Микроконтроллеры на тему: «MCS-96»

Символическая адресация. При использовании ассемблера МК96 (ASM51) для получения объектных кодов программ допускается применение в программах символических имен регистров специальных функций (РСФ), портов и их отдельных бит (рис. 3.21).

Для адресации  отдельных бит РСФ и портов (такая возможность имеется не у всех РСФ) можно использовать символическое  имя бита следующей структуры:

< имя РСФ или порта > . < номер бита >

Например, символическое имя пятого бита аккумулятора будет следующим: АСС.5. Символические имена РСФ, портов и их бит являются зарезервированными словами для ASM96, и их не надо определять с помощью директив ассемблера.  

Рис. 3.20. Карта адресуемых бит  

Рис. 3.21. Карта адресуемых бит в резидентной памяти данных блоке регистров специальных функций  

3.2. Группа команд пересылки данных

Большую часть команд данной группы (табл. 3.2.) составляют команды передачи и обмена байтов. Команды пересылки бит  представлены в группе команд битовых  операций. Все команды данной группы не модифицируют флаги результата, за исключением команд загрузки PSW и аккумулятора (флаг паритета).

Структура информационных связей. В зависимости от способа адресации и места расположения операнда можно выделить девять типов операндов, между которыми возможен информационный обмен. Граф возможных операций передачи данных показан на рис. 3.22. Аккумулятор (А) представлен на этом графе отдельной вершиной, так как многие команды используют неявную (подразумеваемую) адресацию.

Рис 3.22. Граф путей передачи данных в МК96  

В отличие от МК48 передачи данных в МК96 могут выполняться без участия аккумулятора. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

7. Доступ к внешней памяти

В микроконтроллерных системах, построенных на основе МК51, возможно использование двух типов  внешней памяти: постоянной памяти программ (ВПП) и оперативной памяти данных (ВПД). Доступ к ВПП осуществляется при помощи управляющего сигнала  РВПП, который выполняет функцию строб-сигнала чтения. Доступ к ВПД обеспечивается управляющими сигналами ЗП, которые формируются в линиях Р3.7 и Р3.6 при выполнении портом 3 альтернативных функций.

При обращении  к ВПП всегда используется 16-битный адрес. Доступ к ВПД возможен с использованием 16-битного адреса (MOVX A, @DPTR) или 8-битного адреса (MOVX A, @Ri).

В любых  случаях использования 16-битного  адреса старший байт адреса фиксируется (и сохраняется неизменным в течение  одного цикла записи или чтения) в регистре-защелке порта 2.

Если  очередной цикл внешней памяти (MOVX A, @DPTR) следует не сразу же за предыдущим циклом внешней памяти, то неизменяемое содержимое регистра-защелки порта 2 восстанавливается в следующем  цикле. Если используется 8-битный адрес  (MOVX A, @Ri), то содержимое регистра-защелки порта 2 остается неизменным на его внешних выводах в течение всего цикла внешней памяти.

Через порт 0 в режиме временного мультиплексирования  осуществляется выдача младшего байта  адреса и передача байта данных. Сигнал САВП должен быть использован для записи байта адреса во внешний регистр. Затем в цикле записи выводимый байт данных появляется на внешних выводах порта 0 только перед появлением сигнала ЗП. В цикле чтения вводимый байт данных принимается в порт 0 по фронту стробирующего сигнала. При любом обращении к внешней памяти устройство управления MK96 загружает в регистр-защелку порта 0 код 0FFH, стирая тем самым информацию, которая могла в нем храниться.

Доступ  к ВПП возможен при выполнении двух условий: либо на вход отключения резидентной памяти программ ( ОРПП) подается активный сигнал, либо содержимое счетчика команд превышает значение 0FFFH. Наличие сигнала ОРПП необходимо для обеспечения доступа к младшим 4К адресам адресного пространства ВПП при использовании МК31 (микроконтроллера без резидентной памяти программ).

Временные диаграммы  на рис. 3.6 иллюстрируют процесс генерации  управляющих сигналов САВП и РВПП при обращении к внешней памяти.

Основная  функция сигнала САВП – обеспечить временное согласование передачи из порта 0 на внешний регистр младшего байта адреса в цикле чтения из ВПП. Сигнал САВП приобретает значение 1 дважды в каждом машинном цикле. Это происходит даже тогда, когда в цикле выборки нет обращения к ВПП. Доступ к ВПД возможен только в том случае, если сигнал САВП отсутствует. Первый сигнал САВП во втором машинном цикле команды MOVX блокируется. Следовательно, в любой МК-системе, не использующей ВПД, сигнал САВП генерируется с постоянной частотой, равной 1/16 частоты резонатора, и может быть использован для синхронизации внешних устройств или для реализации различных временных функций.

При обращении  к РПП сигнал РВПП не генерируется, а при обращении к ВПП он выполняет функцию строб-сигнала  чтения. Полный цикл чтения ВПД, включая  установку и снятие сигнала ЧТ, занимает 12 периодов резонатора.

Временные диаграммы  на рис. 3.7 и рис. 3.8 иллюстрируют процесс  выборки команды из ВПП и работу с ВПД в режимах чтения и  записи соответственно.  

Особый  режим работы МК96. Содержимое памяти программ МК96 заполняется единожды на этапе разработки МК-системы и не может быть модифицировано в завершенном (конечном) изделии. По этой причине микроконтроллеры не являются машинами классической "фон-неймановской" архитектуры. Оперативная память данных (резидентная или внешняя) не может быть использована для хранения кодов программы, так как в МК выборка команд производится только из области адресов памяти программ. Эта особенность архитектуры МК объясняется тем, что в большинстве применений МК требуется наличие одной неизменяемой прикладной программы, хранимой в ПЗУ, наличие ОЗУ небольшой емкости для временного хранения переменных и эффективных, а следовательно, разных методов адресации памяти программ и памяти данных.

Однако  на этапе разработки и отладки  прикладных программ машина "фон-неймановского" типа оказывается очень удобной, так как позволяет разработчику оперативно изменять коды прикладной программы, размещаемой в ОЗУ. С этой целью МК-система может быть модифицирована для совмещения адресного пространства ВПП и ВПД путем подключения внешней логики, как показано на рис. 3.9

Здесь на выходе схемы И формируется  строб-сигнал чтения, который может  быть использован для объединения  памяти программ и памяти данных во внешнем ОЗУ. При этом необходимо учитывать, что в МК96 на схемном уровне реализуются пять различных и независимых механизмов адресации для доступа к ПРР, РПД, ВПП, ВПД и блоку регистров специальных функций. Вследствие этого перемещаемая версия прикладной программы, которая отлаживается в среде внешней памяти программ/данных, будет отличаться от загружаемой в РП (окончательной) версии программы.

Подобный  способ организации управления внешней  памятью может быть использован в тех применениях МК96, где требуется оперативная перезагрузка или модификация прикладных программ (с помощью УВВ), как в ЭВМ классической архитектуры. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     8. Заключение 

     Мировой рынок однокристальных микроЭВМ постоянно расширяется и совершенствуется. Признанные фавориты в производстве микроконтроллеров - фирмы Intel, Motorola, Texas Instruments, Zilog и другие наряду с новыми семействами 16-, 32-разрядных, RISC процессоров продолжают развивать линию 8-разрядных МК, которые находят себе все новые и новые применения в современной индустрии.

     Сегодня фирме Texas Instruments требуется 8-12 недель для создания МК.

     В это же время наблюдается масштабный скачок в развитии нечетких контроллеров. Простота и дешевизна разработки нечетких систем управления способствует повсеместному внедрению этой технологии: в технических областях это автоматическое управление высокого уровня, интеллектуальные роботы, системы поддержания целостности баз данных и системы обеспечения безопасности, распознавание изображений и речи, автоматическое проектирование, поиск информации; в медицине - диагностика, искусственные встроенные органы; в сфере бизнеса - помощь в принятии экономических решений, различного рода управление и планирование.

     К концу 80-х годов бесспорным лидером  в производстве нечетких контроллеров, выполненных по технологии СБИС, стала Япония. Чтобы не терять драгоценного времени на разработку собственных нечетких устройств, фирма Intel предоставила пользователям систему fuzzy TECH - новое средство разработки приложений на базе 8- и 16-разрядных цифровых МК с использованием технологии нечеткости.

     Таким образом, в настоящее время предлагается широкий выбор конфигураций однокристальных микроЭВМ с разными типами и размерами памяти, с принципиально разным программным обеспечением, с различными таймерами и другими встроенными устройствами, обеспечивающими нужную функциональность системы.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     9. Список литературы 

     1. Ангуло Хосе М. Микропроцессоры:  Архитектура, программирование и  проектирование систем. Тбилиси:  Ганатлеба, 1989. 548 с.  

     2. Басманов А.С., Широков Ю.Ф. Микропроцессоры и однокристальные микроЭВМ: Номенклатура и функциональные возможности / Под ред. В. Г. Домрачева. М.: Энергоатомиздат, 1988. 128 с.  

     3. Нерода В.Я., Торбинский В.Э., Шлыков  Е.Л. Однокристальные мироЭВМ  MCS-51. М., 1995.  

     4. Григорьев В.Л. Программирование однокристальных микропроцессоров. М.: Энер-гоатомиздат, 1987.  

     5. Белоус А.И., Ковалевский В.К. Однокристальные  микроЭВМ: Современное состояние  и перспективы развития. Минск, 1991. 83 с.  

     6. Гребнев В.В. Однокристальные  микроЭВМ (микроконтроллеры) семейства MCS-96. Псков: Псковская коммерческая палата, 1995.