Ерохин И.И. Конспект лекций по дисциплине Микропроцессорная техника

Подождите немного. Документ загружается.

прерывания;

 формирование кода операции команды вызова (CALL) и 16-

ти разряд-

разрядного адреса вызываемой подпрограммы обработки прерывания.

Количество обслуживаемых внешних устройств может быть увеличено до 64,

применением каскадного подключения ПКП (один ведомый и восемь ведущих).

На рис. 11.1 приведено условное обозначение ПКП К1810ВН59 (К580ВН59 –

Intel 8259), а в таблице 11.1 функциональное назначение выводов.

С помощью загрузки управляющих слов двух видов (инициализации ICW –

в режиме настройки и операционных слов OCW – при обслуживании запросов)

командами OUT, ПКП может быть настроен на следующие режимы обслужи-

вания: 1) полного вложения программ прерывания (приоритеты внешних

устройств фиксированы); 2) циклического сдвига приоритетов А; 3) цикличес-

кого сдвига приоритетов В; 4) специального маскирования; 5) последователь-

ного опроса – запросы от внешних устройств (IRQ0,..., IRQ7) фиксируются в

регистре запросов на прерывания IRR в ПКП, а схема обработки приоритетов

определяет наиболее приоритетный запрос.

ПКП при векторном прерывании реализует следующую последователь-

ность действий:

 после появления, на одном или нескольких входах IRQ0,..., IRQ7, сиг-

нала с логическим уровнем «1» (запрос или запросы на прерывания), осуществ-

ляется фиксирование этих запросов в регистре запросов IRR, учитываются их

приоритеты и формируется сигнал INT для МП;

 сигнал INT с ПКП поступает на вход INT (запрос на прерывание) МП,

который после завершения выполнения текущей команды и в случае если

прерывание разрешено (командой EI), выдаёт сигнал INTЕ (разрешено преры-

вание) на вход INTА ПКП;

 затем ПКП формирует и по ШД передаёт в МП первый байт коман-

Назначение выводов микросхемы:

D0,..., D7 - Двунаправленная шина ШД - МП  МК

А0 – Вход - выбор регистров ПКП

CS – Вход сигнала выборки микросхемы

WR – Сигнал низкого уровня - разрешения записи

RD – Сигнал низкого уровня - разрешения чтения

IRQ0,..., IRQ7 – Входы запросов на прерывания от

внешних устройств

INT – Выход – запрос на прерывание, сигнал от

ПКП к МП

INTА – Вход – подтверждение прерывания от МП

SP – Вход – выбор ведомой МС при каскадиро-

вании

CASO0 – CASO2 – Вход/выход – выводы ведущего

ПКП, являющиеся входами ведомых ПКП

D0 PCI IRQ0

D1 IRQ1

D2 IRQ2

D3 IRQ3

D4 IRQ4

D5 IRQ5

D6 IRQ6

D7 IRQ7

INTA CASO0

INT CASO1

SP CASO2

Рис. 11.1 - Условное обоз-

начение ПКП К1810ВН59

ды CALL (код операции КОП – CDh) – переход на подпрограмму обработки

прерывания (адреса перехода пока нет, а только КОП);

 МП получив КОП команды CALL, вырабатывает ёщё два сигнала

INTЕ, по которым ПКП по ШД передаёт в МП младший и старший байт адреса

вектора перехода на подпрограмму обработки прерывания (адрес начала

расположения векторов прерываний, и шаг их смещения задаётся программно

при инициализации ПКП). Кроме того, МП вырабатывает ёщё третий сигнал

INTЕ, поступающий на вход INTА ПКП, по которому сбрасывается в «0» раз-

ряд регистра запросов IRR , соответствующий входу по которому поступил

запрос на прерывание и устанавливает в «1» соответствующий разряд регис-

тра состояний (ISR), который показывает, какой из запросов обрабатывается;

 затем управление передаётся подпрограмме обработки прерывания,

соответствующей номеру (IRQi) обрабатываемого запроса (типу входного

устройства);

 после выполнения подпрограммы обработки прерывания происходит

автоматический возврат к прерванной программе (в конце подпрограммы

команда RETR).

Загрузкой управляющих слов в ПКП можно программировать один из двух

способов задания младшего байта адреса (и шага смещения) векторов пере-

хода на подпрограммы обработки прерываний: 1) ХХХYYY00; 2) XXYYY000,

где ХХХ (ХХ) – разряды адреса, задаваемые при загрузке управляющего слова

ICW1 (рис. 11.2) разряды 7, 6,5 (7,6); YYY – двоичный код внешнего

устройства, запрос которого надлежит обслуживать, формируется внутри ПКП.

Таким образом, по первому способу для каждого вектора перехода на под-

программу обработки прерывания в памяти МП системы отводится 4 байта

(ICW1, разряд D2 = 1) по второму 8 байт (ICW1, разряд D2 = 0). Адресные части

команды CALL для всех запросов на прерывание указывают на ячейки памяти,

равномерно распределенные в памяти от некоторого начального адреса (век-

тора – задаваемого управляющими словами ICW1 и ICW2 при инициализации

ПКП) через 4 или 8 байт. В этих ячейках памяти записаны команды безус-

ловных переходов (JMP адр.) на соответствующие подпрограммы обработки

прерываний (таблица переходов – векторов), которые в свою очередь могут быть

расположены в произвольных, определяемых программистом, областях памяти.

Например, необходимо определить коды управляющих слов инициализации

ICW1 и ICW2, при условии размещения начального адреса (нулевого вектора)

таблицы переходов по адресу 20Е0h, с использованием первого способа зада-

ния младшего байта (разряды 7, 6, 5), то есть для каждого вектора будет отве-

дено по 4 байта памяти (шаг смещения каждого вектора через 4 ячейки памяти,

так как прерываний 8, то будет задействовано 32 ячейки памяти). В системе

работает один ПКП, адрес РУС ПКП FEh, регистра операционных слов FFh.

Код управляющего слова инициализации определяем в соответствие с фор-

матом, приведенным на рис. 11.2, для наших условий ICW1 = 11100000В = Е0h,

а ICW2 = 00100000В = 20h. Тогда нулевой вектор (первый) перехода будет распо-

ложен по адресам 20Е0 – 20Е3h, второй 20Е4 – 20Е7h и восьмой 20FCh –20FFh.

Программный модуль инициализации будет, выглядит следующим образом:

INT: DI F3 ; Запрет прерываний МП

MVI A, E0h ; Запись в (А) кода ICW1 = E0h

OUT 0FEh ; Запись в РУС ПКП кода ICW1

MVI A, 20h ; Запись в (А) кода ICW2 = 20h

; старший байт начального адреса.

OUT FE ; Вывод кода ICW2 в РУС ПКП.

EI FB ; Снятие запрета прерывания.

Более подробное описание принципа действия, настройки, форматов управ-

ляющих слов инициализации ICW и операционных OCW ПКП приведено

/Самофалов К. Г. Микропроцессоры, стр. 60 – 71/.

D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0

A7 A6 A5

D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0

A15 A14 A13 A12 A11 A10 A9 A8

D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0

НАСТРОЙКА ПКП. Для программиста ПКП представляет собой два входных-

выходных порта (регистра) или две ячейки памяти, адреса которых отлича-

ются в разрядах А0 («0» или «1»). Прежде всего командой OUT из МП заг-

ружается первое управляющее слово инициализации ICW1 по адресу А0 = 0

(например FEh – РУС). С помощью ICW1, формат которого показан на рис.11.2,

задаётся КОП и младший байт адреса первого вектора перехода на подпро-

грамму обработки прерывания и наличие каскадируемости ПКП. Затем командой

OUT по адресу А0 = 1 (FFh) загружается второе управляющее слово ICW2, с

помощью которого задаётся старший байт адреса первого вектора перехода.

Код Каскадирование

0 Каскадируемый

1 Одиночный

ПКП

Адрес подпро-

Код граммыобработ-

ки прерываний

00 0 Разряды 7, 6, 5

00 1 (7, 6) младшего

• байта адреса

• входа в подпро-

• грамму обработ-

11 1 ки прерываний

Код Способ формирования младшего

байта адреса подпрограммы

Первый метод YYY – код устрой-

ства, пославшее запрос на прерыва-

ние, помещается в разряды 4, 3, 2

мл. байта адр. подпрограммы обра-

ботки прерываний; XXXYYY00.

0 Второй метод YYY – в разряды

5, 4, 3; XXYYY000.

ICW1

А0=0

ICW2

А=1

Код Адрес подпрограммы

обработки прерываний

00000000 Старший байт адреса

00000001

• входа в подпрограмму

•

11111111 обработки прерываний

ICW3

А=0

ICW3

А=1

Определение

кода см. /1/

Для ведущего ПКП

Для ведомого ПКП

Рис. 11. 2. Формат управляющих слов инициализации ICW

Если ПКП каскадируются то по адресу А0 = 1 (FFh) командой OUT в ПКП

загружается третье слово ICW3, которое единицей в соответствующем разряде

указывает к каким входам IRQ ведущего подключаются выходы INT ведомых.

Затем в каждый из ведомых ПКП командой OUT последовательно засыла-

ются три управляющего слова инициализации (ICW1, ICW2, ICW3). Алгоритм

настройки ПКП показан на рис. 11. 4.

Маскирование входов ПКП

D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0

Специальное окончание обслуживания зап-роса – переход в режим полного

вложения

D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0

0 1 1 0 0

Специальное окончание обслуживания зап-роса – переход в режим циклического

сдвига В

D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0

1 1 1 0 0

Циклический сдвиг приоритетов В

D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0

1 1 0 0 0

OCW1

А = 1

Код Назначение

00000000 «1» в разряде слова -

00000001 запрос по соответству-

• ющему входу ПКП не

• обслуживается.

• «0» - соответствующий

11111111 вход обслуживается.

Код Номер входа IR, приоритет ко-

торого назначается наименьшим

00000000 0

00000001 1

• •

11111111 7

OCW2

А = 0

OCW2

А = 0

OCW2

А = 0

Код Номер разряда регистра состо-

яния, сбрасываемого в «0»

00000000 0

00000001 1

• •

11111111 7

OCW2

А = 1

Код Номер входа IR, приоритет кото-

рого устанавливается наименьшим

00000000 0

00000001 1

• •

11111111 7

OCW2

А = 0

OSW3

А = 0

OSW3

А = 0

OSW3

А = 0

OSW3

А = 0

OSW3

А = 0

Рис. 11. 3 - Форматы управляющих операционных слов

ОCW

РЕЖИМ ПОЛ-

НОГО ВЛОЖЕН

НЕОБХОДИМО

МАСИРОВАН.

РЕЖИМ СПЕЦ-

МАСКИРОВАН.

РЕЖИМ СПЕЦ-

МАСКИРОВАН.

Запись в ПКП

ICW2 (ведомый)

ЕСТЬ

ВЕДОМЫЕ

Н а ч а л о

Запись в ПКП

ICW1 (ведомый)

К о н е ц

ДА

НЕТ

Запись в ПКП

ICW3 (ведомый)

Запись в ПКП

ICW1 (ведомый)

Запись в ПКП

ICW2 (ведомый)

Запись в ПКП

ICW3 (ведомый)

Запись в ПКП

OCW1

ДА

НЕТ

ДА

НЕТ

Запись в ПКП

OCW2

ДА

НЕТ

Запись в ПКП OCW3

(вход в режим)

Запись в ПКП OCW3

(выход из режима)

ДА

НЕТ

Запись в ПКП

OCW2

Рис. 11. 4. Алгоритм настройки ПКП

Окончание обслуживания запроса –

переход в режим полного вложения

D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0

0 0 1 0 0 Х Х Х

Окончание обслуживания запроса –

переход в режим циклического сдвига А

D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0

1 0 1 0 0 Х Х Х

Вход в спецмаскирование

D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0

Х 1 1 0 1 0 0 Х

Выход из спецмаскирования

D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0

Х 1 0 0 1 0 0 Х

Чтение содержимого регистра запросов

D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0

Х 0 Х 0 1 0 1 0

Чтение содержимого регистра состояний

D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0

Х 0 Х 0 1 0 1 1

Чтение в режиме опроса

D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0

Х 0 Х 0 1 1 0 Х

После загрузки управляющих слов инициализации ПКП переходит в состо-

яние обслуживания запросов на прерывание – в режиме полного вложения

подпрограмм обработки прерываний. Некоторые из запросов на прерывания

могут быть замаскированы. Для этого по адресу А0 = 1 (FFh) командой OUT

в ПКП загружается операционное слово ОCW1 – байт с единицами в разрядах,

соответствующим входам по которым запросы не должны обслуживаться.

РЕЖИМ ПОЛНОГО ВЛОЖЕНИЯ ПОДПРОГРАММ ОБРАБОТКИ ПРЕ-

РЫВАНИЙ. В этом режиме приори- теты входов IRQ не изменяются, они

установлены следующим образом: IRQ0 имеет высший приоритет, а IRQ7 –

низший. Если поступают запросы на несколько входов ПКП, то обслуживается

запрос с наиболь- шим приоритетом. Если во время обслуживания прерывания

на один из входов ПКП поступит запрос с более высоким приоритетом, то

ПКП прервёт текущее обслужи- вание и перейдёт к обслуживанию

прерывания, инициализированного новым (более высоким приорите- том)

запросом. Запросы с более низ- ким приоритетом не прерывают текущего

обслуживания.

Например, на входы IRQ1 и IRQ4 поступили сигналы запроса преры- вания.

Эти сигналы устанавливают в «1» соответствующие разряды ре-гистра IRR

(IRR1, IRR2). Когда на вход INTA ПКП приходит третий

сигнал от МП «подтверждение пре- рывания», то он сбрасывает тот раз- ряд

регистра запросов на преры-вание IRR у которого наивысший

приоритет и устанавливает аналогичный разряд регистра состояний ISR (ISR1).

Таким образом, регистр состояний ISR указывает на то, какой из запросов

обслуживается в данное время.

Например, если обслуживается запрос поступивший на вход IRQ4 (соот-

ветствующий разряд регистра IRR установлен в «1» – IRR4), то запросы посту-

пающие на входы IRQ5 - IRQ7, обслуживаться не будут. При этом, если посту-

пит запрос с более высоким приоритетом, например IRQ2, то он будет зафик-

сирован в разряде регистра IRR2, а так этот вход имеет более высокий прио-

ритет, то сформируется сигнал запроса на прерывание. В ответ на этот сигнал

от МП поступят сигналы, подтверждающие прерывание, и разряд регистра ISR2

установится в «1». При этом он запретит прерывание по данному входу и вхо-

дам с более низким приоритетом (IRQ3 – IRQ7). Система прервёт выполнение

подпрограммы обработки прерывания по запросу на входе IRQ4 и перейдёт к

подпрограмме обслуживания прерывания по запросу на входе IRQ2. После вы-

полнения этой подпрограммы, загрузкой ОCW2 будет сброшен разряд регистра

ISR2 и продолжится выполнение прерванной подпрограммы прерывания (IRR4).

Необходимо помнить, что любую подпрограмму обработки прерывания, для

работы в системе с ПКП типа К1810ВН59 (К580ВН59), необходимо завершать

загрузкой операционного управляющего слова ОCW2:

MVI, 64h ; ОCW2 = 01100100В

OUT [адр.] ; A0 = 0

RET ; Выход из подпрограммы.

ЦИКЛИЧЕСКИЙ СДВИГ ПРИОРИТЕТОВ. РЕЖИМ А. В отличие от предыду-

щего режима, приоритеты могут быть динамически изменены. Входу, запрос на

прерывание по которому был только что обслужен, загрузкой управляющего

слова ОCW2 присваивается низший приоритет.

Распределение входов в порядке возрастания ▼ ▼

приоритетов слева направо – IR7, IR6, IR5, IR4, IR3, IR2, IR1, IR0.

▼

После первого обслуживания – IR3, IR2, IR1, IR0, IR7, IR6, IR5, IR4.

После второго обслуживания – IR5, IR4, IR3, IR2, IR1, IR0, IR7, IR6.

П р и м е ч а н и е – символ ▼ обозначает запрос на прерывание\

Режим циклического сдвига приоритетов А не является постоянным по-

добно режиму полного вложения. Для выполнения каждого сдвига приорите-

тов необходимо загружать операционное слово ОCW2 = 10100000В (окончание

обслуживания запроса – переход в режим циклического сдвига приоритетов

А со сбросом соответствующего разряда регистра состояний – ISR) в ПКП

по завершению каждой подпрограммы обработки прерывания. Режим цикли-

ческого сдвига приоритетов А позволяет избавиться от недостатка, который

заключается в том, что при частых запросах на прерывания по входам с

высшими приоритетами, запросы по входам с низшими приоритетами могут

не обслуживаться. Поэтому применение этого режима целесообразно при об-

служивании устройств с одинаковыми приоритетами.

ЦИКЛИЧЕСКИЙ СДВИГ ПРИОРИТЕТОВ. РЕЖИМ В. В этом режиме можно

программно управлять назначением входу IRQ низшего приоритета.

Пример. Входу IRQ3 может быть присвоен низший приоритет.

Старое распределение приоритетов – IR7, IR6, IR5, IR4, IR3, IR2, IR1, IR0

Новое распределение приоритетов – IR3, IR2, IR1, IR0, IR4, IR5, IR6, IR7.

Приоритеты в режиме В могут быть изменены в любой момент времени при

помощи команды OUT, загружающей в ПКП управляющее операционное слово-

циклический сдвиг приоритетов В или специальное окончание обслуживания

запроса на прерывание – переход в режим циклического сдвига приоритетов В.

Переход в режим циклического сдвига приоритетов В без сброса соответ-

ствующих разрядов регистров состояний ISR производится следующим обра-

зом: MVI A, 0C5h ; OCW2 = 11000101b (5 – номер входа, которому будет

; присвоен наименьший приоритет.

OUT [адр.] ; A0 = 0.

Переход в режим В со сбросом соответствующих разрядов регистров состояний ISR:

MVI A, 0E6h ; OCW2 = 11100110b (6 – номер входа, которому будет

; присвоен наименьший приоритет.

OUT [адр.] ; A0 = 0.

РЕЖИМ СПЕЦИАЛЬНОГО МАСКИРОВАНИЯ. Этот режим задаётся динами-

чески, т. е. после загрузки операционного слова OCW1 (байт с единицами в

разрядах запросы по которым не должны обслуживаться) засылаемого в ПКП

при его настройки и после начала обслуживания прерываний. Переход в ре-

жим специального маскирования производится путём выполнения следующих

команд: MVI A, 68h ; OCW3 = 01101000b

OUT [адр.] ; A0 = 0.

Этот режим действует до тех пор, пока он не отменен.

Отмена режима специального маскирования производится следующим

образом: MVI A, 48h ; OCW3 = 01001000b

OUT [адр.] ; A0 = 0.

РЕЖИМ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОГО ОПРОСА. В этом режиме МП с помощью

ПКП опрашивает последовательно источники запросов, путём многократной

загрузкой операционного слова OCW3 и чтение командой IN регистра слова

состояния ПКП. Для перехода в этот режим, необходимо блокировать коман-

дой DI вход INT (запрос прерывания) МП, так как в этом режиме иниции-

рует обслуживание прерываний сам МП (программа). Затем командой OUT

послать в ПКП (по адресу А0 = 1) операционное слово OCW3 (чтение в ре-

жиме опроса): MVI A, 0Ch ; OCW3 = 00001100b

OUT [адр.] ; A0 = 0.

ПКП выставит на ШД слово состояние, формат которого приведен на

рис. 11.5. Байт слова состояния ПКП счи-

тывается МП командой IN [адр.]. Обслу-

живание запросов на прерывания, осущес-

твляется после анализа слова состояния,

(специально разработанной программой).

Эта программа определяет, какой из при-

шедших запросов будет обслуживаться,

(вызовом соответствующей

подпрограммы обработки

прерывания). Использование

D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0

Код (номер) зап-

роса с наивысшим

приоритетом

Есть запрос

0 Нет запроса

Рис.11.5. Формат слова состояния ПКП

А0= 0

этого режима целесообразно, когда для ряда УВВ имеется общая подпро

грамма их обслуживания.

Содержимое регистра запросов IRR и регистра состояний прерываний ISR

может быть прочитано загрузкой в ПКП OCW3 с последующим выполнением

команды IN [адр.] (см. рис.11.2). Например, чтение содержимого регистра зап-

росов IRR: MVI A, А0h ; OCW3 = 00001100b

OUT [адр.] ; A0 = 0

IN [адр.] ; A0 = 0.

Если после загрузки операционного слова OCW3, для данной операции,

другие слова не загружались, то содержимое регистров можно читать много-

кратно с использованием команды IN [адр.].

Считывание содержимого регистра маски производится без загрузки OCW3,

а непосредственно использованием команды IN [адр.] (А = 0).

Следует помнить, что любую подпрограмму обработки прерывания необхо-

димо завершать загрузкой OCW2: MVI A, 64h - OCW2 = 01100100b; OUT [адр.] - A0=0.

 ЛЕКЦИЯ 12

1. ОДНОКРИСТАЛЬНЫЙ МИКРОКОНТРОЛЛЕР К1816ВЕ35/39/48/49

Микроконтроллер (МК) К1816 конструктивно выполнен в корпусе БИС с

40 внешними выводами. Все выводы электрически совместимые с элементами

ТТЛ; входы представляют собой единичную нагрузку, а выходы могут быть

нагружены одной ТТЛ-нагрузкой. Структурная схема МК показана на рис.12.1.

Ниже приводятся символические имена выводов (сигналов) и их функциона-

льное назначение:

ЗЕМЛЯ (VSS) – потенциал земли;

Uосн (VCC) – основное напряжение питания +5 В, подается во время работы

и при программировании РПП (EPROM);

Uдоп (VDD) – дополнительное напряжение питания +5 В, во время работы

МК обеспечивает электропитание только для РПП (EPROM).; на этот вывод при

программировании РПП подается +25 В;

ПРОГ/СТБВВ (PROG) – вход для подачи программирующего импульса при

записи РПП / выход стробирующего сигнала БИС расширителя ввода-вывода;

X1 – вход для подключения кварцевого осциллятора;

Х2 – вход для подключения второго вывода осциллятора;

СБРОС (RST) – вход сигнала общего сброса при запуске МК;

ШАГ (SS) – сигнал, который совместно с сигналом САВП позволяет

выполнять программу с остановом после исполнения очередной команды

(пошаглвый режим), используется на этапе отладки;

РВПП (PSEN)) – разрешение внешней памяти; сигнал подается на вход раз-

решения буфера внешней памяти только тогда, когда происходит обращение к

внешней памяти программ;

САВП (ALE) – строб адреса внешней памяти; сигнал используется для приема

и фиксации адреса внешней памяти на внешнем регистре, сигнал является иден-

тификатором машинного цикла, так как всегда выводится из МК с частотой,

в 5 раз меньшей основной частоты синхронизации;

ЧТ (RD) – стробирующий сигнал при чтении из внешней памяти или УВВ;

ЗП (WR) – стробирующий сигнал при записи во внешнюю память или УВВ;

ТО – входной сигнал, опрашиваемый по командам условного перехода JTO

и JNTO, кроме того используется при программировании РПП; может быть

использован для вывода сигнала синхронизации по команде ENTO CLK;

Т1 – входной сигнал, опрашиваемый командами условного перехода JT1 и

JNT1, кроме того, используется в качестве входа внутреннего счетчика внеш-

них событий после исполнения команды STRT CNT;

ЗПР (INT) – сигнал запроса прерывания от внешнего источника, вызывает

подпрограмму обслуживания прерывания, если прерывание разрешено ранее по

команде ENI, сигнал СБРОС запрещает прерывания;

ОРПП (ЕА) -- режим внешнего доступа; уровень 1 на этом входе застав-

ляет МК выполнять выборку команд только из внешней памяти программ;