Рудякова А.Н., Липинский А.Ю., Данилов В.В., Рудяков И.Ю. Аппаратно-программные средства встраиваемых компьютерных систем
Подождите немного. Документ загружается.
Последовательные интерфейсы
281
прием любого другого
значения эквивалентен
приему лог. 0
Сброс/
Присутствие
9600 F0h
Если принято F0h, то это
означает нет подтверждения
«присутствия», иначе
«присутствие» принято.
Сигнал «Запись лог. 1» и структура посылки УАПП.
Рис. 6.24
Сигнал «Запись лог. 0» и структура посылки УАПП.
Рис. 6.25
Глава 6
282
Сигнал «Чтение лог. 0» и структура посылки УАПП.
Рис. 6.26
Сигнал «Чтение лог. 1» и структура посылки УАПП.
Рис. 6.27
Последовательные интерфейсы
283
Сигнал «Сброс/Присутствие» и структура посылки УАПП.
Рис. 6.28
Каждая ИС из семейства 1-Wire содержит ПЗУ, в котором хранится
уникальный 64-разрядный идентификационный код (ИК). Данный код может
использоваться для адресации или идентификации конкретной ИС на шине.
Идентификатор состоит из трех частей: 8 бит кода семейства, 48 бит
серийного номера и 8 бит CRC-кода, вычисленного
от первых 56 бит.
Имеется небольшой набор команд, который работает совместно с 64-разр.
ИК. Эти команды называются команды функций ПЗУ. В табл. 6.11 приведен
перечень шести команду ПЗУ.
Таблица 6.11 –
Команды ПЗУ
Команда Код Назначение
READ ROM (ЧТЕНИЕ
ПЗУ)
33H Идентификация
SKIP ROM (ПРОПУСК
ПЗУ)
CCH Пропуск адресации
MATCH ROM
(СОВПАДЕНИЕ ПЗУ)
55H Адресация подчиненного устройства
Глава 6
284
SEARCH ROM (ПОИСК
ПЗУ)
F0H
Получение идентификационных данных о
всех устройствах на шине
OVERDRIVE SKIP ROM 3CH Ускоренная версия SKIP ROM
OVERDRIVE MATCH
ROM
69H Ускоренная версия MATCH ROM
Команда “Чтение ПЗУ” может использоваться на шине с одним
подчиненным для чтения 64-разр. индивидуального ИК. Если имеется
несколько подчиненных устройств, подключенных к шине, то результатом
выполнения этой команды будет прием значения, эквивалентного
логическому И между всеми ИК. При этом полагается, что связь
безупречная, а наличие нескольких подчиненных индицируется ошибочным
CRC.
Команда
«Пропуск ПЗУ» может использоваться, если нет
необходимости адресоваться к конкретному подчиненному устройству по его
специфическому адресу. На шине с одним подчиненным команда “Пропуск
ПЗУ” прекрасно подходит для его адресации. На шине с несколькими
подчиненными команда “Пропуск ПЗУ” может использоваться для
адресации всех устройств одновременно.
Это удобно, если требуется отправить общую
команду нескольким
подчиненным устройствам, например, одновременный запуск
преобразования температуры в нескольких датчиках температуры. Команду
“Пропуск ПЗУ” бессмысленно использовать при чтении шины с несколькими
подчиненными устройствами.
Команда “Совпадение ПЗУ” используется для адресации конкретного
подчиненного устройства на шине.
После выполнения команды “Совпадение ПЗУ” передается 64-
разрядный ИК. По завершении, только тому подчиненному устройству,
который принял свой ИК, разрешается отвечать после приема следующего
импульса сброса.
Последовательные интерфейсы
285
Команда “Поиск ПЗУ” может использоваться, если идентификаторы
подчиненных устройств неизвестны заранее. Это делает возможным
обнаружить идентификаторы всех подчиненных устройств, подключенных к
шине. Для этого, вначале передается команда “Пропуск ПЗУ”. Каждый
подчиненный размещает первый бит своего идентификатора на шине.
Ведущий считывает результат, как логическое И над всеми первыми битами
идентификаторов всех подчиненных
устройств. Затем подчиненные
размещают на шине двоичное дополнение к первому биту своего
идентификатора. Ведущий считывает состояние шины, которое есть
результат логического «И» над всеми дополнениями к первому биту
идентификатора всех подчиненных устройств. Если все устройства в первом
разряде ИК содержат 1, то ведущий считает 10b. Аналогично, если значения
1 разряда всех устройств равно
0, то ведущий примет 01b. В этих случаях,
бит может быть сохранен как значение первого бита всех адресов. После
этого ведущий снова выполняет размещение этого бита на шине, чем
сигнализирует подчиненным о необходимости дальнейшего продолжения
передачи разрядов ИК. Если на шине будут присутствовать устройства, как с
лог. 0, так и с лог. 1 в
первом бите идентификатора, то ведущий примет 00. В
этом случае, ведущий должен выбрать с какими адресами продолжать
работу, с лог. 0 или 1 в первом разряде. Выбор передается по шине, указывая
выбранным подчиненным о необходимости дальнейшей передачи ИК, а
остальные подчиненные переходят в режим ожидания.
Затем ведущий переходит к считыванию следующих бит и этот
процесс
повторяется до считывания всех 64 бит. В результате ведущий обнаруживает
полный 64-разрядный идентификатор. Для поиска других идентификаторов
необходимо снова инициировать команду «Поиск ПЗУ», но в этом случае
при возникновении несоответствий сделать другой выбор. Если
придерживаться данной последовательности, то в конечном счете можно
обнаружить все подчиненные устройства. Обратите внимание, что после
выполнения первого поиска все подчиненные, кроме одного, переходят в
Глава 6
286
режим ожидания. Таким образом, в этом состоянии связаться с активным
подчиненным можно с помощью команды «Совпадение ПЗУ».
Команды памяти/функций – команды, которые специфичны для
конкретного типа ИС или их класса. Обычно эти команды относятся к
чтению или записи внутренней памяти и регистров подчиненных ИС.
Количество таких команд фиксировано, но все они
поддерживаются
конкретным видом подчиненного устройства. Последовательность чтения и
записи определена для каждой ИС. В связи с этим команды памяти здесь в
подробностях не рассматриваются.
Все однопроводные устройства придерживаются основной
последовательности связи:
- Ведущий отправляет импульс “Сброс”.
- Подчиненный (ые) отвечает (ют) импульсом «Присутствие».
- Ведущий отправляет команду ПЗУ, адресуя одно или несколько
подчиненных устройств.
- Ведущий отправляет команду памяти.
Для перехода к новому шагу, предыдущий шаг должен быть завершен.
Однако не всегда необходимо завершать всю последовательность. Например,
после завершения команды ПЗУ можно отправить новую команду «Сброс» и
тем самым инициировать новый сеанс связи.
Кодирование циклическим избыточным кодом (CRC) используется для
гарантирования целостности принятых данных
через 1-Wire.
Среди семейства 1-Wire обычно используются две различные схемы
CRC. Одна из них – 8-разрядная CRC (CRC8), другая – 16-разрядная CRC
(CRC16). CRC8 используется в секторе ПЗУ всех микросхем. CRC8 также
используется в некоторых ИС для проверки других данных, например,
вводимых через шину команд. CRC16 используется некоторыми ИС для
проверки на наличие ошибок в больших наборах данных.
Аппаратный эквивалент 8-разрядного CRC
используется 64-разрядным
идентификатором и показан на рис. 6.29. Блоки представляют
Последовательные интерфейсы
287
индивидуальные биты в 8-разрядном сдвиговом регистре. Эквивалентное
полиноминальное выражение для CRC: X8 + X5 + X4 + 1.
Рис. 6.29
Аппаратный эквивалент 16-разрядного CRC используется некоторыми
ИС и показан на рис. 6.30. Блоки представляют индивидуальные биты в 16-
разрядном сдвиговом регистре. Эквивалентное полиноминальное выражение
для CRC: X16 + X15 + X2 + 1.
Рис. 6.30
Глава 6
288
Вопросы для самоконтроля к главе 6
1. Последовательные интерфейсы, реализованные в микроконтроллерах
семейства AVR.
2. Интерфейс SPI.
3. Работа с EEPROM типа 25C.
4. Интерфейс I
2
C (TWI).
5. Работа с EEPROM типа 24C.
6. Интерфейс UART (USART).
7. Интерфейс 1-Wire.
Работа с аналоговыми сигналами
289
ГЛАВА 7
РАБОТА С АНАЛОГОВЫМИ СИГНАЛАМИ
7.1. Аналоговый компаратор
Аналоговый компаратор сравнивает уровни напряжений на
неинвертирующем входе AIN0 и инвертирующем входе AIN1. Если
напряжение на неинвертирующем входе AIN0 превышает напряжение на
инвертирующем входе AIN1, то выход аналогового компаратора ACO
принимает единичное состояние. Выход компаратора может быть настроен
для использования в качестве источника входного сигнала для схемы захвата
фронтов таймера-счетчика 1. Кроме того, компаратор может генерировать
собственный запрос на обработку прерывания. Пользователь может выбрать
несколько событий, по которым возникает прерывание: нарастающий,
падающий фронт на выходе компаратора или любое его изменение.
Функциональная схема компаратора и связанной с ним логики представлена
на рис. 7.1.
Рис. 7.1
Глава 7
290
Регистр специальных функций ввода-вывода – SFIOR:
Разряд 3 – ACME: Выбор мультиплексора на входе аналогового
компаратора.
Если выключен аналогово-цифровой преобразователь (ADEN=0 в
регистре ADCSRA) и в данный разряд записана лог. 1, то к инвертирующему
входу аналогового компаратора подключен выход аналогового
мультиплексора АЦП. Запись в данный разряд лог. 0 приведет к
подключению инвертирующего входа аналогового компаратора к выводу
микроконтроллера AIN1.
Регистр состояния и управления
аналогового компаратора – ACSR:
Разряд 7 – ACD: Отключение аналогового компаратора.
Запись в данный разряд лог. 1 приводит к снятию питания с аналогового
компаратора. Данный разряд можно устанавливать в любой момент при
необходимости отключения аналогового компаратора. Его использование
позволяет снизить энергопотребление в активном режиме и режиме
холостого хода. Перед изменением бита ACD необходимо отключить
прерывание по аналоговому компаратору путем
сброса бита ACIE в регистре
ACSR. В противном случае может возникнуть прерывание после изменения
значения данного бита.
Разряд 6 – ACBG: Подключение источника опорного напряжения к
аналоговому компаратору.
После установки данного бита к неинвертирующему входу компаратора
подключается источник опорного напряжения. После сброса данного разряда