
|
|
AD4 00000000 |
|
EXICON X0000000 |
ACMP 00000000 |
c7 |
|
b8 |
*IPб X0000000 |
SADEN 00000000 |
CICAP0H XXXXXXXX |
CiCAP1H xxxxxxxx |
CiCAP2H XXXXXxXX |
CiCAP3H xxxxxxxx |
CiCAP4H XXXXXXXX |
CH1 00000000 |
bf |
|
b0 |
*P3б 11111111 |
|
|
|
AD3 00000000 |
IPAH 00000000 |
IPA 00000000 |
IPH x0000000 |
b7 |
|
a8 |
*IEб 00000000 |
SADDR 00000000 |
CICAPOL XXXXXXXX |
CiCAP1l xxxxxxxx |
CiCAP2l XXXXXxXX |
CiCAP3L XXXXXXXX |
C1CaP4L xxxxxxxx |
CL1 00000000 |
af |
|
A0 |
*P2б 00000000 |
|
|
|
AD2 00000000 |
OSCR XXXXXXX0 |
wDTRST XXXXXXXX |
iEa 00000000 |
a7 |
|
98 |
*SCONб 00000000 |
*SBUF xxxxxxxx |
CiCAPM0 x0000000 |
CiCApM1 X0000000 |
CiCaPM2 x0000000 |
CiCAPH3 x0000000 |
CiCAPM4 X0000000 |
CiMOD xxxx0000 |
9f |
|
90 |
*PIб 00000000 |
|
|
|
ADI 00000000 |
|
|
ACONб xx000000 |
97 |
|
88 |
*TCONб 00000000 |
*TMOD 00000000 |
*TL0 00000000 |
*TL1 000O00D0 |
*TH0 00000000 |
*TH1 00000000 |
|
|
8f |
|
80 |
*POб 11111111 |
*SP 00000111 |
*DPI 00000000 |
*DPH 00000000 |
AD0 00000000 |
|
|
*PCON 00XX0000 |
87 |
* – стандартные РСФ семейства MCS-51
Х – неопределенное состояние
б – битдоступные регистры
См. описание регистра РСОN. Бит РСОN.4 не изменяется после системного сброса.
8.7 Панели контроллера
Учебный контроллер имеет две панели, на которых размещены органы индикации и управления, разъемы для подключения внешних устройств.