- •2. Сравнительная оценка базовых логических элементов
- •4. Типы корпусов микросхем
- •5. Условное графическое обозначение микросхем
- •6. Основы булевой алгебры
- •7. Аксиомы и законы булевой алгебры
- •8. Формы представления логических функций
- •12. Карты Карно для двух, трех, четырех и пяти переменных. Порядок минимизации функций с помощью карт Карно. Примеры минимизации
- •17. Комбинационные устройства: определение, методика проектирования
- •18. Шифраторы
- •19. Дешифратор
- •22, Преобразователи кодов
- •24, Мультиплексоры
- •25. Мультиплексорное дерево
- •27. Демультиплексоры
- •28. Сумматоры и полусумматоры
- •31. Многоразрядные двоичные сумматоры
- •33. Двоичные компараторы
- •35. Мажоритарный элемент
- •36. Программируемые логические матрицы
- •40. Реализация шифраторов, дешифраторов, мультиплексоров и демультиплексоров на плм
- •43. Последовательностные устройства: определение, основные типы устройств, методика проектирования
- •44. Триггеры
- •45. Классификация триггеров по функциональному назначению
- •46. Регистры
- •47. Регистры хранения
- •48. Регистры сдвига
- •49. Счетчики
- •50. Последовательные счетчики
- •51. Параллельные счетчики
- •52. Вычитающий и реверсивный счетчик
- •53. Декадный счетчик
- •64) Постоянные запоминающие устройства
- •65) Увеличение объема памяти запоминающих устройств
- •66) Назначение цап и ацп
- •67) Основные характеристики цап и ацп
- •68) Цап с матрицей взвешенных резисторов
- •69) Цап с матрицей r-2r
- •71) Области применения цап
- •72) Ацп времяимпульсного типа
- •73) Ацп с двойным интегрированием
- •74) Ацп параллельного преобразования (прямого преобразования)
- •75) Ацп последовательного счета (развертывающего типа)
- •76) Ацп следящего типа
- •77) Ацп последовательного приближения (поразрядного уравновешивания)
- •78) Области применения ацп
- •79) Схема выборки и хранения
- •85) Общая структура и принципы функционирования микропроцессорных систем
- •91. Способы адресации операндов. Особенности способов адресации.
- •92. Формат типовой команды микропроцессора. Одноадресные, двухадресные, и трехадресные команды. Классификация групп операций микропроцессора.
- •93. Команды пересылки. Команды арифметических и логических операций.
- •94. Команды сдвига. Команды сравнения и тестирования. Команды управления процессором.
- •95. Команды битовых операций. Операции управления программой.
- •96. Структурная схема, физический интерфейс и условное графическое обозначение однокристального микроконтроллера (мк) к1816ве48.
- •97) Структурная организация центрального процессора мк к1816ве48.
- •98) Организация памяти программ и данных мк к1816ве48.
- •99) Организация системы ввода-вывода мк к1816ве48.
- •100) Организация систем подсчета времени, прерываний и синхронизации мк к1816ве48.
- •101) Средства расширения памяти программ мк к1816ве48: интерфейс, схе-мы подключения, временные диаграммы.
- •102) Средства расширения памяти данных мк к1816ве48: интерфейс, схемы подключения, временные диаграммы.
- •103) Средства расширения ввода-вывода мк к1816ве48: интерфейс, схемы подключения, временные диаграммы.
99) Организация системы ввода-вывода мк к1816ве48.
Каналы ввода-вывода. Каналы ввода-вывода служат для организации обмена информацией между контроллером и внешними устройствами. Архитектура ВЕ48 содержит 27 резидентных линий ВВ, организованных в три 8-разрядных порта BUS, P1, P2 и три тестируемые командами условного перехода независимые линии ,,.
Порты P1, P2 имеют одинаковую структурную схему (рис. 5) и могут быть запрограммированы либо на ввод, либо на вывод данных. В режиме вывода эти порты обладают возможностью фиксации данных в так называемых триггерах-защелках. Эти данные статически присутствуют на выводах порта и могут быть изменены только новой выдачей по команде OUTL. Каждая выдача сопровождается занесением данных в защелку порта. При вводе данных информация поступает непосредственно в аккумулятор, минуя выходной буферный регистр. При использовании портов P1, P2 в качестве входов необходимо до подачи входной информации линии портов установить в состояние высокого уровня, выдав на порт байт единиц. В это состояние выводы портов устанавливаются также после подачи сигнала SR. Возможна произвольная смешанная настройка линий портов P1 и P2, когда одни линии порта работают на ввод, другие – на вывод. Для настройки линии на режим ввода необходимо в триггер-защелку этой линии записать «1». Вводимые данные должны присутствовать на линиях порта до тех пор, пока не будут программно прочитаны. Кроме операции ввода-вывода информации предусмотрена возможность выполнения логических операций И, ИЛИ непосредственно на портах P1, P2 с помощью команд
ANL Pi, #data
ORL Pi, #data
Рис. 5. Схема портов P1, P2
Порт BUS отличается от P1 и P2 тем, что в нем применяется выходной буфер с тремя состояниями. Поэтому он не допускает одновременного смешивания ввода и вывода между своими разрядами. Порт BUS может использоваться в качестве статического порта ввода/вывода или двунаправленного порта адреса/данных с тремя состояниями при работе с внешней памятью.
Три линии ввода вывода (,,) опрашиваются при выполнении команд условного перехода для реализации ветвлений программы. Линия ввода-выводапереключается на выход для выдачи тактовых сигналов с частотой, в три раза меньшей частоты задающего генератора, по команде
ENT0 CLK
Линия является входом счетчика внешних событий для таймера-счетчика, если счет разрешен командой
STRT CNT
Линия используется для внешнего аппаратного прерывания.
Расширенное пространство ВВ содержит еще четыре 4-разрядных порта P4…P7, реализуемые внешними средствами. В системе команд предусмотрен ряд операций с прямым доступом к этим портам. Для осуществления этой возможности разработан специальный расширитель ВВ – микросхема 8243.
100) Организация систем подсчета времени, прерываний и синхронизации мк к1816ве48.
Таймер/счетчик. Внутренний 8-разрядный двоичный суммирующий счетчик T может быть использован для формирования временных задержек и для подсчета внешних событий. Организация 8-разрядного таймера/счетчика ИЕ48 представлена на рис. 6.
Рис. 6. Организация таймера/счетчика ВЕ48
Специальная команда пересылки
MOV A, T ; A←T
MOV T, A ; T←A
обеспечивает программный доступ к его содержимому. Устройство работает в двух режимах: таймера и счетчика, в которые оно переводится по командам
START T ; Пуск в режиме таймера
START CNT ; Пуск в режиме счетчика
Устройство останавливает свою работу при подаче сигнала аппаратного сброса RS или выполнении команды
STOP TCNT ; Останов таймера/счетчика
По команде START mode таймер/счетчик ведет непрерывный счет импульсов на своем входе по . При переходе через границу инициируется запрос на прерывание и устанавливается флажок переполненияTF, который может быть проверен командой условного перехода
JTF addr8 ; Если TF=1, тогда PC0–7←addr8, TF←0
При выполнении команды перехода или при начальной установке по сигналу RS флажок TF сбрасывается.
В режиме счетчика организуется подсчет числа переходов из 1 в 0 на внешнем входе . Максимальная скорость приращения счетчика составляет единицу на три машинных цикла.
В режиме таймера устройство считает метки времени, генерируемые внутренними узлами микроконтроллера. Эти метки являются результатом деления частоты следования машинных циклов ALE на 32. Во время выполнения команды START T этот делитель устанавливается в 0.
Используя начальную загрузку T и обнаруживая установку флажка TF, можно получить паузы от (1/32)ALE до 256(1/32)ALE. Организация пауз вне данного диапазона осуществляется с помощью программных циклов. Более короткие паузы можно также получить в режиме счетчика с T1, равным (1/3)ALE.
Система прерываний. Встроенная в ВЕ48 одноуровневая система прерываний с двумя источниками запросов, имеющими фиксированные векторы прерываний и приоритеты, представлена на рис. 7. Одноуровневость системы означает, что никакие новые запросы не воспринимаются до тех пор, пока не будет обслужен текущий.
Рис. 7. Система прерываний ВЕ48
В системе определены два источника: вход (стартовый адрес программы обслуживания 003H) и переполнение T (адресом программы обслуживания служит 007H). Каждый источник может быть замаскирован независимо от других специальными флажками EX и ET, управляемых командами
EN I ; Разрешение внешнего прерывания INT
DIS I ; Запрет внешнего прерывания INT
EN TCNTI ; Разрешение внутреннего прерывания от T
DIS TCNTI ; Запрет внутреннего прерывания от T
Флажки также сбрасываются при подаче сигнала RS. В случае одновременной фиксации двух запросов приоритет отдается внешнему.
Внешнее прерывание по входу воспринимается, когда на нем появляется напряжение низкого уровня. Линияконтролируется во времяALE в последнем машинном цикле каждой команды. Результат тестирования запоминается во внутреннем триггере внешнего прерывания IX, установка которого инициирует формирования аппаратного эквивалента команды CALL 003H. При выполнении данной команды текущее содержимое PC и флажки PSW запоминаются в стеке, обеспечивая возможность возврата в точку прерывания. Программа обслуживания прерывания должна завершаться командой RETR, восстанавливающей PC и PSW. В начале второго цикла команда RETR разрешает прием новых запросов на прерывание. К этому моменту сигнал запроса должен быть снят внешними средствами. Обычно это делается автоматически в момент обслуживания устройства, выставившего запрос.
Сигнал переполнения от T фиксируется в триггере запроса IT. Он может быть замаскирован программно-управляемым флажком ET. При возникновении разрешенного прерывания генерируется аппаратная команда CALL 007H, сбрасывающая флажок IT.
Устройство управления и синхронизации. Устройство предназначено для выработки сигналов, обеспечивающих управление выполнением команд, и реализовано на кристалле микроконтроллера, за исключением источника опорной частоты, в качестве которого можно использовать кварцевый резонатор, LC-цепь или внешний источник синхроимпульсов. Устройство управления и синхронизации состоит из генератора, формирователей тактовых сигналов и формирователей сигналов состояний и режимов работы.
Частота генератора делится на три (рис. 8) в счетчике состояния для получения тактовой частоты (CLK), которая определяет временные соотношения в микроконтроллере. Сигналы CLK могут быть выведены на внешний вывод T0 по команде ENT0 CLK.
Рис. 8. Система синхронизации ВЕ48
Частота CLK делится на пять в счетчике циклов для получения частоты, определяющей машинный цикл. Полученный в результате такого деление опорной частоты синхросигнал назван ALE и используется при работе микроконтроллера с внешней памятью. Этот сигнал выдается в каждом машинном цикле на выводе ALE независимо от того, выполняется или нет в данном машинном цикле обращение к внешней памяти.
Общий системный сброс осуществляется подачей сигнала низкого уровня на вывод SR. Подача импульса на вход системного сброса производит следующие действия:
– сбрасывает счетчик команд и указатель стека;
– устанавливает порт BUS в высокоимпедансное состояние (при EMA=0), а порты P1 и P2 – в режим ввода;
– выбирает банк регистров 0 и банк памяти программ 0;
– запрещает прерывания;
– останавливает таймер/счетчик и выдачу синхросигналов на вывод T0;
– сбрасывает триггер флага таймера/счетчика TF и флаги пользователя F0 и F1.