Ерохин И.И. Конспект лекций по дисциплине Микропроцессорная техника

Используя макрокоманды программист не должен забывать о том, что макроко-

манда может изменить содержимое регистров и состояние флагов МП.

Кросс - ассемблеры. Кросс - АССЕМБЛЕР реализуется как АССЕМБЛЕР любого

из рассмотренных выше типов, но он выполняется на одной микроЭВМ (ПЭВМ),

а объектные модули формирует в командах другой микроЭВМ (МК).

Кросс–АССЕМБЛЕРЫ чаще всего пишутся на языках высокого уровня, напри-

мер на ПАСКАЛЕ; в таком случае кросс-АССЕМБЛЕР становится машинонезави-

симым. Широкое распространение кросс–АССЕМБЛЕРОВ вызвано тем, что на одной

машине можно выполнять ассемблирование для различных микропроцессоров.

Резидентный ассемблер. Это полная противоположность кросс-АССЕМБЛЕРУ в

том смысле, что он работает в МП-системе для которой предназначены ассембли-

руемые им исходные программы. Например, микроЭВМ на МП Intel386, написанная

на языке АССЕМБЛЕРА для этого МП программа АССЕМБЛЕРА будет резидентной.

Метаассемблер. Это наиболее мощный из АССЕМБЛЕРОВ, он может использо-

ваться для различных МП. Чтобы воспользоваться МЕТААССЕМБЛЕРОМ, программист

сначала определяет правила ассемблирования для языка АССЕМБЛЕР конкретного МП.

4.3. ХАРАКТЕРИСТИКА АССЕМБЛЕРОВ ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ ППО

Формирование прикладного программного обеспечения (ППО) МПУ автомати-

зации технологических процессов и объектов, работающих в реальном масштабе

времени, в основном производится с использованием языка АССЕМБЛЕРА. Вначале,

после разработки и анализа алгоритма автоматизации объекта, программист пишет

исходную программу с использованием языка АССЕМБЛЕРА конкретного МП (при-

нятого стандартного МК). Затем, при ручном ассемблировании, с помощью таблицы

системы команд МП (см. приложение П2, П3) формируют рабочую программу.

При использовании микрокомпьютерных систем проектирования МПУ (ПЭВМ,

отладочных комплексов, инструментальных систем или САПР МПУ), написанную

исходную прикладную программу на языке АССЕМБЛЕРА вводят в ПЭВМ. Затем с

использованием специального программного обеспечения ассемблируют, линкируют

и отлаживают разработанную прикладную программу

В большинстве случаях основным критерием выбора АССЕМБЛЕРА является

скорость трансляции им исходного текста программы. Это вызвано тем, что во

время разработки программы повторное ассемблирование приходится выполнять

десятки раз, поэтому медленно работающие АССЕМБЛЕРЫ вызывают значительные

затраты времени на отладку программ.

4.4. ДЕАССЕМБЛИРОВАНИЕ

Деассемблирование или обратное ассемблирование. Деассемблирование обычно

используется при отладке программ для проверки того, что программа на машин-

ном языке в шестнадцатеричном представлении соответствует именно той про-

грамме, которая написана на языке АССЕМБЛЕРА. Отладочные программы и эму-

ляторы, в большинстве случаев, имеют встроенные обратные АССЕМБЛЕРЫ.

Пример деассемблирования фрагмента машинной программы:

1A00 01 07 FE LXI B, 0FE07h

1A03 OB M1: DCX B

1A04 78 MOV A, B

1A05 C2 03 20 JNZ M1

В результате деассемблирования текст на языке АССЕМБЛЕРА (мнемокоды)

выводится на экран дисплея, что позволяет найти некоторые ошибки в программе

без обращения к листингу исходной программы.

 ЛЕКЦИЯ 5

ЗАПОМИНАЮЩИЕ УСТРОЙСТВА

5.1. ТИПЫ ЗАПОМИНАЮЩИХ УСТРОЙСТВ

Для хранения небольших объемов информации могут использоваться регистры

(РОН, регистры данных). Для хранения больших объемов информации используются

БИС: ОЗУ (оперативное запоминающее устройство); ПЗУ (постоянное запоминающее

устройство); ППЗУ (программируемое ПЗУ); РППЗУ (репрограммируемое ПЗУ).

ОЗУ предназначено для условий, когда необходимо в высоком темпе выбирать и

обновлять информацию. ОЗУ имеет три режима: чтение, запись, хранение. Время

считывания, записи информации составляет доли μкс. Обычно ОЗУ используется

для хранения данных (исходных, конечных данных, промежуточного результата).

ПЗУ служит для хранения однажды записанной в него информации, не наруша-

емой при отключении питания. В ПЗУ предусмотренно два режима работы: чтение

и хранение информации (режим записи не предусматривается). Используется ПЗУ

для хранения многократно используемых программ (память программ).

Запоминающие устройства (ЗУ) содержат N ячеек, в которых хранится слово с

определенным числом разрядов n. Ячейки последовательно нумеруются двоичными

числами, которые называются адресами. Количество информации в ЗУ определяет его

емкость M=N



n бит. Например, M = 1Кбайт = 1024  8 = 8192 бит, организация 1024 х

8.

5.2. КЛАССИФИКАЦИЯ ЗАПОМИНАЮЩИХ УСТРОЙСТВ

Приведенная выше классификация отражает деление микросхем ЗУ по их функ-

циональному назначению.

По способу обращения к памяти все ЗУ делятся на адресные и ассоциативные.

Большинство видов ЗУ (см. табл. 5.1), кроме вида АЗУ, относятся к адресным ЗУ с

произвольной выборкой, архитектура построения которых на протяжении более 10 лет

остается практически неизменной. В адресных ЗУ обращение к элементам памяти

производится по их физическим координатам, задаваемым внешним двоичным кодом -

адресом. Адресные ЗУ бывают с произвольным обращением к ячейкам памяти, и с

последовательным обращением, где выборка элементов памяти возможна только в

порядке возрастания или убывания адресов. Номенклатура ассоциативных ЗУ (см табл.

5.1) в подклассе микросхем ограничена в связи с неустановившейся архитектурой.

По способу хранения информации ЗУ бывают статические и динамические

В динамических ЗУ для хранения информации используются инерционные свойства

реактивных элементов (в полупроводниковых ЗУ – конденсаторов), что требует перио-

дического восстановления (регенерации) состояния элементов памяти в процессе

хранения информации. В современных конструкциях ЗУ регенерация совмещается с

обращением к элементу памяти. Разработаны ЗУ с динамическим накопителем и

встроенной системой регенерации и синхронизации – квазистатические ЗУ. Внешние

сигналы управления в этом случае такие же, как у полностью статических ЗУ.

Следует отметить, что по уровням входных и выходных сигналов ЗУ любого типа

изготовляются совместимыми с логическими элементами одной из трех стандартных

систем: ЭСЛ, ТТЛ, КМОП. Как правило, ЗУ на основе ТТЛ и ЭСЛ имеют одинаковую

схему. Запоминающие устройства на основе КМОП совместимы с КМОП логическими

элементами, а по выходу – с ТТЛ логическими элементами.

По внешним сигналам все типы РПЗУ совместимы с логическими элементами на

основе ТТЛ

Таблица 5.1. Классификация запоминающих устройств

Наименование вида изделия

Краткое описание изделия

Полное

Сокращенное

Отечес-

твенное

По

ГОСТ

Матрицы оперативных

запоминающих

устройств.

Матрицы постоянных

запоминающих

устройств.

ПЗУ с возможностью

однократного электри-

ческого программиро-

вания

ПЗУ с возможностью

многократного элек-

трического прогшрам-

мирования

ПЗУ с ультрафиолето-

вым стиранием и

электрической запи-

сью информации

Ассоциативные ЗУ

Прочие ЗУ

ОЗУ

ПЗУ

ППЗУ

РПЗУ

РПЗУУф

АЗУ

RAM

ROM

PROM

EPROM

CAM

Матрица активных элементов памяти, обьеди-

ненная со схемами управления, обеспечиваю-

щая режимы записи, хранения и считывания

двоичной информации.

Матрица пассивных элементов памяти со схе-

мами управления, предназначенная для воспро-

изведения неизменной информации, заносимой

в матрицу при изготовлении

Отличаются от ПЗУ тем, что позволяют в

процессе применения микросхемы однократно

изменить состояние запоминающей матрицы

электрическим путем по заданной программе.

ПЗУ, предназначенные для долговременного

хранения и воспроизведения записанной в

процессе эксплуатации информации. Допус-

кает многократную электрическую перезапись

информации – до 10000 раз.

От РПЗУ отличаются только способом сти-

рания информации – с помощью ультрафиоле-

тового освещения, для чего в крышке корпуса

имеется окно со специальным стеклом.

Безадресные ЗУ: поиск и выборка информации

осуществляется по содержанию произвольного

количества разрядов, хранящихся в АЗУ чисел,

независимо от физических координат ячеек

памяти.

На рис. 5.1 показана БИС памяти К573РФ5 – РППЗУ (EPROM) с ультрафиоле-

товым стиранием, а в табл. 5.2 назначение выводов БИС.

Таблица 5.3.

Назначение Обозначение

Адресный вход A0…А10

Вход-выход данных DI 0…DI 7

Выбор микросхемы CS

Разрешения по выходу CEO

Напряжение программирования Upr

Напряжение питания Ucc

Общий GND

A0

A1

A2

A3

A4

A5

A6

A7

A8

A9

A10

CS

CE0

Upr

EPROM

DI 0

DI 1

DI 2

DI 3

DI 4

DI 5

DI 6

DI 7

Рис. 5.1. БИС памяти К573РФ5

 ЛЕКЦИЯ 6

ПРОГРАММИРУЕМЫЙ ПАРАЛЛЕЛЬНЫЙ ИНТЕРФЕЙС К580BB55

Программируемый параллельный адаптер/интерфейс (ППА/ППИ) серии К580

(İ8055) может быть использован для реализации программно управляемого обмена

(синхронного или асинхронного по прерыванию) между МП и различными внешними

устройствами, такими как контактные (дискретные) датчики, светоиндикаторы, элемен-

ты управления исполнительными механизмами объекта автоматизации, клавиатура.

Техническая характеристика

Технология..............................................................................… n-МОП

Максимальная тактовая частота, МГц................................... ≤ 2

Напряжение питания, В .......................................................... +5

Нагрузочная способность......................................................… 1 ТТЛ выход

Потребляемая мощность, мвт................................................ . 350

На рис. 6. 1 приведена схема подключения ППА (PPI) к МП системе (микро-

контроллеру – МК или МП устройству – МПУ) и к внешним устройствам, а также

условное обозначение ППА на электрической схеме. Функциональное назначение

выводов приведено в таблице 6. 1.

8 8

8

8 8

Дискретные сигналы

управления

МП система Внешние устройства

Рис. 6. 1. Схема подключения ППА к МП системе и к внешним устройствам

ША ШУ ШД

Светодиоды СД

CS P P I PВ0

●

D0 ●

● ●

● PВ7

●

D7 PА0

●

A0 ●

A1 ●

PА7

WR

RD PC0

●

Reset ●

PC7

УСО

КД 0

КД 2

●

КД 7

Контактные датчики

(тумблера)

П П А К580ВВ55

VD0

●

VD7

Адресный

дешифра-

тор САВ

В ППА входит схема управления вводом-выводом и двунаправленный буфер

данных, предназначенный для подключения внутренней шины ППА к шине данных

(ШД) МП системы. ППА также содержит три 8-разрядных порта (A, B и C), кото-

рые предназначены для организации обмена между МП и внешними устройствами.

Порт А и порт В состоит из выходного и входного 8-разрядного синхронизи-

руемого регистра и двунаправленных шинных формирователей. Порт С состоит из

двух входных и двух выходных 4-разрядных регистров, двух двунаправленных

шинных формирователей и двух схем управления разрядами порта С. Порт А и 4-

разрядный порт С (старшие разряды) со схемой управления составляют незави-

симую группу А и могут рассматриваться как независимый 12-разрядный порт.

В свою очередь, такую же группу (группу В) образуют порт В, четырёхразрядный

порт С (младшие разряды) и схема управления группой В. Каждая схема управ-

ления группой дешифрирует информацию, поступающую из регистра управляющего

слова (РУС) ППА и вырабатывает сигналы для управления своей группой.

Таблица 6. 1. Функциональное назначение выводов

Обозначение Тип вывода Функциональное назначение

GND

D0 - D7

RESET

CS

RD

WR

А0, А1

РА7– РА0

РВ7 - РВ0

РС7 – РС0

---

Выходы-входы с высоко-

импедансным состоянием

Вход

»

Входы

Входы – выходы

Общий.

Шина данных (ШД). Выводы D0 - D7 подключа-

ются к ШД микропроцессорной системы.

Сброс. Сигнал высокого уровня устанавливает, в

исходное состояние РУС. После сброса выводы.

портов настраиваются на ввод (режим 0).

Выбор микросхемы. Сигнал уровнем 0 подклю-

чает выводы D0 - D7 ППА к ШД МП системы.

Чтение. По сигналу с уровнем 1, содержимое вход-

ного регистра одного из портов выводится на ШД.

Запись. По сигналу низкого уровня информация

с ШД системы записывается в выходной регистр

одного из портов или РУС.

Выбор порта или РУС. На входы А0, А1 уста-

навливается адрес, по которому происходит обра-

щение к одному из трёх портов или к РУС.

Порт А

Порт В

Порт С

В табл. 6. 2 показаны все возможные варианты входных сигналов ППА, обеспе-

чивающих выбор необходимого порта или РУС и соответствующее направление

передачи информации: чтение – от ППА в МП или запись – от МП в ППА.

Настройку ППА производят программным путём с использованием управляю-

щего слова, которое засылается командой OUT из МП в РУС ППА. Группа А ППА

может настраиваться на один из трёх режимов: 0 – основной режим ввода-вывода

(однонаправленный обмен); 1 – режим ввода-вывода (однонаправленный асинхронный

обмен по прерыванию); 2 – режим двунаправленной шины(двунаправленный асинхрон-

ный обмен по прерыванию). Группа В может настраиваться на режим 0 или режим 1.

Структура управляющего слова изображена на рис. 6. 2. В зависимости от инфор-

мации в старшем разряде, управляющие слова могут использоваться для следующих

целей: настройки ППА на требуемый режим (D7 = 1, рис. 6. 2, а) или установки

разрядов порта С (D7 = 0, рис. 6. 2, б). При этом любой из восьми битов порта С

может быть сброшен в «0» или установлен в «1» по команде OUT . Для этого из

аккумулятора МП в РУС пересылается управляющее слово с признаком D7 = .0.

Таблица 6. 2. Входные выходные сигналы ППА

Произвольные

значения

б)

Рис. 6. 2. Структура управляющего

слова ППА

а)

Режим 0. В этом режиме по сигналу, подаваемому на вход RD или WR (соот-

ветственно команды IN или OUT) данные читаются или записываются из периферии

(в периферию) через порт, выбранный с помощью сигналов на входах А0, А1

(адресов портов А, В., С или РУС). При выводе информации (дискретных сигналов)

через порт, её значение запоминается в регистрах портов до тех пор, пока не

поступят новые значения информации в порты ППА. При вводе информации через

порты ППА её необходимо поддерживать до тех пор, пока МП не прочтёт эту

информацию.

Пример 1. Необходимо считать информацию с порта В (положение контактных

датчиков КД0 … КД7), затем определить значение КД3, если оно равно «1» (датчик

разомкнут), то продолжать считывание до тех пор, пока значение КД3 не станет

равным «0» (датчик замкнут). После установления значения КД3 равным «0»,

включить светодиод VD7 (управляющий сигнал).

Вначале определяем УСИ ППА в соответствии с поставленной задачей (порт А

вывод, порт В ввод, режим 0) и структурой управляющего слова (рис. 6.2.). Код УСИ

будет иметь значение 92Н. Адрес регистра управляющего слова ППА - 0F3H, порта

А - 0F0Н, порта В - 0F1H; ППА включен в схему МПУ с МП К580ВМ80А (I8085).

CS RD WR A1 A0 Направление передачи информации

Ввод (чтение)

0 0 1 0 0 PA  DB

0 0 1 0 1 PB  DB

0 0 1 1 0 PC  DB

Вывод (запись)

0 1 0 0 0 DB  PA

0 1 0 1 0 DB  PC

0 1 0 1 1 DB  регистр управляющего слова

1 X X X X Высокоимпедансное состояние

0 0 1 1 1 Запрещённая комбинация

Группа В

Порт С (РС 0 - 3)

1 - ввод

0 - вывод

Порт В

1 - ввод

0 - вывод

Выбор режима

0 - режим 0

1 - режим 1

Группа А

Порт С (РС4 -7)

1 - ввод

0 - вывод

Порт А

1 - ввод

0 - вывод

Выбор режима

00 - режим 0

01 - режим 1

1Х - режим 2

1 -управляющее

слово

Выбор разряда

0 1 2 3 4 5 6 7

0 1 0 1 0 1 0 1

0 0 1 1 0 0 1 1

0 0 0 0 1 1 1 1

0 - установка разряда

Значение,

записываемое

в разряд

D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0

Для задания требуемого режима, необходимо загрузить в аккумулятор (А) МП

УСИ (настройка ППА на заданный режим – код 92Н) и по команде OUT занести

его в РУС ППА: MVI A, 92Н ; (10010011B) Загрузка в (А) кода УСИ.

OUT 0F3H ; Запись кода УСИ в РУС ППА.

Затем, с помощью команды IN, считываем информацию с порта В в аккуму-

лятор (А) МП: Lab1: IN 0F1H ; Считываем информацию с порта В.

Для определения значения (положения) датчика КД3, с помощью логической

операции "И", производим маскирование входных данных (А); значение маски 08Н -

шестнадцатеричное представление датчика КД3 при его значении равном «1»:

ANI 08H ; Логическая операция "И".

После выполнения команды маскирования, результат в (А) МП будет равном 0

при замкнутом контакте датчике (входном сигнале – КД3) и «1» при разомкнутом

контакте датчика КД3. Затем используем команду условного перехода – по значению

флага нуля (JNZ) регистра признаков МП, определяем положение контакта КД3:

JNZ Lab1 ; если результат в (А) равен 1

(контакт ;датчика КД3 разомкнут), то переход на метку Lab1 (адрес), но если

результат в (А) равен 0 (контакт датчика замкнут), то продолжается

последовательное выполнение команд – включение светодиода VD7.

Для включения светодиода VD7 необходимо загрузить в аккумулятор МП его

код (двоичная единица в 7 – разряде – 80Н) и по команде OUT записать его в

регистр порта А ППА: MVI A, 80Н ; (10000000B)

OUT 0F0H ; Код вкл. светодиода записываем в порт А.

Время выполнения команд (подпрограммы) от момента замыкания контакта

датчика КД3 до включения светодиода VD7 определится: t пп = 1 / Тт • ∑ nT,

где Тт - период тактовой частоты МП, при тактовой частоте (CLK) МП равной

fт = 2МГц, значение Тт = 1 / fт = (1 / 2 • 10

6

) = 0,5 мкс;

∑ nT - суммарное число тактов затрачиваемое на выполнение команд подпро-

граммы (для команды IN – nT = 10; ANI – nT = 7; JNZ – nT = 10; MVI – nT = 10;

OUT – nT = 10), равно 47, тогда t пп = 1 / Тт • ∑ n T = 0.5 • 47 = 23,5 мкс.

Пример 2. Условия задачи те же, что и в примере 1, но в качестве МПУ

используется однокристальный микроконтроллер (ОМК) К1816ВЕ51 (I8051) с RISС

архитектурой и включёным в его схему модифицированым ППА. Контактные

датчики КД0 ... КД7 подключены к порту Р1, а светодиоды VD0 …VD7 к порту Р2

ОМК. Инициализация ППА в данном примере не производится, так как по

команде IN или OUT ППА автоматически переключается на заданный режим.

Программа реализации поставленной задачи (процедуры) для ОМК:

Lab1: JB P1.3, Lab1 ; Ожидание замыкания контактов датчика КД3, если

; контакт не замкнут, то переход на метку Lab1 (nT = 11)

SETB P2.7 ; Установка бита Р2.7 в 1, т. е. вкл. светодиода VD7 (nT = 4).

При fт = 1МГц , значение Тт = 1 мкс, тогда время выполнения подпрограммы

t пп = 1 / Тт • ∑ nT = 1 • 15 = 15 мкс,

 ЛЕКЦИЯ 7 Error:

Reference source not found

ОРГАНИЗАЦИЯ ПРОГРАММНЫХ ВРЕМЕННЫХ ЗАДЕРЖЕК

Программная реализация временной задержки использует метод програм-

мных циклов, то есть в некоторый регистр РОН загружается число X, которое

затем в каждом проходе цикла уменьшается на 1. Так продолжается до тех пор,

пока содержимое регистра не станет равным нулю – выход из программного

цикла. Время задержки при этом определяется числом X записанным в регистр,

то есть временем выполнения МП команд программного цикла. Схема алго-

ритма и подпрограмма такой задержки приведена /1, стр. 60; 2, стр. 236/. Самая

длинная задержка вызывается записью числа Х  00Н в регистр РОН.

Подпрограмма TIME – MVI B, 00; M1 – DCR B; JNZ M1; RET. При первом

прогоне по петле это значение уменьшается на 1 и становится равным 255 (FFН),

то есть это равносильно записи числа Х = 256. Следовательно, максимальная

задержка равна Т

ЗАД. МАКС

= X • T

П.Ц

+ Т

П.0

= (256 - 1)  7 +14 = 1797 мкс = 0,0018 c,

где T

П.Ц

– время прохода одного повторяемого цикла, Т

П.0

– время однократного

прохода всех команд временной задержки.

Значение числа Х, в зависимости от заданной (требуемой) задержки (Т

ЗАД

)

определится по формуле

Х = [Тзад - (Тп.о / Тп.ц)] + 1

Для получения более длительной задержки целесообразно применять ко-

манды воздействующие на пару регистров РОН, тогда Т

ЗАД. МАКС

= (65536 - 1) 

12 + 20,5 = 0,7864505 с.

Задержки весьма большой длительности можно получить путем использо-

вания n - регистров с внешней и внутренней петлями задержки /1, стр. 60; 2, стр.

210/, при этом время задержки определяется по формуле,

Т

ЗАД

= (Х

В.Ц

 Х

ВН.Ц

- 1)  Т

П.Ц.ВН

+ [(Х

В.Ц

- 1) Т

П.Ц.В

+ Т

П.О

],

где Х

В.Ц

Х

ВН.Ц

– числа записываемые в регистры внешнего и внутреннего

циклов;

Т

П.Ц.ВН,

Т

П.Ц.В

– время одного прохода, соответственно внутреннего и внеш-

него цикла;

Т

П.О

– время однократного прохода всех команд временной задержки,

тогда Т

ЗАД. МАКС

= (256  65536 - 1) 12 + [(256 -1)  11 + 41] = 201,356866 c.

Требуемое значение Х

ВН.Ц

- числа записываемого в пару регистров (РОН)

внутреннего цикла, определяется по формуле

Х вн.ц = Т зад.п.ц - Т п.ц.в / Т п.ц.вн,

где Т

ЗАД.П.Ц

– время задержки при полном проходе требуемого внутреннего

цикла и однократном внешнем цикле, которое определяется

Т зад + Т п.о

Т зад.п.ц =  Т зад.макс = 0,786 с

Х в.ц

Подставив в формулу требуемое значение Т

ЗАД

, ранее вычисленное Т

П.О

и

подобрав значение Х

В.Ц

(целое число) таким образом, чтобы полученная вели-

чина Т

ЗАД.П.Ц

удовлетворяла условию Т

ЗАД.П.Ц

 Т

ЗАД.МАКС

= 0,786 с.

Ерохин И.И. Конспект лекций по дисциплине Микропроцессорная техника

Подождите немного. Документ загружается.