Алгоритмы обмена данными - раздел Высокие технологии, АРХИТЕКТУРА МИКРОКОНТРОЛЛЕРА
Порты Ввода-Вывода Предназначены Для Связи Микроконтроллера С...
Порты ввода-вывода предназначены для связи микроконтроллера с различными объектами и могут реализовывать различные алгоритмы обмена данными: 0 асинхронный программный обмен, 0 синхронный обмен, 0 ввод-вывод с сигналами квитирования.
Обмен данными между портами и объектами обеспечивается специальными подпрограммами - драйверами, создаваемыми индивидуально для каждого объекта.
Асинхронный обмен
В режиме асинхронного программного обмена ввод и вывод данных производится по программе в моменты выполнения инструкций ввода и вывода данных. Предполагается, что объект всегда готов к обмену: при вводе - данные в момент выполнения инструкции in присутствуют на линиях порта, при выводе - данные будут прочитаны с линий порта до следующего вывода.
Например, микроконтроллер ATmega163 осуществляет асинхронный вывод данных при выполнении фрагмента программы:
.equporta = $1B ;
.equ ddra = $1А ;
.cseg
ldi r1 6,$FF ;запись $FF в r1 6
out ddra, r16 включение порта А на вывод
out porta, r0 ;вывод данных из регистра r0 в порт A.
Время выполнения команды вывода равно двум периодам тактового сигнала.
Тот же микроконтроллер в течении двух тактов введет данные с линий порта при выполнении фрагмента программы:
.equ pina = $19 ;
.cseg
in r0, pina ; ввод данных из порта pina в регистр r0.
По адресу $19 в пространстве ввода-вывода микроконтроллера размещен регистр pina, с входных линий которого и будут взяты данные во время выполнения инструкции.
Симплексный обмен
Симплексным считается однонаправленный обмен данными. Такой обмен обычно является синхронным. В этом случае каждое изменение данных на линиях порта сопровождается сигналом синхронизации (стробом). Строб генерируется источником данных и предназначается для задания момента записи данных в регистр приемника.
При выводе данных сигнал строба должен сформировать микроконтроллер, используя для этого специальные линии шины управления или отдельные биты портов ввода-вывода.
На рис. 9.2 показан вариант соединения микроконтроллера ATmega163 c посимвольным принтером, имеющим 8-битный вход для приема данных DATA, выход сигнала готовности READY и вход стробирования #STB. Активным на входе стробирования является сигнал низкого уровня.
Порт PORTA микроконтроллера и бит PB6 порта PORTB программируются на вывод данных, бит PB2 порта PORTB на ввод. Подпрограмма вывода должна:
0 при обнаружении сигнала READY=1 вывести данные в порт PORT А,
0 подтвердить вывод данных выводом сигнала стробирования #STB=0 для записи данных в принтер.
Если принтер не готов к обмену микроконтроллер через заданный интервал времени повторяет операцию.
Рис. 9.2. Подключение принтера к микроконтроллеру
Режим синхронного ввода позволяет точно задать момент считывания данных с объекта. В этом режиме сигнал стробирования, подтверждающий готовность данных, поступает с объекта на микроконтроллер. При появлении строба микроконтроллер должен осуществить ввод данных с порта.
Полудуплексный обмен
Полудуплексным считается двунаправленный синхронный обмен, при котором в любой момент времени передача данных может производиться только в одном направлении. Направление передачи данных порта меняется в процессе работы в зависимости от решаемой в текущий момент задачи. На рис. 9.3 изображен вариант соединения микроконтроллера ATmega163 с объектом для обмена данными в полудуплексном режиме.
В схеме на рис. 9.3 передача данных в параллельном формате осуществляется по линиям порта PORTA. Для выдачи и приема четырех сигналов управления обменом (сигналы квитирования): строб ввода #STB IN (Strobe Input), строб вывода #STB OUT (Strobe Out), подтверждение ввода #ACK IN (Acknowledge Input) и подтверждение вывода #ACK OUT (Acknowledge Out), использованы две линии порта PORTB и входы запросов на прерывания INT0 и INT1.
При поступлении сигнала #STB IN = 0 контроллер должен выставить сигнал подтверждения #ACK IN = 0 и осуществить запись во входной регистр порта PORTA.. При низком уровне сигнала ASK IN объекту запрещается формировать новый сигнал #STB IN. По окончании записи контроллер снимает сигнал #ACK IN, разрешая повторную передачу данных.
Работа микроконтроллера в режиме вывода аналогична. Микроконтроллер выводит данные в порт PORTA, подтверждая вывод сигналом #STB OUT = 0. Объект формирует сигнал подтверждения #ACK OUT = 0, сообщая контроллеру о готовности к приему данных. При снятии сигнала #ACK OUT контроллер должен снять сигнал #STB OUT и может вновь перейти к выводу данных.
Одновременная передача данных в двух направлениях при полудуплексном обмене невозможна.
Дуплексный обмен
Дуплексным считается двунаправленный синхронный обмен, при котором в любой момент времени возможна передача данных в двух направлениях. В этом случае для передачи данных в каждом направлении выделяется свой однонаправленный порт.
На рис. 9.4 изображен вариант соединения микроконтроллера ATmega 163 с объектом для обмена данными в дуплексном режиме.
Рис. 9.3. Подключение микроконтроллера при полудуплексном обмене
Рис. 9.4. Подключение микроконтроллера при дуплексном обмене
В схеме на рис. 9.4 порт PORTA работает на ввод данных, порт PORTB - на вывод, а линии PC0 и РС1 порта PORTC использованы для вывода сигналов квитирования #ACK IN и #ACK OUT. Для ввода сигналов квитирования от объекта #STB IN и #ACK OUT использованы входы запросов на прерывания INT0 и INT1. При таком подключении задача ввода данных в микроконтроллер получает больший приоритет, чем задача вывода.
Создание фирмой Intel в году первой программируемой электронной схемы на... За лет своего бурного развития микропроцессорные системы прошли путь от специализированных комплектов интегральных...
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ:
Алгоритмы обмена данными
Что будем делать с полученным материалом:
Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
АРХИТЕКТУРА МИКРОКОНТРОЛЛЕРА
Контроллером в технике регулирования считается управляющее устройство, осуществляющее регулирующие или контролирующие функции в системе. Контроллер, реализованный на одном кристалле
Память программ
Программа микропроцессора представляет собой последовательность команд (инструкций). Каждая инструкция имеет свой оригинальный двоичный код. Коды инструкций и хранятся в памяти прог
Масочная память
Масочная память (maskROM) программируется с помощью фотошаблонов (масок) на стадии изготовления микроконтроллера. Т.е. контроллер с масочной памятью изготавливается с
Однократно программируемая память
Однократно программируемая память (OTPROM - One Time Programmable ROM) no принципу построения и функционирования аналогична масочной, но она поставляется изготовителем микрок
Репрограммируемая память
Репрограммируемая память (EPROM - Erasable PROM) аналогична OTPROM, но допускает стирание информации и повторное программирование. Стирание информации в памяти осуществляется
Память с электрическим стиранием
Память с электрическим стиранием (EEPROM - Electrically EPROM) программируется пользователем и может многократно стираться. Стирание и повторное программирование EEPROM осуще
Флэш - память
Флэш-память (Flash memory) относится к классу EEPROM, но использует особую технологию построения запоминающих ячеек. В отличие от EEPROM, она может стираться только целиком,
Статическая память
Статическая память (SRAM - Static Random Access Memory) энергозависима. Она обеспечивает хранение информации только при наличии напряжения питания не менее определенной велич
Специализированные ячейки флэш-памяти
В энергонезависимой flash-памяти микроконтроллеров могут присутствовать специализированные биты и байты, предназначенные для защиты программы пользователя и конфигурирования изделия
Основные элементы
Каждый производитель микроконтроллеров для серии выпускаемых им изделий разрабатывает и патентует своё оригинальное процессорное ядро (MCU - Microprocessor Core Unit). Однако
Регистр инструкций
Регистр инструкций (IR - Instruction register) - регистр, предназначенный для хранения считанной из памяти программ инструкции. Считанная из памяти программ инструкция декоди
Арифметико-логическое устройство
Арифметико-логическое устройство (ALU - Arithmetic Logic Unit) - логическая схема, непосредственно осуществляющая преобразование одной или двух переменных в соответствии с ин
Регистры общего назначения
Регистры общего назначения предназначены для временного хранения данных в процессе вычислений. Разрядность регистров определяет разрядность вычислений и, в конечном счете, разрядность самого микрок
Регистр состояния
Регистр состояния (Status register) предназначен для хранения отдельных признаков результата, полученного при выполнении различных арифметических и логических операций в ариф
Мнемонические обозначения
Каждая архитектура микроконтроллера имеет собственную систему команд. Система команд микроконтроллера описывается на специальном языке символического кодирования. При этом каждая ин
Адресация данных
Адреса операндов, задействованных в выполнении любой инструкции программы, в явном или в неявном виде должны быть указаны в коде этой инструкции. Операнды могут находиться в ячейках
Косвенная адресация
Косвенным образом могут адресоваться ячейки памяти данных или памяти программ.
· Операции с памятью данных
Операнд содержитс
ЯЗЫК АССЕМБЛЕРА
Язык ассемблера (assembler language) - язык программирования микропроцессорных систем, ориентированный на определенную архитектуру системы. Программа, написанная на языке асс
Выражения
Программа на языке ассемблера состоит из отдельных строк. Строка кода не должна быть длиннее 120 символов. Ассемблер Atmel AVR не различает строчные и заглавные буквы.
Люба
Операнды
Операндами языка ассемблера могут быть:
0 Определяемые пользователем метки.
Метка может располагаться перед командой/директивой и
Функции
Функции, определенные в языке ассемблера
0 low(expression) возвращает младший байт выражения;
0 high(expression) возвращает второй байт выраж
Директивы
Директивы ассемблера не транслируются в коды операций, они используются для размещения программы в памяти, определяют макрокоманды, инициализируют память данных и выполняют ещё целы
ТАКТОВЫЙ ГЕНЕРАТОР
Работа процессорного ядра синхронизируется тактовым генератором. Именно период работы генератора определяет время, необходимое для выполнения элементарных операций в ядре. Простейши
Источники сброса
Причинами (источниками) сброса могут являться различные воздействия: включение питания и кратковременные его изменения, сигналы формируемые аппаратно вне и внутри микроконтроллера,
Сторожевой таймер
Сторожевой таймер (Watchdog) синхронизирован от отдельного внутреннего генератора на кристалле, работающего с частотой 1 МГц (при напряжении питания Vcc=5 В).
Задерж
Алгоритм обработки прерываний
Сигнал запроса на прерывание вырабатывается периферийным устройством при его готовности к обмену информацией. Сигнал может появиться в произвольный момент времени.
Процессо
Вектора прерываний
Идентификация источника прерывания в системе может выполняться как программными, так и аппаратными средствами.
В первом случае, источник прерывания фиксируется установкой ф
ЭНЕРГОНЕЗАВИСИМАЯ ПАМЯТЬ ДАННЫХ
Энергонезависимая память типа EEPROM отличается от памяти данных типа SRAM существенно большим временем чтения и записи информации. Время обращения при записи обычно составляет неск
ПОРТЫ ВВОДА-ВЫВОДА
9.1. Организация ввода/вывода
Порты ввода-вывода обеспечивают ввод и вывод данных в параллельном формате. Обычно порты ввода-вывода выполняются 8-разряд
Принципы аналого-цифрового преобразования
Параллельный преобразователь
В параллельном преобразователе (рис. 10.1) входной сигнал подается сразу на множество компараторов, осуществляющих сравнение сигн
Управление аналого-цифровым преобразователем
В состав микроконтроллеров обычно включают 8 - 16-битные многоканальные преобразователи с большим набором встроенных функций. При этом все функции преобразователя программируются и
АНАЛОГОВЫЕ КОМПАРАТОРЫ
Аналоговые компараторы осуществляют сравнение двух напряжений. Результатом сравнения является логический сигнал, фиксирующий момент равенства входных сигналов. Выход компаратора может быть использо
ТАЙМЕРЫ-СЧЕТЧИКИ
Большинство задач управления решаются в реальном времени. При этом микроконтроллер должен в определенные моменты времени выполнять определенные действия с объектом. Типовыми задачам
Простейший 8-битный счетчик
8-разрядный таймер/счетчик 0 (Timer/Counter0) тактируется сигналом синхронизации процессорного ядра (СК) или от встроенного предделителя (Preskaller), или от внешнего контакт
Захват, сравнение и широтно-импульсная модуляция
16-битный таймер/счетчик Timer/Counter1 микроконтроллера ATmega163 доступен процессорному ядру для чтения и записи, он может считать импульсы синхронизации CK, импульс
Часы реального времени
Часы реального времени RTC (Real Time Clock) являются разновидностью таймера/счетчика. Задачей RTC в схеме микроконтроллера обычно считается формирование интервалов времени р
Интерфейс UART
Асинхронный последовательный интерфейс UART (Universal Asynchronous Receiver Transmitter - универсальный асинхронный приемопередатчик) обеспечивает полудуплексный режим обмен
Интерфейс SPI
Последовательный периферийный интерфейс SPI (Serial Peripheral Interface) предложен фирмой Motorola. Он обеспечивает полный дуплексный обмен данными между двумя контроллерами
РЕЖИМЫ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ
Одним из основных показателей микроконтроллера является энергопотребление. Величина энергопотребления характеризуется напряжением питания микроконтроллера и потребляемым током.
Режим Idle
Если биты SM1/SM0 находятся в состоянии 00, то команда SLEEP переводит микроконтроллер в режим ожидания Idle. В этом режиме его ток потребления уменьшается примерно в 2,5 раз
Режим ADC Noise Reduction
Когда SM1/SM0 биты установлены в 01, команда SLEEP заставит микроконтроллер ввести режим шумоподавления ADC Noise Reduction. В этом режиме процессорное ядро останавливается,
Способы программирования энергонезависимой памяти
В процессе программирования микроконтроллеров разработанная пользователем программа заносится в энергонезависимую память. При этом выполняются операции по стиранию, чтению и записи
Новости и инфо для студентов