Тема 6 порты ввода/вывода и периферийные устройства

6.1 Порты ввода/вывода

Порты ввода/вывода предназначены для связи внутренних модулей МК с внешней средой в параллельном двоичном коде. Разные порты в одном и том же МК могут различаться схемотехнически, но все разряды одного порта одинаковы и имеют одинаковые электрические параметры.

По типу передаваемых сигналов порты разделяются на цифровые, аналоговые и смешанные (цифровые или аналоговые). По направлению передачи сигнала порты классифицируются как входные, выходные и двунаправленные.

Стандартными считаются цифровые двунаправленные порты, предназначенные для параллельного ввода/вывода байтов данных в/из аккумулятор или регистр общего назначения. Если порт разделяет внешние выводы МК с другим периферийным модулем, то говорят, что порт реализует альтернативную функцию. В этом режиме порт отключается от внешних выводов МК.

А) структура цифровых входов портов

Подтягивающие резисторы позволяют подключать к входам порта «сухие» контакты. Схема триггера Шмита защищает входы от шумов. При разомкнутом ключе входное сопротивление очень велико. Защитные диоды предохраняют входные цепи от отрицательных и повышенных напряжений.

Б) структура цифровых выходов портов

Выходы портов по максимальному току делятся на слабые (1…8 мА), стандартные (20…25 мА) и мощные (100…200 мА). Превышение токов может изменить логическое значение на выходе.

Выходные каскады порта имеют приблизительно одинаковые выходные сопротивления при любых логических уровнях. Защитные диоды работают при смене направления передачи порта.

Выходы с «открытым коллектором» используются с внешним подтягивающим резистором.

При смене направления передачи нижний подтягивающий резистор отключается, а верхний – переходит в высокоомный режим или отключается.

6.2 Схемотехника портов

А) порт с открытым коллектором

Б) порт с подтягивающим резистором

В) порт с альтернативными функциями

6.2. Таймер реального времени

Таймер реального времени используется при взаимодействии микроконтроллера с устройствами, работа которых учитывает суточное течение времени. Таймер может формировать запросы на прерывание каждую секунду, минуту, час и сутки.

Делитель частоты (вычитающий счётчик), снижает частоту тактовых импульсов до частоты 1 Гц. После обнуления счётчика, он перезагружается из регистра коррекции частоты. При тактовой частоте 4 МГц, в регистр нужно записать число 0х1E847F.

Импульсы с частотой 1 Гц поступают на 3-байтный счётчик. Счётчик связан с тремя регистрами реального времени: регистром секунд, регистром минут и регистром часов. Регистры доступны по записи и чтению. При записи в регистры можно время, с которого начнётся счёт при запуске таймера. Чтение из регистров возвращает текущее значение секунд, минут и часов в двоичном коде.

В процессе работы таймера текущее время можно изменить, если занести нужное значение в регистр реального времени и установить бит загрузки.

Импульсы с частотой 1 Гц могут передаваться на внешний вывод микроконтроллера.