←предыдущая следующая→
1 2 3 4 5
Однокристальная микроЭВМ
МС68НС705С8
Введение
Однокристальная микроЭВМ (далее ОЭВМ) МС68НС705С8 входит в серию М68НС05 относительно дешевых ОЭВМ, использующих КМОП-технологию, сочетающую малые размеры и высокое быстродействие с низким потреблением энергии и высокой устойчивостью к помехам.
Дополнительным преимуществом КМОП-структуры является то, что компоновка схемы полностью статична, т.е. ОЭВМ может работать при любой частоте синхронизации, меньшей, чем гарантированный максимум. Эта особенность может использоваться в целях экономии энергии, так как ее потребление возрастает с увеличением частоты синхронизации. Кроме того, для снижения потребления энергии используются еще два программно-управляемых режима работы с экономией энергии: Ожидание (WAIT) и Останов (STOP). Благодаря этим режимам ОЭВМ MC68HC705C8 находит особо широкое применение в автомобильной технике, а также в аппаратуре, питающейся от батарей.
Индекс "705С8" в названии говорит о принадлежности данной ОЭВМ к серии С, в которую входят микросхемы общего назначения с наиболее гибкими параметрами. Цифра 8 в названии говорит о том, что это наиболее быстродействующая версия, допускающая частоту внешней синхронизации 8 МГц. Цифры 705 говорят об отличии от базовой модели МС68НС05С8 в конфигурации памяти, состоящее в том, что в базовой модели предусмотрено 8К ПЗУ, а в ее модификации МС68НС705С8 ПЗУ заменено на ППЗУ с ультрафиолетовым стиранием либо однократно программируемым ППЗУ.
Кроме упомянутых ОЭВМ, серия М68НС05 включает в себя ОЭВМ с драйверами жидкокристалических, вакуумных и других дисплеев, ЦАП и АЦП, таймерами, ОЭВМ с различными конфигурациями памяти, быстродействием и другими отличительными особенностями.
СОДЕРЖАНИЕ
Страница
Введение 1
СОДЕРЖАНИЕ 2
1. Программная модель ОЭВМ МС68НС705С8. 3
1.1 Внутренняя структура. 3
1.2 Память. 5
1.3 Регистры. 6
1.4. Режимы адресации. 9
1.5. Набор команд. 15
2. Аппаратные средства 28
2.1 Линии (порты) параллельного ввода-вывода. 28
2.2 Система прерываний. 29
2.3 Таймер и связанные с ним устройства. 33
2.4 Последовательный интерфейс 36
3. Специальные режимы работы. 47
3.1 RESET. 47
3.2 Режимы с пониженным энергопотреблением. 49
Приложение 1.
Расположение и назначение выводов МС68НС705С8. 51
Приложение 2.
Типовая схема подключения МС68НС705С8. 54
1. Программная модель ОЭВМ МС68НС705С8.
1.1 Внутренняя структура.
ОЭВМ имеет ряд отличительных особенностей в аппаратном и программном обеспечении, которые перечислены ниже:
Особенности аппаратного обеспечения:
* КМОП-структура с высокой плотностью компоновки;
* 8-разрядная архитектура;
* режимы малого потребления энергии (Ожидание, Останов, и режим сохранения данных);
* 24 двунаправленные линии ввода-вывода.
* 7 однонаправленных линий (только ввод).
* 2 линии ввода-вывода таймера.
* тактовая частота при питании 5В - до 2.1 МГц, при питании 3В - до1 Мгц;
* встроенный 16-битовый таймер;
* последовательный интерфейс связи;
* последовательный периферийный интерфейс;
* программируемое ПЗУ с ультрафиолетовым стиранием, либо однократно программируемое ПЗУ;
* возможность конфигурирования памяти;
* система слежения за временем выполнения программы;
* диспетчер тактовой частоты;
* записанная в ПЗУ программа самозагрузки для программирования;
* программируемый режим обнаружения внешних прерываний;
* возможность прерываний от внешнего устройства, таймера и последовательного интерфейса;
* начальная установка по включению и по внешнему сигналу;
* одно питающее напряжение 3-6 В (режим сохранения данных при 2 В);
* встроенный генератор тактовой частоты;
* 40-выводной корпус с двумя рядами выводов либо 44-выводной квадратный пластиковый корпус.
Особенности программного обеспечения:
* совместимость снизу вверх в программном обеспечении с M146805 КМОП серией;
* эффективный набор команд;
* гибкость в управлении с помощью прерываний;
* режимы индексной адресации для организации массивов и таблиц;
* обмен с внешними устройствами, включенными в адресное пространство;
* два режима низкого потребления энергии.
Внутренняя структура ОЭВМ представлена на рисунке 1-1. Блок центрального процессора содержит 8-битовое арифметико-логическое устройство (АЛУ), аккумулятор, индексный регистр, регистр признаков, указатель стека, программный счетчик и управляющую логику. На кристалле также расположены системы памяти: загрузочное ПЗУ, программируемое ПЗУ и ОЗУ.
В состав систем ввода-вывода входят асинхронный последовательный интерфейс связи (SCI), последовательный периферийный интерфейс (SPI) и 16-битовый программируемый таймер. Диспетчер синхронизации и таймер времени выполнения программы следят, соответственно, за наличием сигнала синхронизации на внутренней шине (в противном случае происходит RESET), а также за временем выполнения прикладной программы, которая должна периодически сбрасывать таймер, в противном случае система считает, что произошел сбой программы и формирует RESET. Тактовый генератор может функционировать как с использованием внешнего сигнала синхронизации, так и с помощью кварцевого резонатора. Схемы подключения для обоих случаев приведены в Приложении 2.
Рис. 1-1. Внутренняя структура ОЭВМ.
24 линии ввода-вывода объединены в порты А, В и С, которые могут быть запрограммированы либо на ввод, либо на вывод информации. 7 линий порта D работают только в режиме ввода информации, но могут программно переключаться на работу в режиме обслуживания последовательного интерфейса связи (Serial Communication Interface, далее SCI), либо в режиме последовательного периферийного интерфейса (Serial Periferal Interface, далее SPI).
Выводы TCAP и TCMP позволяют с помощью таймера реализовывать функции фиксации времени внешнего события (например, для измерения длительности внешнего импульса), и выполнения какой-либо операции в определенный момент времени (например, для формирования выходного сигнала в реальном времени).
Вывод Vpp используется для программирования ППЗУ, и при нормальной работе соединяется с выводом питания Vdd. Рассмотрим подробнее каждый из элементов ОЭВМ.
1.2 Память.
Память ОЭВМ MC68HC705C8 включает в себя от 176 до 304 байт ОЗУ, 240 байт ПЗУ и от 7600 до 7744 байт программируемого ПЗУ. МС68HC705C8 имеет 4 различных типа конфигурации памяти, как показано на рис. 1-2.
Рис. 1-2 Карта памяти ОЭВМ
Конфигурация задается записью в биты RAM0 и RAM1 регистра конфигурации OPTION, находящегося по адресу 1FDFH. При начальной установке эти биты сбрасываются. Состояние битов RAM0 и RAM1 определяет объем ОЗУ и ПЗУ, который может быть выбран из следующей таблицы:
RAM0 RAM1 ОЗУ байт ППЗУ байт
0 0 176 7744
1 0 208 7696
0 1 272 7648
1 1 304 7600
Таким образом, конфигурация памяти может быть изменена в любой момент в ходе выполнения программы.
1.3 Регистры.
Как видно из структурной схемы, ОЭВМ содержит следующие регистры: 5 регистров ЦП, регистр конфигурации, программный регистр (регистр команд программирования). Назначение и структуру этих регистров мы рассмотрим в этом разделе. Кроме того, в состав ОЭВМ входят регистры портов, регистры таймера, последовательных интерфейсов и другие, все эти регистры будут рассмотрены в соответствующих разделах.
Регистр конфигурации ( OPTION ), имеющий адрес 1FDFH во встроенной памяти, используется для задания режима обнаружения внешних прерываний (IRQ), разрешения/запрета доступа к ППЗУ, а также конфигурации памяти.
Регистр конфигурации
Назначение RAM0 RAM1 0 0 SEC - IRQ/ 0
Установка после RESET 0 0 0 0 * - 1 0
*бит SEC является ячейкой ППЗУ.
Ниже приводятся функции каждого бита регистра конфигурации.
RAM0-бит конфигурации памяти.
при RAM0=1 32 байта с адреса 0030H становятся равными 0. Адреса с 0020 по 002F резервируются. Таким образом, удаляется 48 байт ППЗУ, которые были расположены по этим адресам. Этот бит может быть записан и прочитан в любой момент, таким образом, конфигурация памяти может быть изменена во время выполнения программы.
при RAM0=0 добавляется 48 байт ППЗУ по адресам 0020H-004FH.
RAM1-бит конфигурации памяти.
при RAM1=1 96 байт, начиная с адреса 0100H, становятся равными FFH. Бит может быть записан и прочитан в любой момент.
при RAM1=0-добавляется 96 байт ППЗУ c адреса 0100H.
SEC-бит блокировки загрузчика. Он показывает, откуда будет производиться начальная загрузка ОЭВМ: из ППЗУ либо из внешнего источника по последовательному интерфейсу.
при SEC=1 загрузчик блокирован. ОЭВМ работает в однокристальном режиме.
при SEC=0 загрузчик разблокирован, управление после RESET передается встроенной программе, осуществляющей начальную
←предыдущая следующая→
1 2 3 4 5
|
|