47) Система команд арифметических операций.
48) Структура контролера и типы его памяти.
49) Сигма, дельта ацп.
Сигма-дельта модуляция – способ представления сигнала, использующий принципы избыточной дискретизации и формирования шума квантования. За счет избыточной дискретизации снижается уровень шума в полосе, содержащей полезный сигнал. За счет формовки шума этот уровень становится ещё ниже, правда, за счет увеличения уровня шума за пределами рабочей полосы. Таким образом, сигма-дельта модулятор — это система, обеспечивающая оцифровку сигнала с заданными характеристиками в рабочей полосе.
Чаще всего сигма-дельта модуляция применяется в микросхемах АЦП и ЦАП звукового диапазона частот. Это обусловлено сравнительно небольшими требованиями таких систем к диапазону частот и значительными требованиями к уровню шумов и динамическому диапазону системы.
Широкое применение сигма-дельта модуляция нашла также в микросхемах АЦП для прецизионных медленных измерений с большим динамическим диапазоном (от 16 до 24 бит).
Как следствие широкого применения сигма-дельта ЦАП в воспроизведении аудиосигнала возникли попытки оптимизировать форматы хранения аудио на цифровых носителях под эту технологию. Преимущества форматов, основанных на сигма-дельта модуляции — отсутствие необходимости понижения частоты дискретизации сигнала (децимации). Наиболее известный пример формата — Super Audio CD, предложенный фирмами Sony и Philips. Параметры формата — 1 бит, 2,8224 МГц. Относительно прогрессивности данного формата широко ведутся споры. Тестовые замеры устройств, реализующих кодирование в поток DSD (Direct Stream Digital = Прямой цифровой поток), используемый в SACD, не показывают значительного преимущества над PCM, который используется в DVD-Audio, скорее наоборот. Кроме того, существуют альтернативные разработки — например, российский энтузиаст аудио Игорь Чуфаров предлагает в качестве новой методики звукозаписи DMS-SDM (Direct Multibit Stream from Sigma-Delta Modulator = Прямой мультибитный поток с сигма-дельта модулятора), использующую преимущества как DSD, так и PCM. При этом сохраняется идея об отсутствии прореживания сигнала, но используется мультибитный сигма-дельта модулятор, за счет чего улучшается качество и повышается стабильность сигма-дельта модулятора.
50) Последовательный порт spi.
Интерфейс порта SPI (Serial Peripheral Interface) предназначен для высокоскоростного обмена между микроконтроллером ST7 и периферийными микросхемами, такими как АЦП и ЦАП, FLASH-память большой информационной емкости, часы реального времени. Данный интерфейс может быть также использован для обмена между двумя микроконтроллерами, расположенными на небольшом расстоянии. Достоинством синхронной последовательной приемо-передачи с использованием протокола SPI является полный дуплексный обмен данными, что в случае необходимости позволяет реализовать экономичную потенциальную развязку между приемником и передатчиком.
Интерфейс основан на сдвиговом регистре, который предназначен для выполнения преобразования последовательного интерфейса в параллельный, а также для обратного преобразования. Интерфейс трехпроводный, состоит из двух каналов данных и одного канала синхронизации (рис. 1.18).
Рис. 1.18. Интерфейс порта SPI
Настройка интерфейса SPI осуществляется с помощью регистра SPICR (SPI Control Register), описание битов данного регистра приведено ниже в табл. 1.13.
Таблица 1.13 Регистр SPICRБит 7 Бит 6 Бит 5 Бит 4 Бит 3 Бит 2 Бит 1 Бит 0
SPIE SPE SPR2 MSTR CPOL CPHA SPR1 SPRO
Предназначение битов регистра SPICR:
SPIE – разрешение прерываний (0 – прерывания запрещены); SPE – разрешение выхода (1 – SPI подключен к внешнему устройству);
MSTR – признак MASTER или SLAVE (1 – MASTER); CPOL – полярность тактового генератора; CPHA – используемый фронт тактового генератора; SPR0, SPR1, SPR2 – выбор рабочей частоты (табл. 1.14).
Таблица 1.14 Выбор рабочей частотыЧастота SPR2 SPR1 SPRO
FCPU / 4 1 0 0
FCPU / 8 0 0 0
FCPU / 16 0 0 1
FCPU / 32 1 1 0
FCPU / 64 0 1 0
FCPU / 128 0 1 1
Для просмотра статуса интерфейса SPI предназначен 8-битный регистр SPISR (SPI Status Register), описание битов данного регистра приведено ниже.
Таблица 1.15 Регистр SPISRБит 7 Бит 6 Бит 5 Бит 4 Бит 3 Бит 2 Бит 1 Бит 0
SPIF WCOL OVR MODF - SOD - -
Предназначение битов регистра SPISR:
SPIF – флаг передачи данных (1 == передача данных завершена);
WCOL – статус коллизий записи;
SOD – запрещение выхода SPI (выход SPI разрешен, если SPE=1);
MODF – флаг ошибки режима;
OVR – ошибка переполнения SPI.
Биты SPIF, WCOL, MODF, OVR доступны только для чтения.
Пример инициализации порта SPI показан на рис. 1.20. В аккумулятор загружается константа, содержащая требуемые настройки порта, затем содержимое аккумулятора записывается в регистр управления портом SPICR.