ОСОБЛИВОСТІ ПРОЕКТУВАННЯ ТЕХНІЧНИХ СИСТЕМ

 

ЗМІСТ

 

ВСТУП ............................................................................................................................... 3

1. ОСОБЛИВОСТІ ПРОЕКТУВАННЯ ТЕХНІЧНИХ СИСТЕМ

І ПРИСТРОЇВ НА МІКРОКОНТРОЛЕРАХ......................................................... 5

1.1. Формалізація проектування МК-систем і пристроїв ...................................... 5

1.1.1. Блоково-ієрархічний підхід ................................................................................ 5

1.1.2. Схема процесу проектування ............................................................................ 9

1.1.3. Методика рішення задач проектування ...................................................... 11

1.2. Типові структури МК-систем і пристроїв ....................................................... 12

1.3. Використання жорсткої і програмованої логіки ........................................... 14

1.4. Дуалізм "програмні засоби – апаратура" ....................................................... 15

1.5. Основні характеристики і класифікація однокристальних

мікроконтролерів ........................................................................................................... 16

1.6. Обгрунтування застосування та вибору сімейства ОМК для систем

і пристроїв, що проектуються .................................................................................... 18

1.7. Особливості розробки апаратних засобів МК-систем ................................ 22

1.8. Особливості розробки прикладного програмного забезпечення

МК-систем ....................................................................................................................... 23

2. СТРУКТУРНА ОРГАНІЗАЦІЯ ТА РЕЖИМИ РОБОТИ ОМК PIC 27

2.1. Загальні відомості про ОМК PIC та їхня класифікація ............................... 27

2.2. Однокристальні мікроконтролери базового сімейства PIC16C5X....... 30

2.2.1. Особливості структурної організації та функціонування.................... 30

2.2.2. Позначення виводів і їхнє функціональне призначення........................... 34

2.2.3. Організація пам'яті програм............................................................................. 37

2.2.4. Організація пам'яті даних.................................................................................. 37

2.2.5. Регістр стану STATUS........................................................................................ 42

2.2.6. Регістр OPTION ................................................................................................... 44

2.2.7. Програмний лічильник....................................................................................... 45

2.2.8. Стек і повернення із підпрограм...................................................................... 46

2.2.9. Робочий регістр W............................................................................................... 46

2.2.10. Порти вводу-виводу......................................................................................... 47

2.2.11. Таймер/лічильник............................................................................................. 48

2.2.12. Режими роботи і спеціальні функції............................................................. 52

2.2.13. Біти конфігурації............................................................................................... 52

2.2.14. Типи генераторів............................................................................................... 53

2.2.15. Скидання............................................................................................................. 55

2.2.16. Сторожовий таймер......................................................................................... 57

2.2.17. Режим пониженого енергоспоживання....................................................... 58

2.2.18. Захист програми від зчитування.................................................................. 59

2.2.19. Індивідуальна мітка......................................................................................... 59

2.2.20. Система команд................................................................................................. 59

2.3. Однокристальні мікроконтролери PIC 16С71................................................ 64

2.3.1. Особливості структурної організації

та функціонування ОМК PIC 16С71......................................................................... 64

2.3.2. Позначення виводів та їхнє функціональне призначення........................ 67

2.3.3. Організація пам'яті даних (ОПД)..................................................................... 67

2.3.4. Модуль таймера (TMRO-RTCC)..................................................................... 70

2.3.5. Регістр статусу (STATUS)................................................................................. 72

2.3.6. Програмний лічильник і організація пам'яті програм.............................. 72

2.3.7. Стек......................................................................................................................... 73

2.3.8. Переривання......................................................................................................... 74

2.3.9. Порти вводу/виводу............................................................................................ 77

2.3.10. Модуль аналого-цифрового перетворювача (АЦП)............................... 80

2.3.11. Скидання............................................................................................................. 84

2.3.12. Регістр OPTION.................................................................................................. 87

2.3.13. Біти установлення конфігурації.................................................................... 89

2.3.14. Код ідентифікації............................................................................................... 89

2.3.15. Режим пониженого енергоспоживання....................................................... 90

2.3.16. Система команд................................................................................................. 91

2.3.17. Особливості програмування.......................................................................... 95

2.4. Однокристальні МК PIC 16С84.......................................................................... 95

2.4.1. Особливості структурної організації PIC 16С84....................................... 96

2.4.2. Позначення виводів і їх функціональне призначення............................... 98

2.4.3. Організація пам'яті даних (ОЗП)...................................................................... 98

2.4.4. Довготривала пам'ять даних-констант EEPROM...................................... 99

2.4.5. Організація переривань................................................................................... 103

2.4.6. Режим пониженого споживання (SLEEP)................................................... 103

2.4.7. Скидання............................................................................................................. 104

2.5. Інші мікроконтролери розширеного сімейства ОМК PIC......................... 105

2.5.1. РІС16С924 – мікроконтролер із схемою керування рідиннокристалічним індикатором (РКІ) 105

2.6. Мікроконтролери найпростішого сімейства PIC12CХХX........................ 106

2.6.1. Мікроконтролери PIC12С5ХX...................................................................... 107

2.6.1.1. Пам'ять програм............................................................................................. 109

2.6.1.2. Пам'ять даних................................................................................................. 109

2.6.1.3. Регістр стану STATUS.................................................................................. 109

2.6.1.4. Порт вводу-виводу GPIO............................................................................. 110

2.6.2. Мікроконтролери PIC 12C6XX..................................................................... 111

2.7. Мікроконтролери високопродуктивного сімейства PIC17CХХ.............. 111

3. ТЕХНОЛОГІЯ РОЗРОБКИ ТА ВІДЛАГОДЖЕННЯ РОБОЧИХ ПРОГРАМ ДЛЯ OMK PIC 113

3.1. Правила запису програм на мові Асемблера.............................................. 113

3.2. Структура робочої програми.......................................................................... 116

3.3. Приклад написання вхідного тексту програми.......................................... 117

3.4. Перетворення вхідного тексту робочої програми

в об’єктний модуль..................................................................................................... 121

Використання програми-транслятора MPASM......................................... 122

Запуск транслятора......................................................................................... 122

3.5.2. Результати трансляції...................................................................................... 123

3.5.3. Особливості використання транслятора MPASM................................... 123

3.6. Відлагодження робочих програм.................................................................... 123

Використання симулятора-налагоджувача MPSIM.................................. 125

3.7.1. Послідовність дій при запуску....................................................................... 125

Призначення команд........................................................................................ 126

3.7.3. Файли, що завантажуються і створюються MPSIM............................... 126

3.7.4. Особливості використання симулятора MPSIM...................................... 128

НТЕГРОВАНЕ СЕРЕДОВИЩЕ РОЗРОБКИ РОБОЧИХ

ПРОГРАМ MPLAB 3.30 ДЛЯ ОМК PIC ........................................................... 129

4.1. Призначення і основні функціональні можливості...................................... 129

Стисла характеристика основних програм.................................................. 129

Асемблер MPASM............................................................................................. 129

Програмний симулятор-налагоджувач MPLAB-SIM............................. 130

4.2.3. Компілятор MPLAB-C..................................................................................... 130

4.3. Програмно-апаратні вимоги до ресурсів ПЕОМ......................................... 130

4.4. Інтерфейс користувача і головне меню інтегрованого середовища MPLAB 3.30 131

Запуск основного пакета програм.................................................................. 131

Меню основного пакета програм.................................................................... 131

Меню File............................................................................................................. 131

Меню Project....................................................................................................... 132

Меню Edit............................................................................................................ 133

Меню Debug........................................................................................................ 134

Меню Picstart Plus.............................................................................................. 135

Меню Option....................................................................................................... 136

Приклад розробки програми з використанням пакета MPLAB 3.30...... 138

4.7.1. Постановка задачі та алгоритм її рішення................................................ 138

Написання початкового тексту програми................................................. 139

4.7.3. Перетворення вхідного тексту програми

в об'єктний код ............................................................................................................. 143

4.7.4. Відлагодження програми................................................................................ 146

4.7.5. Лістинг відлагодженої програми ................................................................. 148

4.7.6. Запис програми в ППЗУ мікроконтролера PIC 16F84 (16С84) ........... 151

5. ВВЕДЕННЯ ІНФОРМАЦІЇ З ДАТЧИКІВ І ФОРМУВАННЯ СИГНАЛІВ УПРАВЛІННЯ 152

5.1. Введення інформації від двійкового датчика і формування

імпульсів заданої тривалості ................................................................................... 153

5.2. Введення інформації з групи взаємозв’язаних двійкових датчиків ....... 156

Введення байта стану одного датчика ...................................................... 156

5.2.2. Введення байтів стану двох незалежних датчиків ................................. 161

6. ПЕРЕТВОРЕННЯ ІНФОРМАЦІЇ З ОДНІЄЇ ФОРМИ ПОДАННЯ

В ІНШУ ......................................................................................................................... 165

6.1. Перетворення кодів з однієї системи числення в іншу .............................. 165

6.2. Введення аналогових сигналів і формування дискретних статичних сигналів 168

7. ВІДОБРАЖЕННЯ ІНФОРМАЦІЇ В МКП .................................................... 174

8. СИСТЕМА КОМАНД ТА ПРОГРАМУВАННЯ

МІКРОКОНТРОЛЕРА КМ1816ВЕ51 ................................................................. 180

8.1. Формати і способи адресації команд ............................................................ 180

8.2. Команди передачі даних ................................................................................... 181

8.3. Команди порозрядної обробки інформації .................................................. 185

8.4. Команди арифметичних операцій .................................................................. 189

8.5. Команди передачі управління ........................................................................ 192

8.6. Арифметичні дії з великими числами ............................................................ 196

8.7. Арифметичні дії з негативними числами ...................................................... 203

8.8. Контроль точності при програмуванні арифметичних операцій .......... 205

9. КОРОТКИЙ ОГЛЯД СУЧАСНИХ ОДНОКРИСТАЛЬНИХ

МІКРОКОНТРОЛЕРІВ ........................................................................................... 211

9.1. Мікроконтролери КР1878 фірми Ангстрем .................................................. 211

9.1.1. Коротка характеристика ............................................................................... 211

9.1.2. Особливості структурної організації ......................................................... 212

9.1.3. Центральний процесор ................................................................................... 212

9.2. Мікроконтролери фірми Zilog .......................................................................... 213

9.2.1. Стандартні мікроконтролери сімейства Z8 .............................................. 213

9.2.2. Стандартні мікроконтролери з розширеним набором

універсальних функцій .............................................................................................. 213

9.2.3. Мікроконтролери широкого застосування Z8 ССР ............................... 214

9.2.4. Мікроконтролери з пониженою напругою живлення ............................ 214

9.2.5. Мікроконтролери, поєднані з цифровим сигнальним процесором .... 214

9.3. Мікроконтролери фірми ATMEL .................................................................... 215

9.3.1. Мікроконтролери серії АТ89 ........................................................................ 215

9.3.1.1. Загальна характеристика та особливості.............................................. 215

9.3.2. Мікроконтролери серії АТ90 ........................................................................ 216

9.3.2.1. Загальна характеристика та особливості ............................................. 216

9.4. Мікроконтролери фірми Scenix........................................................................ 217

9.4.1. Загальна характеристика та особливості ................................................ 217

9.4.2. Особливості центрального процесора ....................................................... 218

9.4.3. Особливості портів вводу/виводу ................................................................ 219

9.5. Мікроконтролери фірми Motorola .................................................................. 219

9.5.1. Загальна характеристика та класифікація ............................................... 219

9.5.1.1. Сімейство НС05 ............................................................................................ 221

9.5.1.2. Сімейство НС08 ............................................................................................ 221

9.5.1.3. Сімейство НС11 ............................................................................................ 222

9.5.2. Сімейство НС05 ................................................................................................ 222

9.5.2.1. Загальна характеристика та класифікація ............................................ 222

9.5.2.2. Центральний процесорний пристрій (ЦПП) .......................................... 225

9.5.2.3. Система команд ............................................................................................ 226

9.5.2.4. Вбудована пам’ять ....................................................................................... 226

9.5.2.5. Вбудовані периферійні пристрої .............................................................. 227

9.5.3. Сімейство НС08 ................................................................................................ 228

9.5.3.1. Особливості центрального процесора (CPU08) ................................... 229

9.5.3.2. Вбудована пам'ять ....................................................................................... 229

9.5.3.3. Модуль системної інтеграції (SIM08) ..................................................... 229

9.5.3.4. Вбудовані периферійні пристрої .............................................................. 230

9.5.3.5. Основні характеристики першого і найбільш масово

випускаємого мікроконтролера MC68HC708XL36 сімейства НС08 ........ 231

9.5.4. Сімейство НС11 ................................................................................................ 232

9.5.4.1. Загальна характеристика .......................................................................... 232

9.5.4.2. Центральний процесорний пристрій (ЦПП) .......................................... 233

9.5.4.3. Система команд ............................................................................................ 233

9.5.4.4. Вбудована пам'ять ....................................................................................... 234

9.5.4.5. Вбудовані периферійні пристрої .............................................................. 234

9.5.5. Сімейство 16-розрядних МК НС12 ............................................................. 235

9.5.6. Сімейство 16-розрядних МК НС16 ............................................................. 236

9.5.7. Сімейство 32 розрядних МК М683хх ....................................................... 237

9.5.8. Сімейства 32-розрядних МК з RISC-архітектурою ............................... 239

9.5.8.1. Сімейство RISC-мікроконтролерів MCF5xxх (ColdFire) .................... 240

9.5.8.2. Сімейства RISC-мікроконтролерів на базі Power PC .......................... 241

Додатки........................................................................................................................... 273

Додаток А ...................................................................................................................... 273

Додаток В ...................................................................................................................... 282

Додаток С ...................................................................................................................... 299

Додаток D ...................................................................................................................... 300

Додаток E ...................................................................................................................... 304

Додаток F ...................................................................................................................... 308

ЛІТЕРАТУРА ............................................................................................................. 310

 

 

__________