Лабораторная работа 1 принципы работы битового процессора

Цель:

- изучение аппаратных и программных средств микроконтроллера, ориентированных на обработку битовой информации;

- получение навыков работы с пакетом программных средств PK51–Eval, предназначенных для разработки и отладки программ микроконтроллера;

- ознакомление с принципами реализации микропроцессорной системы на основе универсального лабораторного стенда (УЛС);

- получение навыков работы с управляющей программой MCS51 для отладки микропроцессорной системы в составе УЛС.

Введение

Важной отличительной чертой архитектуры микроконтроллеров семейства MCS-51 является мощная поддержка обработки одноразрядных данных. Тогда как поддержка простых типов данных при существующей тенденции к увеличению длины слова может, с первого взгляда, показаться шагом назад, это качество делает MCS‑51 особенно удобными там, где наиболее оправданно применение однокристальных микроконтроллеров, т.е. в системах управления.

Алгоритмы работы последних по своей сути предполагают наличие входных булевых переменных, преобразуемых в выходные битовые сигналы. Такую обработку сложно проводить с помощью БИС универсальных микропроцессоров или однокристальных микроконтроллеров, не имеющих соответствующих программно-аппаратных средств. В микроконтроллерах семейства MCS-51 такая поддержка обеспечивается как на аппаратном, так и на программном уровнях.

Аппаратная поддержка включает в себя:

- АЛУ, допускающее обработку битовой информации;

- специальный битовый аккумулятор, входящий в состав АЛУ;

- память данных с побитовой адресацией;

- возможность адресации отдельных бит некоторых специальных регистров;

- индивидуальную поразрядную настройку линий портов ввода-вывода на ввод или вывод информации.

Система команд микроконтроллера позволяет активно манипулировать одноразрядными данными. Отдельные программно-доступные биты могут быть установлены, сброшены или проинвертированы, могут пересылаться и использоваться в логических вычислениях. Важной особенностью системы команд MCS-51, чрезвычайно эффективной в алгоритмах управления, является возможность в одной команде проанализировать состояние какой-либо битовой переменной (например, отдельной линии порта ввода-вывода) и выполнить переход в зависимости от результата этого анализа.

Все эти свойства в целом позволяют говорить об отдельном булевом процессоре, встроенном в состав микроконтроллеров семейства MCS-51.

Для выполнения лабораторной работы необходимо ознакомиться с архитектурой микроконтроллера (однокристальной микроЭВМ) МК-51 (MCS-51) и изучить его систему команд [1]. Дополнительно для это цели можно воспользоваться пособием [2], в разделе «Справочная информация» которого приведён список иных литературных источников (включая источники в сети Интернет) по данному микроконтроллеру.

Лабораторный практикум выполняется на современной версии микроконтроллера (МК PCF80C552 семейства MCS-51), которая входит в состав микропроцессорной системы, реализованной на УЛС [3]. Рекомендации по работе с пакетом программных средств PK51–Eval и с методикой отладки микропроцессорной системы в составе УЛС с помощью управляющей программы MCS51 даны в пособии [4].