Покровський М.В. Методічні вказівки да виконання лабораторних робіт за дисципліною Мікроконтролери в системах управління

Подождите немного. Документ загружается.

Теоретичні відомості

Більшість мікроконтролерів сімейства Classic мають у своєму

складі модуль повно дуплексного універсального асинхронного

приємопередатчика (UART). Через нього здійснюється

отримання та передача інформації, яка представлена послідовним

кодом.

При передачі даних можуть відбуватися різні збої. Модуль

UART, реалізований в мікроконтролерах сімейства Classic, може

виявляти і сигналізувати про наступні позаштатні ситуації:

- переповнення;

- помилка кадрування;

- невірний старт-біт.

Для зменшення ймовірності збоїв у модулі реалізована

функція фільтрації перешкод.

Для взаємодії з програмою в модулі передбачені 3 роздільних

переривання, запит на яких генерується при настанні наступних

подій: «передача завершена», «регістр даних передавача

порожній» і «прийом завершений».

Управління роботою UART здійснюється за допомогою

регістра управління UCR. А поточний стан UART визначається за

допомогою регістра стану USR. Короткий опис розрядів цих

регістрів приведено в Табл. 5.1 та Табл. 5.2.

Табл. 5.1. Опис регістра UCR

Розряд Назва Опис

7 RXCIE

Дозвіл переривання після закінчення прийому.

Якщо даний розряд встановлений в 1, то при

установці прапора RXC в регістрі USR

відбувається запуск підпрограми обробки

переривання «прийом завершений» (якщо

переривання дозволені).

6 TXCIE

Дозвіл переривання після закінчення передачі.

Якщо даний розряд встановлений в 1, то при

установці прапора TXC в регістрі USR

відбувається запуск підпрограми обробки

переривання «передача завершена» (якщо

переривання дозволені).

5 UDRIE Дозвіл переривання при очищенні регістра

даних UART. Якщо даний розряд встановлений

в 1, то при установці прапора UDRE в регістрі

USR відбувається запуск підпрограми обробки

переривання «регістр даних порожній» (якщо

переривання дозволені).

4 RXEN

Дозвіл прийому. При установці даного розряду

в 1 вирішується робота приймача UART. Якщо

приймач вимкнений, прапори TXC, OR і FE не

можуть бути встановлені. При скиданні

розряду RXEN ці прапори не скидаються.

3 TXEN

Дозвіл передачі. При установці даного розряду

в 1 вирішується робота передавача UART.

Якщо розряд скидається в 0 під час передачі,

виключення передавача станеться лише після

завершення передачі поточного слова і слова,

що знаходиться на момент виключення в

регістрі даних UDR.

2 CHR9

Формат посилок. Якщо розряд встановлений в

1, виробляється передача і прийом 9-розрядних

даних. При передачі значення старшого (8-го)

розряду береться з розряду TXB8 регістра, а

при прийомі записується в розряд RXB8.

1 RXB8

8-й розряд даних, що приймаються. Якщо

прапор CHR9 встановлений в 1, цей розряд

містить значення старшого розряду прийнятого

слова.

0 TXB8

8-й розряд даних, що передаються. Якщо

прапор CHR9 встановлений в 1, вміст цього

розряду передається як старший розряд слова.

Табл. 5.2. Опис регістра USR

Розряд Назва Опис

7 RXC

Прапор завершення прийому. Даний прапор

встановлюється при пересилці прийнятого

слова з регістра зміщення приймача в регістр

даних UDR (установка відбувається навіть при

виявленні помилок кадрування).

6 TXC Прапор завершення передачі. Даний прапор

встановлюється в 1 після передачі всіх розрядів

слова (включаючи стоп-біт) з регістра

зміщення передавача, за умови, що в регістр

даних UDR не було завантажено нове

значення. Цей прапор найбільш корисний при

напівдуплексному зв'язку, при якому

передавальний пристрій повинен звільнити

лінію і перейти в режим прийому відразу ж

після закінчення передачі.

5 UDRE

Регістр даних порожній. Даний прапор

встановлюється в 1 після пересилки байта з

регістра даних UDR в регістр зміщення

передавача. Установка цього прапора означає,

що передавач готовий до отримання нового

значення для передачі.

4 FE

Прапор помилки кадрування. Даний прапор

встановлюється в 1, при виявленні помилки

кадрування, тобто якщо стоп-біт прийнятого

слова рівний 0. Прапор скидається при прийомі

стоп-біта, рівного 1.

3 OR

Прапор переповнювання. Даний прапор

встановлюється в 1, якщо в регістрі зміщення

приймача знаходиться нове прийняте слово, а

старий вміст регістра UDR не прочитаний.

Прапор залишається встановленим до тих пір,

поки не буде прочитано вміст регістра UDR.

2,1 - Зарезервовані, читаються як 0.

0 MPCM

Прапор режиму мультипроцесорного обміну.

Даний розряд використовується для переходу в

режим мультипроцесорного обміну. Цей

прапор встановлюється в 1, коли ведений

мікроконтролер чекає прийому адресного

байта. При розпізнаванні веденим

мікроконтролером своєї адреси він повинен

скинути прапор MPCM і почати прийом даних.

Дані (молодші 8 розрядів), що приймаються і передаються,

зберігаються в регістрі даних UDR. Фізично регістр UDR

складається з двох окремих регістрів, один з яких

використовується для передачі даних, інший – для прийому. При

читанні регістра UDR виконується звернення до регістра

приймача, при записі – до регістра передавача.

Завдання

Необхідно прийняти пакет, який складається зі стартового

байта 55h, 32 байтів даних та байта контрольної суми. Швидкість

передачі 9600 бод. Якщо пакет отримано вірно (сума усіх

прийнятих байтів, включаючи стартовий та контрольний,

дорівнює 0), то необхідно інвертувати байти даних та відправити

пакет назад з формуванням стартового байта та байта

контрольної суми.

Список умовних позначень

Rd – регістр-приймач у регістровому файлі;

Rr – регістр-джерело у регістровому файлі;

K – константа (дані);

k – константа (адреса);

b – номер розряду РЗП або РВВ (0…7);

s – номер розряду регістра стану SREG (0…7);

X,Y,Z – регістри-покажчики (X=R27:R26, Y=R29:R28, Z=R31:R30);

P – регістр вводу/виводу;

q – зміщення при відносній непрямій адресації (6-розрядне

значення);

[XX] – вміст комірки пам’яті даних з адресою XX;

{XX} – вміст комірки пам’яті програм з адресою XX;

PC – лічильник команд;

STACK – поточний рівень стеку;

– команди підтримуються тільки мікроконтролерами

сімейства Mega.

ДОДАТКИ

Мнемокод

команди

Опис

команди

Алгоритм

команди

Зміна

прапорів

КОМАНДИ АРИФМЕТИЧНИХ ОПЕРАЦІЙ

ADD Rd,Rr

Складання

двох РЗП

Rd←Rd+Rr

Z,C,N,

V,H

ADC Rd,Rr

Складання

двох РЗП з

позикою

Rd←Rd+Rr+C

Z,C,N,

V,H

ADIW Rdl,K

Складання

слова з

константою

Rdh:Rdl←Rdh:Rdl+

Z,C,N,

V,S

SUB Rd,Rr

Віднімання

двох РЗП

Rd←Rd-Rr

Z,C,N,

V,H

SUBI Rd,K

Віднімання

константи з

РЗП

Rd←Rd-K

Z,C,N,

V,H

SBC Rd,Rr

Віднімання

двох РЗП з

позикою

Rd←Rd-Rr-C

Z,C,N,

V,H

SBCI Rd,K

Віднімання

константи з

РЗП з

позикою

Rd←Rd-K-C

Z,C,N,

V,H

SBIW Rdl,K

Віднімання

константи із

слова

Rdh:Rdl←Rdh:Rdl-

Z,C,N,

V,S

DEC Rd

Декремент

РЗП

Rd←Rd-1 Z,N,V

INC Rd

Інкремент

РЗП

Rd←Rd+1 Z,N,V

MUL Rd,Rr

Множення

беззнакових

чисел

R1:R0←Rd×Rr Z,C

MULS Rd,Rr

Множення

знакових

чисел

R1:R0←Rd×Rr Z,C

MULSU Rd,Rr

Множення

знакового та

беззнакового

чисел

R1:R0←Rd×Rr Z,C

FMUL Rd,Rr

Множення

дробових

беззнакових

чисел

R1:R0←(Rd×Rr)<<

Z,C

FMULS Rd,Rr

Множення

дробових

знакових

чисел

R1:R0←(Rd×Rr)<<

Z,C

FMULSU

Rd,Rr

Множення

дробових

знакового та

беззнакового

чисел

R1:R0←(Rd×Rr)<<

Z,C

КОМАНДИ ЛОГІЧНИХ ОПЕРАЦІЙ

AND Rd,Rr

«Логічне І»

двох РЗП

Rd←Rd

Rr Z,N,V

ANDI Rd,K

«Логічне І»

РЗП та

константи

Rd←Rd

K Z,N,V

EOR Rd,Rr

«Виключне

АБО» двох

РЗП

Rd←Rd

Rr Z,N,V

OR Rd,Rr

«Логічне

АБО» двох

РЗП

Rd←Rd

Rr Z,N,V

ORI Rd,K

«Логічне

АБО» РЗП та

константи

Rd←Rd

K Z,N,V

COM Rd

Переведення

в зворотний

код

Rd←0xFF-Rd Z,C,N,V

NEG Rd

Переведення

в додатковий

код

Rd←0x00-Rd

Z,C,N,

V,H

CLR Rd

Скидання

усіх бітів РЗП

Rd←Rd

Rd Z,N,V

SER Rd

Встановлення

усіх бітів РЗП

Rd←0xFF Не діє

TST Rd

Перевірка

РЗП на

від’ємне або

нульове

значення

Rd←Rd

Rd Z,N,V

SWAP Rd

Обмін

місцями

тетрад в РЗП

Rd(3..0)←Rd(7..4),

Rd(7..4)←Rd(3..0)

Не діє

КОМАНДИ ЗМІЩЕНЬ

ASR Rd

Арифметичне

зміщення

праворуч

Rd(n)←Rd(n+1),

n←0..6

Z,C,N,V

LSL Rd

Логічне

зміщення

ліворуч

Rd(n+1)←Rd(n),

Rd(0)←0

Z,C,N,V

LSR Rd

Логічне

зміщення

праворуч

Rd(n)←Rd(n+1),

Rd(7)←0

Z,C,N,V

ROL Rd

Зміщення

ліворуч через

перенос

Rd(0)←C,

Rd(n+1)←Rd(n),

C←Rd(7)

Z,C,N,V

ROR Rd

Зміщення

праворуч

через перенос

Rd(7)←C,

Rd(n)←Rd(n+1),

C←Rd(0)

Z,C,N,V

КОМАНДИ ПЕРЕДАЧІ КЕРУВАННЯ

RJMP k

Відносний

безумовний

перехід

PC←PC+k+1 Не діє

IJMP

Непрямий

безумовний

перехід

PC←Z Не діє

JMP k

Абсолютний

перехід

PC←k Не діє

RCALL k

Відносний

виклик

підпрограми

PC←PC+k+1 Не діє

ICALL

Непрямий

виклик

підпрограми

PC←Z Не діє

CALL k

Абсолютний

виклик

підпрограми

PC←k Не діє

RET

Повернення із

підпрограми

PC←STACK Не діє

RETI

Повернення із

підпрограми

обробки

переривання

PC←STACK I

CP Rd,Rr

Порівняння

двох РЗП

Rd-Rd

Z,N,V,

C,H

CPC Rd,Rr

Порівняння

двох РЗП з

урахуванням

переносу

Rd-Rr-C

Z,N,V,

C,H

CPI Rd,K

Порівняння

РЗП з

константою

Rd-K

Z,N,V,

C,H

CPSE Rd,Rr

Порівняння

та пропуск

наступної

команди,

якщо числа

рівні

If Rd=Rr then

PC←PC+2 or 3

Не діє

SBRC Rr,b

Пропуск

наступної

команди,

якщо біт b

РЗП скинутий

If Rr(b)=0 then

PC←PC+2 or 3

Не діє

SBRS Rr,b

Пропуск

наступної

команди,

якщо біт b

РЗП

установлений

If Rr(b)=1 then

PC←PC+2 or 3

Не діє

SBIC P,b

Пропуск

наступної

команди,

якщо біт b

РВВ

скинутий

If P(b)=0 then

PC←PC+2 or 3

Не діє

SBIS P,b

Пропуск

наступної

команди,

якщо біт b

РВВ

установлений

If P(b)=1 then

PC←PC+2 or 3

Не діє

BRBC s,k

Перехід,

якщо біт s у

регістрі

статусу

скинутий

If SREG(s)=0 then

PC←PC+k+1

Не діє

BRBS s,k

Перехід,

якщо біт s у

регістрі

статусу

установлений

If SREG(s)=1 then

PC←PC+k+1

Не діє

BRCS k

Перехід,

якщо прапор

переносу

установлений

If C=1 then

PC←PC+k+1

Не діє

BRCC k

Перехід,

якщо прапор

переносу

скинутий

If C=0 then

PC←PC+k+1

Не діє

BREQ k

Перехід,

якщо числа

рівні

If Rd=Rr (Z=1) then

PC←PC+k+1

Не діє

BRNE k

Перехід,

якщо числа

не рівні

If Rd≠Rr (Z=0) then

PC←PC+k+1

Не діє

BRSH k

Перехід,

якщо перше

беззнакове

число не

менше за

друге

If Rd≥Rr (C=0) then

PC←PC+k+1

Не діє

BRLO k

Перехід,

якщо перше

беззнакове

число менше

за друге

If Rd<Rr (C=1) then

PC←PC+k+1

Не діє

BRMI k

Перехід,

якщо прапор

негативного

значення

установлений

If N=1 then

PC←PC+k+1

Не діє

BRPL k

Перехід,

якщо прапор

негативного

значення

скинутий

If N=0 then

PC←PC+k+1

Не діє

BRGE k

Перехід,

якщо перше

знакове число

не менше за

друге

If Rd≥Rr (N

V=0)

then PC←PC+k+1

Не діє

BRLT k

Перехід,

якщо перше

знакове число

менше за

друге

If Rd<Rr (N

V=1)

then PC←PC+k+1

Не діє

BRHS k

Перехід,

якщо прапор

напівперенос

установлений

If H=1 then

PC←PC+k+1

Не діє

BRHC k

Перехід,

якщо прапор

напівперенос

у скинутий

If H=0 then

PC←PC+k+1

Не діє

BRTS k

Перехід,

якщо прапор

пересилання

установлений

If T=1 then

PC←PC+k+1

Не діє