Ерохин И.И. Конспект лекций по дисциплине Микропроцессорная техника

Подождите немного. Документ загружается.

Программные прерывания МП происходят: при установке флага Т в «1»

(пошаговый режим) – адрес вектора (перехода на подпрограмму) этого преры-

вания 00004h; при выполнении команды INT 3 – адрес вектора этого програм-

много прерывания 0000Ch; при выполнении команды INTО (прерывание по

переполнению, при установке флага OF в «1»); при выполнении команды INTv

(прерывание – точка входа в подпрограмму обработки прерывания задаётся

8-разрядным кодом v), см. рис. 15. 7 а).

а) б)

Немаскируемые прерывания. Запросы на прерывания от внешних устройств

по входу NMI не могут быть прерваны, поэтому для защиты программы обра-

ботки прерывания от повторных прерываний, запрос на прерывание по входу

NMI воспринимается только по переднему фронту импульса запроса.

Маскируемые прерывания. Запросы на прерывания, поступающие от внеш-

них устройств на вход INTR МП, будут обрабатываться, только при установке

флага IF в «1». Расширение количества внешних прерываний поступающих на

вход INTR и программная установка приоритетов прерываний осуществляется

применением в МП системах контроллеров прерываний (ПКП, см. рис. 15.7, а).

Подпрограмма обработки прерывания должна завершаться командой возврата

IRET, которая восстанавливает содержимое счётчика команд IP, сегментного

регистра CS и регистра флагов RF. Каждое маскируемое прерывание – внешнее

устройство имеет индивидуальную подпрограмму обработки прерывания в

отличие от немаскируемых прерываний. Число тактов, необходимых для выпол-

нения только команд вызова и возврата из подпрограммы обработки преры-

вания, равно 52.

3. ПРОГРАММИРОВАНИЕ НА ЯЗЫКЕ АССЕМБЛЕРА

СИСТЕМА КОМАНД

Общий формат команд МП приведен на рис.15.8. Первый байт команды содер-

жит код операции (КОП), который присутствует во всех командах, младший

разряд w этого байта определяет разряд операнда. Если w = 0, то операнд

однобайтовый, если w = 1, то операнд двухбайтовый.

00000

00004

00008

0000С

00010

00014

•

0007С

00080

•

003FD

Вектор 1. ДЕЛЕНИЕ НА НУЛЬ

Вектор 2. ПОШАГОВЫЙ

РЕЖИМ

Вектор 3. НЕМАСКИРУЕМЫЕ

ПРЕРЫВАНИЯ

Вектор 4. КОМАНДА INT 3

Вектор 5. КОМАНДА INT О

Вектор 6 ВЫПОЛНЕНИЕ

КОМАНД IN

Вектор 31

(СИСТЕМНЫЕ

Вектор 32. ПРОГРАММЫ)

ПРОГРАММЫ

Вектор 256 ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ

Запросы немаски-

емого

прерывания

Логика прерываний

Деление

на нуль

Пошаговый

режим

Команда

INT 3

Команда

INT v

I P

Контроллер пре-

рываний (ПКП)

Запросы маскируемого прерывания

МП

Рис. 15. 7. Структурная схема подсистемы прерываний – а); адреса векторов - б)

NMI

INTR

Второй байт команды – при

значении mod = 11В, поле reg или r/m определяет адрес реги- стра общего

назначения (РОН) в соответствии с табл.15. 3.

При соответствующих значениях mod ≠ 11В и r/m, определяются способы

формирования исполнительного адреса в сегменте данных или стеке, пока-

занны в табл. 15. 4.

Таблица 15. 3 Таблица 15. 4

Поле reg

или r/m

w = 0 w = 1

r/m mod

00 01 10

000

001

010

011

100

101

110

111

000

001

010

011

100

101

110

111

BX + SI

BX + DI

BP + SI

BP + DI

disp 16

BX + SI + disp8

BX + DI + disp8

BP + SI + disp8

BP + DI + disp8

SI + disp8

DI + disp8

BP + disp8

BX + disp8

BX + SI + disp16

BX + DI + disp16

BP + SI + disp16

BP + DI + disp16

SI + disp16

DI + disp16

BP + disp16

BX + disp16

Использование сегментации памяти позволило уменьшить число разрядов

отводимое для адреса памяти в коде команды, а также организовать защиту

областей памяти от непредвиденного доступа. Выбор сегментного регистра для

вычисления физического адреса производится МП автоматически в зависи-

мости от вида извлекаемой из памяти информации. Если извлекается команда,

то для определения физического адреса используется содержимое регистра

CS, при извлечении данных – содержимое регистра DS, при обращении к

стеку – содержимое SS, а при манипуляции со строковыми переменными

содержимое регистров DS и ES. Пользователь может программно выбрать (сте-

ковый) регистр, поставив перед выполняемой командой префикс 001ХХ110

(SEC SR), с помощью которого задаётся сегментный регистр, используемый

при формировании адреса данной команды.

Подробное описание система команд МП I8086 / 1, с. 144/.

ТИПЫ ИМЁН АССЕМБЛЕРА

BYTE PTR – обозначает 16-разрядный адрес (смещение) в сегменте

памяти для однобайтовой переменной;

WORD PTR и DWORD PTR – тоже для двухбайтовой и четырёхбайтовой

переменной;

NEAR PTR – тоже для команды, на которую выполняется переход внутри

сегмента;

FAR PTR – тоже для межсегментного перехода;

NUMBER – обозначает произвольное 16-разрядное число;

1 байт 1 байт 1 или 2 байта 1 или 2 байта

Рис.15. 8. Формат команд МП

К О П w mod reg r/m disp 8/16 data 8/16

Преобразование типов данных производится с помощью следующих опера-

торов: OFFSET преобразует адрес представленный 16-разрядным смещением в

сегменте, в число (PTR → NUMBER);

SEG преобразует 16-разрядный базовый адрес сегмента в число (PTR ←

NUMBER).

ПСЕВДОКОМАНДЫ АССЕМБЛЕРА

В табл. 15.5 приведен список основных псевдокоманд, используемых для

сообщения транслятору (Ассемблеру) необходимой информации.

Псевдокоманды EQU, DB, DW аналогичны Ассемблеру МП К580ВМ80А.

Таблица 15. 5.

Имя псевдокоманды Пример записи Выполняемые действия

PROC

SEGMENT

ASSUME

ENDS

ORG

END

ENDP

UC3 PROC NEAR

CSEG SEGMENT

ASSUME CS:CSEG

X1 DD

CSEG ENDS

ORG 0800H

UKIU END

UC3 ENDP

Заголовок процедуры UC3

Определение начала CSEG в сегменте

Установка значения сегментного регистра CS

при выполнении программы

Резервируется память для 4-х байтовой

переменной Х1

Конец кодового сегмента

Исполнительный адрес 1-й команды

Конец программы с именем 1-йкоманды UKIU

Конец процедуры UC3

Для обозначения переменной используется символ «?». Запись n DUP (?) озна-

чает массив из n переменных, а приведенное перед псевдокомандой имя в графе

метки есть имя массива и одновременно имя его первого элемента. После

метки псевдокоманды двоеточие не ставится (в отличие от меток команд).

СПОСОБЫ АДРЕСАЦИИ

МП I8086 по сравнению с МП К580. предоставляет более широкие воз-

можности адресации данных:

Прямая адресация – исполнительный адрес данных является частью

команды. Например, по команде ADD AL, MAS + 7 будет выполнена операция

(AL) ← (AL) + MEM (MAS + 7). По этой команде к содержимому регистра (AL)

будет прибавлено содержимое ячейки памяти с адресом (MAS + 7), то есть

вторым операндом будет восьмой элемент массива однобайтных данных (MAS).

Так как в программе массив (MAS) с помощью соответствующей псевдоко-

манды DB будет объявлен массивом однобайтных переменных, то не требу-

ется указаний о типе операнда.

Регистровая адресация – адресами операндов являются регистры общего

назначения МП. Например, команда ADD АХ, ВХ выполняет операцию (АХ) ←

(АХ) + (ВХ). В качестве регистров могут использоваться регистры АХ, .., DI

(для двухбайтовых данных) или регистры АL,..., DL (для однобайтовых данных).

Непосредственная адресация – операнд представляется константой в самой

команде. Например, команда MOV AL, 07H выполняет операцию (AL) ← (AL) + 7.

Косвенная регистровая адресация – адресом данных является содержимое

одного из регистров BX, SI, DI. Например, команда ADD AL, BYTE PTR [BX]

производит суммирование содержимого регистра (AL) и ячейки памяти, адре-

сом которой служит содержимое регистра [BX]. Имя BYTE PTR указывает тип

данных – однобайтовый операнд.

Адресация по базе или с индексированием используется, когда операнд

является одним из элементов массива данных. При этом начальный адрес (база)

или смещение (индекс) представляются содержимым одного из базовых регис-

тров ВХ, ВР или одного из индексных регистров SI, DI. Пример адресации по

базе – в команде ADD AX, WORD PTR [BX + 9] или ADD AX, WORD PTR [BX]. 9

в качестве второго операнда в команде используется содержимое ячейки

памяти, адресом которой служит сумма содержимого регистра базы (ВХ)

и константы 9. Имя WORD PTR указывает тип данных – двухбайтовое слово

(операнд).

Пример адресации с индексированием – команда ADD AX, MAS + n [DI]

производит суммирование содержимого регистра (AХ) и ячейки памяти, адрес

которой равен MAS+n+[DI]. Здесь MAS – начальный адрес массива, n – числовая

константа. Тип считываемых данных определяется псевдокомандой массива

MAS.

Адресация по базе с индексированием – исполнительный адрес опреде-

ляется суммированием содержимого базового регистра (ВХ или ВР), индексного

регистра (SI или DI) и константы (присутствие константы необязательно).

Например, ADD AL, BYTE PTR [BX]. 5 [DI] или ADD AL, BYTE PTR

[BX+5+DI].

ПРИМЕРЫ ПРОГРАММИРОВАНИЯ

Пример 1. Найти среднее арифметическое 16-ти двухбайтовых элементов

массива MAS, результат (RES) поместить в память.

Программа решения задачи приведена в табл. 15. 6.

Программа предусматривает размещение команд и данных в общем сег-

менте CS с базовым адресом SEG0 (0000H). Псевдокоманда ASSUME сооб-

щает, что во время выполнения программы сегментный регистр CS будет

содержать адрес SEG0.

Псевдокоманда ORG – размещение в сегменте начинается с адреса 0100Н,

относительно начала сегмента. Метка START – начало команд программы.

Первая команда программы MOV BX, OFFSET MAS предусматривает пере-

сылку начального адреса массива MAS в регистр ВХ. Представление этой

команды в виде MOV BX, MAS было бы воспринято Ассемблером как пере-

сылка первого элемента массива MAS в регистр BX, а не адреса его разме-

щения. Таким образом, OFFSET MAS есть число, равное начальному адресу

размещения массива MAS.

Команда СМР ВХ, OFFSET MAS +32 производит сравнивание содержимого

регистра ВХ с адресом, следующим за адресом последнего элемента массива

(32), затем при выполнении команды сравнения JNZ Lb1 происходит переход

на метку М1 (команду), если не все элементы массива считаны.

Команда SAR АХ, 4 производит сдвиг содержимого регистра (АХ) на 4

раз- ряда вправо, что равносильно делению на 16. Для деления можно

использо- вать команду IDIV, но это приведёт к 8-разрядныму результату в

регистре (AL), а при использовании сдвига результат 14-разрядный.

Таблица 15. 6.

Метка Мнемокод Комментарий

SEG0

START:

Lb1:

MAS

RES

SEG0

SEGMENT SRC

ASSUME CS: SEG0

ORG 0100h

MOV BX, OFFSET MAS

MOV AX, 0000h

ADD AX, WORD PTR [BX]

ADD BX, 2

СМР ВХ, OFFSET MAS+32

JNZ M1

SAR АХ, 4

MOV RES, AX

DW 16 DUP (?)

DW ?

ENDS

END START

; Базовый адрес сегмента

; Адрес сегментного регистра

; Смещение программы в сегменте

; Первая команда программы

; Установка исходного состояния в (АХ)

; Суммирование очередного элемента

; Увеличения адреса в ВХ на 2

; Проверка окончания суммирования

; Переход на метку Lb1, если ещё есть элементы

; Сдвиг битов в (А) вправо на 4 разряда

; Запись результата в память (переменная RES)

; Резервирование памяти для массива MAS

; Резервирование памяти для RES

; Конец в сегменте

; Конец программы для транслятора

Пример 2. Составить программу нахождения наибольшего элемента в

массиве MASmax состоящего из 77 однобайтовых чисел без знака. Программа

решения задачи приведена в табл. 15. 7.

Для того чтобы программа была пригодна для массивов различной

длины, введем переменную Lmas, тогда длина массива определится

присвоением в операторе EQU требуемого значения Lmas .

В команде Lb1: MOV BL, MASmax [DI] использована индексная адресация.

Адрес элемента массива определяется суммированием MASmax + [DI].

Программа использует в памяти два сегмента: для хранения кодов команд –

сегмент с базовым адресом CODESEG в регистре CS и для хранения данных

– сегмент с базовым адресом DATASEG в регистре DS.

Таблица 15. 7.

Метка Мнемокод Комментарий

DATASG

Lmas

MAS

RES

DATASG

CODESG

PMAX:

Lb1:

CODESG

SEGMENT SRC 0000h ; Базовый адрес сегмента данных

EQU 77 ; Присвоение переменной Lmas значения 77

DB Lmas DUP (?) ; Резервирование памяти для массива MAS

DB ? ; Резервирование памяти для результата - RES

ENDS ; Конец сегмента данных

SEGMENT SRC 0000h ; Базовый адрес сегмента команд

ASSUME CS:CODESG,DS:DATASG

MOV AL, 00h ; Первая команда программы – установка (АL) в 0

MOV DI, 0000h ; Установка (DI) в 0

MOV BL, MAS [DI] ; Считывание в BL элемента массива

CMP AL, BL ; Сравнение (AL) и (BL)

JNZ Lb2 ; Переход на метку Lb2, если (AL) > (BL)

MOV AL, BL ; Пересылка в (AL) большего элемента

INC DI ; Приращение содержимого DI

CMP DI, Lmas ; Проверка окончания элементов

JNZ Lb1 ; Переход к Lb1 если ещё есть элементы

MOV RES, AL ; Запись результата в память

ENDS ; Конец сегмента кодов команд

END PMAX ; Конец программы PMAX

Пример 3. TITLE EXASM1 (EXE) Пример регистровых операций

STACKSG SEGMENT PARA STACK 'Stack'

DB 12 DUP ('STACKSEG')

STACKSG ENDS ; Конец стекового сегмента

CODESG SEGMENT PARA 'Code'

BEGIN PROC FAR

ASSUME SS:STACKSG, CS: CODESG, DS: NOTHING

PUSH DS ; Записать DS в стек

SUB AX, AX ; Очистить AX

PUSH AX ; Записать ноль в стек

ADD AX, 0025H ; Прибавить шест. 25Н к AX

MOV BX, AX ; Переслать AX в BX

ADD BX, AX ; Прибавить BX к AX

MOV CX, BX ; Переслать BX в CX

SUB AX, AX ; Очистить AX

RET ; Возврат в DOS

BEGIN ENDP ; Конец процедуры

CODESG ENDS ; Конец кодового сегмента

END BEGIN ; Конец программы

Пример 4. Фрагмент программы устройства УКИУ

TITLE Устройство контроля измерения и управления – УКИУ

CODESG SEGMENT PARA 'Code'

ASSUME CS:CODESG,DS:CODESG,SS:CODESG

ORG 100H

BEGIN: JMP SHORT MAIN

CR_KDpr DB 3DH ; Код установка регистра управления LPT-порта на

; передачу

CR_KDv DB AAH ; Код выводимый на LPT-порт

MAIN PROC NEAR

MVI DX, 37AH ; Установка адр. регистра управления CR LPT- порта

MVI AL, CR_KDpr ; Запись в (А) кода установки LPT-порта на передачу

OUT DX, AL ; Запись кода CR_KDpr в регистр управления LPT-порта

MVI AL, CR_KDv ; Запись в (А) кода выводимого на LPT-порт

MVI DX, 378H ; Установка адреса регистра управления CR LPT-порта

OUT DX, AL ; Вывод кода CR_KDv на LPT-порт

RET ; Выход в DOS

MAIN ENDP ; Конец программы MAIN

CODESG ENDS ; Конец сегмента кодов команд

ЛИТЕРАТУРА

1. Самофалов К. Г. и др. Микропроцессоры. - К.: Техника, 1986.

2. Каламбеков Б. А. Микропроцессоры и их применение в системах передачи и

обработки сигналов. Учеб. пособие для вузов. - М.: Радио и связь, 1988.

3. Каган Б. М., Сташин В. В. Основы проектирования микропроцессорных уст-

ройств автоматики. - М.: Энергоатомиздат, 1987.

 ЛЕКЦИЯ 16 Error:

Reference source not found

IBM PC СОВМЕСТИМЫЕ ПРОМЫШЛЕННЫЕ КОМПЬЮТЕРЫ И

МИКРОКОНТРОЛЛЕРЫ

2. Общие положения

Ключевой идеей применения IBM PC совместимых промышленных компью-

теров и микроконтроллеров для решения задач автоматизации, является широкое

распространение во всём мире огромного числа производителей и соответ-

ственно проверенным и отлично зарекомендовавших себя стандартам IBM PC

совместимого оборудования. Архитектура IBM PC и лежащая в её основе систем-

ная магистраль ISA и PCI проявили себя в качестве одного из наиболее

распространённых стандартных решений для промышленной автоматизации.

В состав промышленного компьютера и IBM PC совместимого микроконт-

роллера входят; модуль (плата) центрального процессора (МСРU) с 8/16-разряд-

ной магистралью (шинной) ISA или PCI и модули (платы) расширения (МР –

периферийные устройства: функциональные и многофункциональные модули

ввода-вывода дискретных сигналов и аналоговых сигналов с гальванической

развязкой и без развязки; модули релейной коммутации; интерфейсные модули

клавиатуры и индикаторной панели; модули твёрдотельного и флэш-диска;

многопортовые модули последовательной связи; программаторы и др.). Модуль

центрального процессора и платы расширения промышленного ввода-вывода

устанавливаются в слоты пассивной объединительной платы с шиной ISA/PCI.

Объединительная плата устанавливается в специальный каркас промышленного

корпуса, обладающего защитой от пыли, влаги, ударов и вибраций. Специальная

технология изготовления плат обеспечивает их работу в индустриальном диапа-

зоне – при температурах от -40 до +85 ºС (для ПЭВМ, в основном, предусмат-

ривается коммерческий диапазон – от – 0 до +70 ºС). Напряжение питания плат

(модулей) одного номинала 5 В, а применяемая 100 % элементная база изготов-

ленная по технологии КМОП, позволила снизить энергопотребление на 90 %.

Промышленные компьютеры обладают широкими функциональными воз-

можностями, которых достаточно для решения большинства задач автомати-

зации. Пользователь имеет возможность запуска ранее разработанного приклад-

ного программного обеспечения сразу после извлечения модулей центрального

процессора из упаковки, что обеспечивается наличием в их ПЗУ операционной

системы совместимой с MS-DOS 6.22 и базовой системы ввода-вывода BIOS.

Почти всю разработку и отладку программного обеспечения можно произво-

дить на обычном персональном компьютере, установив в него платы (модули)

промышленного ввода-вывода, а затем перенести готовое ПО в микроконт-

роллер, где в ПЗУ уже находится ядро операционной системы MS-DOS 6.22.

При этом можно использовать любое ПО и средства разработки (например,

DOS, Windows, Linus и др.), работающие на стандартной IBM PC платформе,

или специальные инструментальные пакеты (Ultralogik, RTKernel и др.).

Фирмы Advantech, Octagon System – Fastwel, Siemens представляют широкий

спектр оборудования и программных средств для построения промышленных

систем сбора информации и управления (автоматизации технологических про-

цессов и встраиваемых систем) в форматах ISA, PCI, CompactPCI, PC/104.

Фирмы Advantech является одним из крупнейших в мире производителем

IBM PC совместимого оборудования (в форматах ISA, PCI, CompactPCI, PC/104)

для применения в системах автоматизации и предлагает широкую номенкла -

туру изделий, представляющих собой законченные решения:

 Панельные компьютеры и рабочие станции;

 Модульные промышленные и встраиваемые одноплатные компьютеры

(модули центрального процессора) с шинами ISA, PCI, Compact-PCI;

 Модульные IBM PС совместимые программируемые микроконтроллеры;

 Модули (платы) сбора и обработки информации;

 Модули нормализации и преобразования аналоговых сигналов;

 Модули контроллеров последовательной связи (RS-232, RS-422/485);

 Шасси и корпуса для промышленных компьютеров, вмещающих до 20

плат (модулей) расширения (периферийных устройств);

 Программное обеспечение, драйверы и универсальные программаторы.

2. Модуль центрального процессора

Модули центрального процессора (одноплатные IBM PC совместимые

компьютеры) изготавливаются на базе различных микропроцессоров – Pentium,

Celeron, AMD K6 и K5, i80486, i80386, для микроконтроллеров CPU 16-разряд-

ный i80188. Рассмотрим характеристику одного из одноплатных промышленных

компьютеров (фирмы Advantech) типа РСА-6178 для встраиваемых примене-

ний, позволяющего построить систему с шинами ISA/PCI в корпусе для уста-

новки плат полного размера (NLX):

 Процессор – Pentium III до 933 МГц, Socket 370;

 Чипсет – Intel 440BX, 100 MГц FSB;

 ОЗУ – 1,0 Гбайт SDRAM (3 x DIMM), ЕСС;

 Контроллер SCSI – Ultra II SCSI, SYM53C895;

 Контроллер SVGA – Ati Rage, AGP, 4 Mбайта видеопамяти SGRAM;

 Контроллер Enternet – 10/100 Base-T;

 Повышенная нагрузочная способность по шине ISA;

 SSD – поддержка DiskOnChip 2000 (флеш-диск);

 Сторожевой таймер;

 Порты и контроллеры НЖМД/НГМД – 2хСОМ, 1хР, 1xFDD, 2xEIDE

2хUSB.

Из приведенной характеристики следует, что по сравнению с материнской пла-

той ПЭВМ, на платах промышленных компьютеров дополнительно установлены:

SSD – поддержка DiskOnChip 2000; промышленный интерфейс последовательной

связи RS-485. Слоты для установки плат периферийных устройств на платах