Бродин В.Б., Калинин А.Б. Схемы на микроконтроллерах и БИС программируемой логики, 2002

Последовательный порт. У микроконтроллеров 8хС52 последователь­ ный порт имеет функции определения ошибки кадра и автоматического распознавания адреса.

•Определение ошибки кадра. Эта функция реализуется через про­ верку уровня сигнала во время интервала времени, когда на линии должен проходить стоп-бит. Проверка выполняется при работе в ре­ жимах 1, 2, 3. Если стоп-бит в определенное время не обнаружен, ус­ танавливается флаг ошибки кадра FE. Этот флаг делит с битом управления SM0 один и тот же разряд SCON.7. Бит SMODO (PCON.6) указывает при обращении на бит управления или на флаг ошибки кадра (см. выше формат регистра PCON). Флаг FE может проверяться после каждой операции приема. Сбрасываться этот флаг должен программно, прием правильного кадра не сбрасывает ранее установленного флага FE.

•Автоматическое распознавание адреса. При работе нескольких микропроцессоров по одному последовательному каналу ведущий мо­ жет обратиться к ведомому по индивидуальному адресу, либо к группе ведомых по широковещательному адресу. Для хранения индивидуального адреса введен регистр спецфункций SADDR (адрес

0А9Н), а для хранения маски - регистр SADEN (адрес 0В9Н). Именно маска дает возможность адресовать в каждый момент одно или несколько устройств. Например:

В приведенном примере в адресе первого ведомого замаскирован бит О, в то время как для выбора второго ведомого этот бит должен быть ра­ вен 1. Следовательно, для обращения к ведомому1 младший бит адреса должен быть равен 0 (например 11110000). Аналогично, 6ит1 = 0 для ве­ домого! и замаскирован у ведомого2. Для обращения к ведомому2 6ит1 адреса должен быть равен 1 (например 11110111). Для обращения к обоим ведомым одновременно могут быть использованы адреса, где битО - 1 и бит1 = 0 (широковещательными являются адреса 11110001 и 11110101).

Система прерываний. Включает шесть источников запросов - к ис­ ходной системе добавлено прерывание от Таймера 2, который имеет два флага (TF2 и Т2ЕХ). Это прерывание с вектором 002ВН. Таблица при­ оритетов прерываний при внутреннем иоллинге следующая:

Режим ONCE. Отладочный режим ONCE позволяет производить от­ ладку и тестирование платы без удаления микроконтроллера (при запаян­ ной микросхеме). Для перевода микроконтроллера в этот режим необхо­ димо подать на вывод ALE сигнал логического «О» в процессе сброса и ийициализации (сигнал PSEN# при этом имеет пассивный уровень «1») и удерживать его до снятия сигнала RESET.

В режиме ONCE линии порта РО находятся в третьем состоянии. Ли­ нии других портов, а также сигналы ALE и PSEN находятся в состоянии логической «1». Это позволяет внешнему активному устройству управлять магистралью микропроцессорной системы.

Выход из режима ONCE производится посредством общего сброса.

2 .12 . Микроконтроллеры семейства АТ89 фирмы Atmel

Микроконтроллеры с архитектурой MCS-51 фирмы Atmel - одно из первых семейств, все представители которого имеют версию с flashпамятью программ. Такой подход обеспечил популярность продукции фирмы Atmel среди разработчиков. Последовавшее снижение стоимости микроконтроллеров и выпуск семейства AVR, все представители которого также имеют flash-память и возможность внутрисистемного программиро­ вания, заставили такие фирмы, как Motorola, Philips, Texas Instruments, Microchip активизировать программы выпуска flash-микроконтроллеров.

Семейство микроконтроллеров фирмы Atmel с flash-памятью программ и ядром MCS-51 имеет маркировку «89». Это правило поддерживается другими производителями аналогичных микроконтроллеров - Philips, Temic, SST, ISSI, за исключением фирмы Winbond, выпускающей семей­ ства W77 и W78. Номенклатура семейства АТ89 приведена в следующей таблице.

В последней строке приведены параметры микроконтроллера, выпус­ каемого подразделением полупроводников фирмы Temic. Но, так как это подразделение в настоящее время приобретено фирмой Atmel и называется теперь Atmel Wireless and Microcontrollers, то можно включить микрокон­ троллер «51RD2» в семейство АТ89.

104 СИСТЕМЫ НА МИКРОКОНТРОЛЛЕРАХ И БИС ПРОГРАММИРУЕМОЙ ЛОГИКИ

Количество циклов перепрограммирования для микроконтроллеров семейства АТ89 составляет не менее 1000.

По маркировке микроконтроллеров семейства АТ89 можно определить ряд параметров кристалла.

Буква «С» после имени семейства (АТ89С) указывает, что кристалл выполнен по CMOS технологии и параметры соответствуют аналогичным микросхемам других фирм (Intel 80С51, Philips 87С52 и т.д.).

Обозначение AT89LV отличает версии кристаллов с пониженным на­ пряжением питания (2.7В).

Маркировку AT89S имеют микроконтроллеры, имеющие режим внут­ рисистемного программирования (ISP) через интерфейс SPI.

Микроконтроллеры AT89LS аналогичны AT89S, но имеют пониженное напряжение питания (2.7В).

Существует два основных ядра микроконтроллеров семейств MCS-51:

•С51, «родоначальник», стандартное ядро, включающее 128 байт RAM, 2 таймера-счетчика;

•С52, модифицированное ядро, имеет 256 байт RAM и 3 таймера-

счетчика.

Маркировка С55 (или С54, С58 у других фирм) указывает на увели­ ченный объем памяти программ - от 16 до 32К.

Микроконтроллеры AT89C51RC и T89C51RD2 являются представите­ лями серии «C51Rx», введенной фирмами Intel и Philips. Отличительные особенности этой серии - наличие дополнительной памяти данных на кри­ сталле и второго указателя данных DPTR.

Рассмотрим подробнее особенности микроконтроллеров семейства АТ89.

2.12.1. Программирование flash-памяти программ

В микроконтроллерах АТ89С предусмотрен параллельный режим про­ граммирования flash-памяти. Для записи информации требуется подать напряжение программирования +12В, а для управления используются поч­ ти все линии портов. Поэтому процесс программирования flash-памяти вы­ полняется на специализированных программаторах ПЗУ.

В микроконтроллерах AT89S кроме параллельного режима програм­ мирования имеется последовательный режим, через интерфейс SPI. При использовании последовательного режима не требуется внешнего напряже­ ния программирования +12В, так как на кристалле предусмотрен преобра­ зователь напряжения. Для загрузки flash-памяти необходимо управлять четырьмя линиями - RESET, SCK (Р1.7), MOSI (Р1.5), MISO (Р1.6).

Если при разработке проекта на базе микроконтроллеров AT89Sxx преду­ смотреть возможность подключения к перечисленным линиям внешнего программирующего устройства, то легко обеспечивается возм ож н ость об­

Аналогично, для сброса битов можно использовать инструкцию

ANLWMCON, # AndMask,

где And Mask - это константа, содержащая «О» в тех битах, которые нужно сбросить.

WMCON | PS21 PS1 | PSO | EEMWE | EEMEN | DPS | WDTRST | WDTEn ]

В микроконтроллере AT89S53 память EEPROM отсутствует, поэтому биты 4 и 5 зарезервированы, а регистр называется WCON.

Память EEPROM. Этот вид энергонезависимой памяти отличается от flash-памяти тем, что допускает перезапись одного байта без стирания ин­ формации в остальных. Ячейка EEPROM занимает значительно больше места на кристалле, чем ячейка flash-памяти, поэтому стоимость EEPROM выше. Количество циклов перепрограммирования также выше - не менее

100000.

В микроконтроллерах AT89S8252 блок памяти данных EEPROM дос­ тупен так же, как внешняя память данных, инструкциями MOVX A,@DPTR и MOVX @DPTR,A. Для доступа к памяти EEPROM нужно установить бит EEMEN регистра WMCON. Для записи данных в EEPROM нужно дополнительно установить бит EEMWE регистра WMCON. В процессе записи бит RDY/BSY регистра WMCON находится в состоянии «0», по окончании записи этот бит переходит в состояние «1». Кроме того, окончание записи байта можно проверять циклическим чтени­

ем байта: пока запись не закончена старший бит данных читается в ин­ версном виде.

Пример процедуры записи байта в EEPROM:

Watchdog — сторожевой таймер. Watchdog приобретает все боль­ шую популярность у производителей микроконтроллеров. Он предназна­ чен для формирования сброса микроконтроллера на аппаратном уровне, если прикладная программа выполняет неконтролируемые действия, на­ пример, «зависла». Время срабатывания Watchdog устанавливается про­ граммно в пределах 16..2048 мс. В течение заданного времени программа должна выполнить процедуру сброса таймера Watchdog. Управление сто­ рожевым таймером производится через регистр WMCON.

Для запуска Watchdog нужно установить бит WDTEN в «1». Период срабатывания таймера задается битами PS2-PS0:

Для сброса сторожевого таймера следует записать «1» в бит WDTRST. Так как данный бит регистра WMCON разделяет функции с битом занятости EEPROM, то проверять его для оценки состояния Watch­ dog не имеет смысла.

Два регистра-указателя данных DPTR. Стандартное ядро MCS-51 имеет один 16-разрядный указатель данных для доступа к полному про­ странству памяти программ и данных. При использовании памяти данных объемом более 256 байт это единственный указатель, обеспечивающий дос­ туп к памяти. В результате, при обработке сложных структур данных его требуется часто перезагружать и, что еще более неудобно, сохранять те­ кущее состояние перед загрузкой. Введение второго 16-разрядного указа­ теля облегчает программирование и позволяет ускорить обработку данных.

Второй регистр-указатель данных расположен по адресам 84h и 85h. В каждый момент времени доступен только один из двух регистров, поэтому все инструкции, работающие с DPTR, сохраняют свои функции. Бит D P S