←предыдущая следующая→
1 2
4. Микроконтроллер КМ1816ВЕ51
4.1. МикроЭВМ
Восьмиразрядные высокопроизводительные однокристальные микроЭВМ семейства МК51 серии 1816 выполнены по высококачественной n-МОП технологии.
ОМЭВМ КР1816ВЕ51 (аналог БИС 80С51 семейства МСS-51 фирмы Intel США) содержит масочно-программируемое в процессе изготовления кристалла ПЗУ памяти программ емкостью 4096 байт и рассчитаны на применение в массовой продукции. За счет использования внешних микросхем памяти общий объем памяти программ может быть расширен до 64 Кбайт.
ОМЭВМ содержит все узлы, необходимые для автономной работы:
1. центральный восьмиразрядный процессор;
2. память программ объемом 4 Кбайт;
3. память данных объемом 128 байт;
4. четыре восьмиразрядных программируемых канала ввода-вывода;
5. два 16-битовых многорежимных таймера/счетчика;
6. систему прерываний с пятью векторами и двумя уровнями;
7. последовательный интерфейс;
8. тактовый генератор.
Система команд содержит 111 базовых команд с форматом 1, 2, или 3 байта.
ОМЭВМ имеет:
32 регистра общего назначения (РОН);
128 определяемых пользователем программно-управляемых флагов;
набор регистров специальных функций.
Регистры специальных функций с указанием их адресов приведены в табл.1.
Таблица 1.
Регистры специальных функций
Обозначение Наименование
АСС Аккумулятор
В Регистр В
РSW Регистр состояния программы
SP Указатель стека
P0-P3 Порт0 - Порт3
IP Регистр приоритетов прерываний
IE Регистр разрешения прерываний
TMOD Регистр режимов таймере/счетчика
TCON Регистр управления таймера/счетчика
TH0 Таймер/счетчик 0. Старший байт.
TL0 Таймер/счетчик 0. Младший байт.
TH1 Таймер/счетчик 1. Старший байт.
TL1 Таймер/счетчик1. Младший байт.
4.2. Порты ввода/вывода информации
Все четыре порта МК51 предназначены для ввода или вывода информации побайтно. Каждый порт содержит управляемые регистр-защелку, входной буфер и выходной драйвер. Все выводы порта 3 могут быть использованы для реализации альтернативных функций:
RD P3.7 Чтение. Активный сигнал низкого уровня формируется
аппаратурно при обращении к внешней памяти данных.
WR P3.6 Запись. Активный сигнал низкого уровня формируется
аппаратурно при обращении к внешней памяти данных.
T1 P3.5 Вход таймера/счетчика 1 или тест-вход.
T0 P3.4 Вход таймера/счетчика 1 или тест-вход.
INT1 P3.3 Вход запроса прерывания 1. Воспринимается сигнал низкого
уровня или срез.
INT0 P3.2 Вход запроса прерывания 0. Воспринимается сигнал низкого
уровня или срез.
TXD P3.1 Выход передатчика последовательного порта.
RXD P3.0 Выход приемника последовательного порта.
Альтернативные функции могут быть задействованы путем записи 1 в соответствующие биты регистра защелки (Р3.0-Р3.7) порта 3.
Порт 0 является двунаправленным, а порты 1,2,3 - квазидвунаправленными. Каждая линия портов может быть использована независимо для ввода и вывода информации. Для того, чтобы некоторая линия порта использовалась для ввода, в D-триггер регистра-защелки должна быть записана 1, которая закрывает МОП-транзистор выходной цепи.
По сигналу RST- сброс в регистры-защелки всех портов автоматически записываются единицы, настраивая их тем самым на режим ввода.
Выходные линии портов 1,2 и 3 могут работать на одну ТТЛ - схему. Линия порта 0 может быть нагружена на два входа ТТЛ - схем. Линия порта 0 может работать и на n-МОП - схемы, однако при этом их необходимо подключать на источник электропитания через внешние нагрузочные резисторы, за исключением случая, когда шина порта 0 используется в качестве шины адреса/данных внешней памяти.
Входные сигналы для МК51 могут формироваться ТТЛ - схемами или n-МОП - схемами. Допустимо в качестве источников сигнала для МК51 схем с открытым коллектором и ли открытым стоком. Однако пи этом время измерения входного сигнала при переходе из 0 в 1 окажется сильно затянутым.
Особенностью работы портов то, что обращение к портам ввода/вывода можно с использованием команд, оперирующих с байтом, отдельным битом и произвольной комбинацией бит. При этом в тех случаях, когда порт является одновременно операндом и местом назначения результата, устройство управления автоматически реализует специальный режим, который называется “чтение-модификация-запись”. Этот режим обращения предполагает ввод сигнала не с внешних выводов портов, а из его регистра-защелки, что позволяет исключить не правильное считывание ранее выведенной информации.
4.3. Таймер/счетчик
Два программируемых таймера/счетчика (Т/С0 и Т/С1) могут быть использованы в качестве таймеров или счетчиков внешних событий. При работе в качестве таймера содержимое Т/С инкрементируется в каждом машинном цикле, т.е. через каждые 12 периодов резонатора. При работе в качестве счетчика содержимое Т/С инкрементируется под воздействием перехода из 1 в 0 внешнего входного сигнала, подаваемого на соответствующий (Т0, Т1) вывода МК51. Содержимое счетчика будет увеличено в том случае, если в предыдущем цикле был считан входной сигнал высокого уровня (1), а в следующем - сигнал низкого уровня (0). Так как на распознавание перехода требуется два машинных цикла, то максимальная частота подсчета входных сигналов равна 1/24 частоты резонатора.
Для управления режимом работы Т/С и для организации взаимодействия таймеров с системой прерывания используются два регистра специальных функций (ТМОD и TCON).
GATE TMOD.7 Управление блокировкой. Если бит установлен, то
таймер/счетчик “x” разрешен до тех пор, пока на входе “INT x” высокий уровень и бит управления “TRх” установлен. Если бит сброшен, то Т/С разрешается, как только бит управления “TRx” устанавливается.
C/T TMOD.6 Бит режима таймера или счетчика событий. Если бит
сброшен, то работает таймер от внутреннего источника сигналов синхронизации. Если бит установлен, то работает счетчик от внешних сигналов на входе “Тх“.
M1 TMOD.5 Задает режим рабобты.
M0 TMOD.4 Задает режим работы.
М1 М0 Режим работы.
0 0 “ТLх” работает как 5-битный предделитель.
0 1 16-битный таймер/счетчик. “ТНх” и ”TLx” включены
последовательно .
1 0 8-битный автоперезагружаемый таймер/счетчик. “THx”
хранит значение, которое должно быть перезагружено в “TLx” каждый раз по переполнению.
1 1 Таймер/счетчик1 останавливается. Таймер/счетчик 0: TL0
работает как 8-битный таймер/счетчик, и его режим определяется управляющими битами таймера 0. TH0 работает только как 8-битный таймер, и его режим определяется управляющими битами таймера 1.
Режим 0. В этом режиме таймерный регистр имеет разрядность 13 бит. При переходе из состояния “все единицы“ в состояние “все нули” устанавливается флаг прерывания от таймера TF1. Входной сигнал таймера 1 разрешен (поступает на вход Т/С), когда управляющий бит GATE (блокировка) равен 0, либо на внешний вывод запроса прерывания INT1 поступает уровень 1. Установка бита GATE в 1 позволяет использовать таймер для измерения длительности импульсного сигнала, подаваемого на вход запроса прерываня.
Режим 1. Работа любого Т/С в режиме 1 такая же, как и в режиме 0, за исключнием того, что таймерный регистр имеет разрядность 16 бит.
Режим 2. В режиме 2 работа организована таким образом, что переполнение (переход из состояния “все единицы” в состояние “все нули”) 8-битного счетчика TL1 приводит не только к установлению флага TF1, но и автоматически перезагружает в TL1 содержимое старшего байта (TH1) таймерного регистра, которое предварительно было задано программным путем. Перезагрузка оставляет содержимое TH1 неизменным. В режиме 2 Т/С0 и Т/С1 работают совершенно одинаково.
Режим 3. В режиме 3 Т/С0 и Т/С1 работают по-разному. Т/С1 сохраняет неизменным свое текущее содержимое. Иными словами, эффект такой же, как и при сбросе управляющего бита TR1. Работу TL0 определяют только управляющие биты Т/С0 (C/T, GATE, TR0), входной сигнал INT0 и флаг переполнения TF0. Работу TH0, который может только выполнять функции таймера. При этом TH0 использует флаг переполнения TF1. Режим 3 используется в тех случаях, когда требуется наличие дополнительного 8-битного таймера или счетчика событий. Можно считать, что в режиме 3 МК51 имеет в своем составе три таймера/счетчика.
Регистр управления/статуса таймера:
TF1 TCON.7 Флаг переполнения таймера 1. Устанавливается аппаратно при
переполнении таймера/счетчика. Сбрасывается при обслуживании прерывания аппаратно.
TR1 TCON.6 Бит управления таймера 1. Устанавливается/сбрасывается
программно.
TF0 TCON.5 Флаг переполнения таймера 0. Устанавливается аппаратно при
переполнении таймера/счетчика. Сбрасывается при обслуживании прерывания аппаратно
TR0 TCON.4 Бит управления таймера 1. Устанавливается/сбрасывается
программно.
IE1 TCON.3 Флаг фронта прерывания 1. Устанавливается
←предыдущая следующая→
1 2