
- •Микропроцессорные системы для автоматизации технологических процессов
- •7.1. Введение 39
- •8. Семейство 32-разрядных микроЭвм фирмы Motorola 88
- •9. Организация контроллеров pic фирмы Microchip 113
- •10. Особенности архитектуры сигнальных процессоров 125
- •10.2. Организация памяти 136
- •10.5.1. Прерывания 150
- •11. Пример проектирования асу тп: асу тп подготовки резиновой смеси 158
- •1.Введение
- •2.Архитектура управляющих цвм
- •2.1.Требования к цвм в контуре управления. Сравнительный анализ архитектур
- •2.1.1.Первая массовая управляющая цвм pdp-8
- •2.1.2.Семейства управляющих цвм pdp-11/lsi-11
- •3.Проблема связи между уровнями в многоуровневых мпс
- •3.1.Микроконтроллеры экр1847вг6 (upi - 42)
- •4.Клавиатура и индикация в мпс
- •4.1.Двоичная индикация и ключи
- •4.2.Матричная клавиатура
- •4.3.Сегментная индикация
- •4.4.Контроллер клавиатуры и индикации к580вв79
- •4.4.1.Работа контроллера
- •4.4.1.1.Управление клавиатурой
- •4.4.1.2.Управление дисплеем
- •5.Однокристальные микроЭвм – общие принципы организации
- •5.1.Особенности архитектуры 8-разрядный оэвм фирмы intel
- •5.1.1.Омэвм 8048
- •5.1.2.Семейство омэвм mcs-51
- •6.Обзор 8-разрядных контроллеров фирмы Motorola
- •6.1.Архитектура процессорного модуля семейства mc68hc05
- •6.1.1.Архитектура цпу
- •6.1.2.Организация памяти.
- •6.1.3.Встроенная подсистема ввода/вывода
- •6.2.Семейство мс68нс08
- •6.3.Семейство мс68нс11
- •7.Однокристальная микроЭвм mc68hc11e9
- •7.1.Введение
- •7.1.1.Характеристики
- •7.1.2.Характеристики представителей семейства mc68hc11.
- •7.1.3.Программная модель mc68hc11e9
- •7.1.4.Внутренняя структура и назначение выводов
- •7.1.5.Режимы работы
- •7.1.6.Карта памяти
- •7.1.7.Эсппзу и его программирование
- •7.2.Параллельный ввод/вывод
- •7.2.1.1.Синхронный параллельный обмен
- •7.2.1.2.Асинхронный параллельный обмен
- •7.2.1.2.1.Простой стробируемый ввод/вывод
- •7.2.1.2.1.1.Стробируемый ввод в порт c
- •7.2.1.2.1.2.Стробируемый вывод из порта b
- •7.2.1.2.2.Ввод/вывод с полным квитированием установления связи.
- •7.2.1.2.3.Режима ввода с полным квитированием установления связи
- •7.2.1.2.4.Режима вывода с полным квитированием установления связи
- •7.2.1.2.5.Режима двунаправленного обмена
- •7.2.2.Синхронный параллельный обмен
- •7.2.2.1.Выбор режимов асинхронного обмена
- •7.2.2.2.Краткое резюме по способам параллельного обмена в…е9
- •7.3.Последовательный интерфейс связи (sci).
- •7.3.1.Формат данных
- •7.3.2. Структура последовательного интерфейса связи
- •7.3.3.Передача данных
- •7.3.4.Прием данных
- •7.3.4.1.Распознавание старт-бита
- •7.3.4.2.Особенности при работе в системах с несколькими приемниками
- •7.4.Последовательный периферийный интерфейс (spi).
- •7.4.1.Структура spi
- •7.4.2.Регистры spi.
- •7.4.3.Функциональное описание.
- •7.4.3.1.Работа системы с несколькими ведомыми устройствами
- •7.5.Система контроля временных интервалов
- •7.5.1.Входная фиксация
- •7.5.2.Выходное сравнение
- •7.5.2.1.Принудительное сравнение
- •7.5.2.2.Особенности выходного сравнения 1
- •7.5.3.Счетчик внешних событий
- •7.5.4.Генератор прерываний реального времени
- •7.6.Подсистема аналого-цифрового преобразователя
- •7.7.Прерывания
- •7.7.1.Дисциплина обслуживания прерываний
- •7.7.1.1.Приоритеты запросов
- •7.8.Специальные средства микроконтроллера
- •7.8.1.Регистр выбора конфигурации (option).
- •7.8.2.Режимы пониженного энергопотребления.
- •7.9.Система команд микроЭвм мс68нс11е9
- •7.10.Особенности организации микроЭвм mc68hc11f1
- •7.10.1.Особенности параллельного ввода/вывода
- •7.10.2.Особенности карты памяти mc68hc11f1
- •7.10.3.Функции выбора кристалла (Chip Selects)
- •8.Семейство 32-разрядных микроЭвм фирмы Motorola
- •8.1.Модульность архитектуры
- •8.2.1.Основные характеристики cpu32:
- •8.2.2.Программная модель
- •8.2.3.Регистры
- •8.2.4.Типы данных
- •8.2.5.Системные особенности
- •8.2.6.Система команд
- •8.3.Модуль системной интеграции (sim)
- •8.3.1.Функционирование шины
- •8.3.2. Блок конфигурации и защиты системы
- •8.3.3. Логика выборки внешних устройств
- •8.4.Таймерный сопроцессор (tpu)
- •8.4.1.Таймерные функции высокой точности
- •8.4.2.Характеристики tpu
- •8.4.3.Общая концепция tpu
- •8.5.Озу (с эмуляцией tpu)
- •8.6.Модуль буферизованного последовательного ввода/вывода (qsm)
- •8.6.1.Расширенные возможности qspi
- •8.6.2.Подмодуль sci
- •8.7.Микроконтроллер mc68332
- •8.7.1.Функциональное назначение выводов микроконтроллера
- •9.Организация контроллеров pic фирмы Microchip
- •9.1.Однокристальные микроЭвм
- •9.2.Контроллер can-интерфейса
- •10.Особенности архитектуры сигнальных процессоров
- •10.1.Функциональная схема и назначение внешних выводов
- •10.2.Организация памяти
- •10.2.1. Вспомогательные регистры
- •10.2.2.Методы адресации памяти данных
- •10.2.3.Пересылки из одной области памяти в другую
- •10.3.Центральное арифметико-логическое устройство (calu)
- •10.4.Последовательный порт
- •10.5.Системные средства
- •10.5.1.Прерывания
- •10.5.2.Универсальные контакты *bio и xf
- •10.5.3.Внешняя память и интерфейс ввода-вывода
- •10.5.4.Мультипроцессорная обработка и прямой доступ к памяти
- •10.6.Система команд сигнального процессора
- •10.6.1.Способы адресации и форматы команд
- •Команды пересылки и загрузки
- •Арифметико-логические и специальные команды
- •Команды передачи управления
- •Команды управления
- •11.Пример проектирования асу тп: асу тп подготовки резиновой смеси
- •11.1.Существующая система приготовления резиновой смеси
- •11.2.Требования к разрабатываемой асу тп
- •11.3.Выбор способа реализации управляющего блока
- •11.4.Выбор режима работы микроЭвм и распределение адресного пространства
- •11.4.1.Выбор режима работы
- •11.4.2.Распределение ресурсов ввода/вывода
- •11.4.3.Назначение управляющих клавиш и элементы диалога
- •11.4.4.И Только для чтения спользуемые ресурсы микроЭвм
8.4.Таймерный сопроцессор (tpu)
Таймерный сопроцессор реализует последние достижения в таймерных системах. Он способен независимо от процессора выполнять как простые, так и сложные таймерные функции. Три можно считать отдельным специализированным микропроцессором, который осуществляет две основные операции - проверку на совпадение (match – сравнение) и сохранение значения счетчика-таймера в момент изменения состояния какого-либо входа (capture – захват) над одним операндом - ВРЕМЕНЕМ. Выполнение любой из них называется событием. Обслуживание событий сопроцессором замещает обработку прерываний центральным процессором. На текущий момент в TPU реализованы следующие функции:
Дискретный ввод/вывод.
Операция capture по входу/ счетчик изменений состояния входа
Функция сравнения временных интервалов
Широтно-импульсная модуляция (ШИМ).
Синхронная ШИМ.
Измерение периода с обнаружением дополнительного изменения состояния.
Измерение периода с обнаружением пропущенного изменения состояния.
Синхронный генератор импульсов.
Аккумулятор периода/ширины импульса.
TPU имеет 16 эквивалентных каналов, каждый из которых может выполнять любую из возможных функций.
TPU первым из таймерных систем предоставил высокоточную обработку и формирование временных характеристик сигналов, и функциональную гибкость.
8.4.1.Таймерные функции высокой точности
В общем случае точность таймерных функций ограничена объемом действий, которые должен сделать процессор для обслуживания задач, подобных генерации сигнала определенной формы при помощи ШИМ, измерению периода или ширины импульса. Высокая производительность Три достигается за счет двух основных черт: уменьшенной задержки и уменьшенного времени обслуживания, что позволяет основному процессору сосредоточиться на общих функциях управления. Три обеспечивает лучшую точность, чем может быть получена с использованием процессора, и в то же время не использует процессорное время для обслуживания событий.
Задержка - это интервал времени между событием и началом его обработки. Способность ТРи обслуживать собственные прерывания или события уменьшает задержку и не требует вмешательства процессора для обработки каждого изменения состояния какого-нибудь вывода или для определения, прошел ли период времени, требуемый для синтезирования сигнала. Сконфигурированный центральным процессором один раз, TPU осуществляет таймерные функции, требующие высокой точности, лишь с небольшим его вмешательством или вообще без его участия.
Время обслуживания - это время, затрачиваемое на обработку одного события. В старых микроконтроллерах это время было значительным, так как набор команд процессора не предназначен для выполнения таймерных функций. С оптимизированным набором инструкций ТРи, таймерные функции реализуются с меньшим числом команд, чем при использовании процессора. За счет быстрого исполнения инструкций уменьшено время обслуживания. Инструкции, исполняемые Три, реализованы фирмой Мо1ого1а в микрокоде, который прошивается в масочном ПЗУ в момент производства либо загружаются в модуль ОЗУ.
8.4.2.Характеристики tpu
16 каналов, каждый со своим выводом.
Любой канал может выполнять любую таймерную функцию.
Любая таймерная функция может использоваться одновременно несколькими каналами.
У каждого канала есть контрольный регистр, состоящий из:
16-разрядного регистра изменения состояния;
16-разрядного регистра сравнений/совпадений;
16-разрядного регистра сравнения на больше или равно.
Каждый канал может быть синхронизован с одним или с обоими 16-разрядными регистрами таймера-счетчика (TCRx).
TCR1 тактируется с выхода предварительного делителя, на вход которого подан внутренний тактовый сигнал TPU, деленный на 4 или 32. Делитель может делить частоту на 1, 2, 4 и 8. Каналы, использующие TCR1, могут работать до тактовой частоты TPU/4.
также тактируется с выхода предварительного делителя частоты, вход которого –одноименный внешний контакт. Делитель может уменьшать частоту в 1, 2, 4 либо 8 раз. Таким образом, каналы, использующие TCR2, могут работать на частоте до 1/8 тактовой.
TCR2 может быть использован в качестве аппаратного счетчика импульсов, поступающих на вход TCR2 или тактирующих TCR1
Все каналы имеют по меньшей мере шесть 16-разрядных регистров параметров. У 14 и 15 каналов таких регистров восемь. Все регистры расположены в двухпортовой памяти с доступом как со стороны TPU, так и со стороны процессора.
Планировщик с тремя уровнями приоритета разделяет функции с высоким, средним и малым приоритетами. Любому из каналов может быть присвоен один из уровней.
Все функции реализованы в микрокоде.
Для поддержки макетирования и разработки имеются такие средства, как контрольные точки, останов исполнения и пошаговое исполнение, дающее доступ к внутренним регистрам.
Аппаратно обеспечивается одновременная передача двух параметров.
В качестве одной из микрофункций TPU, может быть осуществлена одновременная передача N параметров.