Введение.
Целью вычислительной практики 2 является формирование практических навыков по программированию микропроцессорных контроллеров на языке программирования АССЕМБЛЕР.
Практика знакомит с основами языка программирования АССЕМБЛЕР и его практического использования для программирования микропроцессорных контроллеров. Эти знания необходимы для изучения специальных дисциплин базовой подготовки.
Микроконтроллер – микросхема, предназначенная для управления электронными устройствами. По сути это компьютер способный выполнять простые задачи. С появлением МК связывают начало эры массового применения компьютерной автоматизации в области управления. Они используются в качестве основы управляющих блоков современных двигателей и электрических машин. Поэтому знания о необходимы будущим инженерам-электромеханикам для изучения специальных дисциплин базовой подготовки.
Практика подразумевает выполнение индивидуального задания по разработке и отладке рабочей программы согласно алгоритму, включающему в себя арифметические и логические операции, а также заданные способы адресации данных.
За время практики необходимо:
Составить блок-схему алгоритма задачи.
Написать текст программы на языке АССЕМБЛЕР.
Отладить программу в пошаговом режиме с помощью микропроцессорного контроллера.
Запустить программу и получить решение задачи с разными вариантами исходных данных.
Практическая отладка и выполнение рабочей программы производится с помощью учебного микропроцессорного контроллера УК52-ЭМ02.
1. Архитектура и система команд однокристального микроконтроллера i8051.
Микропроцессорный контроллер(МК) это вычислительное устройство, которое предназначено для обработки информации представленной в цифровом виде. МК имеет в своей структуре все основные элементы, которые входят в состав любого цифрового вычислительного устройства: центральный процессор (ЦП), оперативную (ОЗУ) и постоянную (ПЗУ) память, устройства ввода и вывода данных.
Однокристальный микроконтроллер i8051, изучаемый нами имеет гарвардскую архитектуру.
- Гарвардская архитектура – то есть раздельные области памяти для хранения команд (программы) и данных. Они могут иметь разную разрядность, в системе команд для обращения к ним предусмотрены различные команды и т.д.
Принцип работы однокристального микроконтроллера i8051.
Основным элементом вычислительного устройства является центральный процессор (ЦП), который выполняет определенный набор арифметических и логических операций над данными, представленных в цифровом двоичном виде. ЦП состоит из арифметико-логического устройства (АЛУ), которое собственно и выполняет операции над данными, и устройства управления и синхронизации (УУС), обеспечивающее управление и синхронизацию ЦП с остальными элементами структуры.
Исходные данные и программа в виде набора команд для реализации алгоритма обработки данных хранятся в ПЗУ и представлены в двоичном виде.
ПЗУ представляет собой регулярную структуру, состоящую из определенного числа ячеек, в каждой из которых хранится двоичное число
определенного формата (числа разрядов). Информация в ПЗУ записывается до начала работы устройства, и в дальнейшем изменяться не может. В процессе
обработки данных информации из ПЗУ может только считываться. На рис. 1 показана структурная схема микроконтроллера, с помощью которой рассмотрим принцип его работы.
ОЗУ предназначено для хранения промежуточных данных, возникающих в процессе работы, а также для хранения данных результата. Имеет структуру похожую на ПЗУ, но обычно меньше по количеству ячеек.
Исходные данные можно ввести с помощью устройства ввода данных, например, клавиатуры, сохранить их в ОЗУ и далее использовать их в процессе работы программы. Данные в ОЗУ могут записываться и считываться в процессе всего времени работы вычислительного устройства.
Результаты работы вычислительного устройства можно с помощью устройства вывода данных увидеть на дисплее, напечатать на бумаге, передать в любое другое цифровое устройство.
Рис 1. Структурная схема микроконтроллера.