От постановки задачи к исходной программе;

1.         От постановки задачи к исходной программе;

2.         От исходной программы к объектному модулю.

Этап разработки «от исходной программы к объектному модулю» имеет целью получение машинных кодов прикладных программ, работающих в МП. Этот этап разработки прикладного программного обеспечения легко поддаётся формализации и поддержан всей мощью системного программного обеспечения МП, направленного на автоматизацию процесса получения прикладных программ. В состав средств системного программного обеспечения входят трансляторы с различных алгоритмических языков высокого уровня, ассемблеры, редакторы текстов, программы – отладчики, программы – документаторы, и т.д. Наличие всех этих системных средств придаёт инженерной работе на этом этапе проектирования контроллеров характер простого конструирования, без большого объёма творческой инженерной деятельности. Так как на конечном изделии имеются только «голый» МП и средства его сопряжения с объектом, то выполнять отладку разрабатываемого прикладного программного обеспечения на нём невозможно, и, следовательно, разработчик вынужден обращаться к средствам вычислительной техники для выполнения всех формализуемых стадий разработки: трансляции, редактирования, отладки, загрузки объектных кодов в программируемую постоянную память МП. Попутно отметим, что системные средства автоматизации разработки прикладных программ МП на этапе «от исходной программы к объектному модулю» широко распространены и существуют в среде операционных систем микроЭВМ и присутствуют в операционных системах персональных компьютеров как отдельные пакеты инженерных программ.

Совсем по другому выглядит инженерный труд на этапе разработки программного обеспечения «от постановки задачи к исходной программе», так как он практически не поддаётся формализации и, следовательно, не может быть автоматизирован. Проектная работа здесь носит творческий характер, изобилует решениями, имеющими сугубо субъективную окраску, и решениями, продиктованными конъюнктурными соображениями. В силу перечисленных обстоятельств именно на этапе проектирования «от постановки задачи к исходной программе» разработчик сталкивается с наибольшим количеством трудностей.

Качество получаемого прикладного программного обеспечения контроллера всецело зависит от уровня проектных решений, принятых на этапе «от постановки задачи к исходной программе». Уровень проектных решений, в свою очередь, из-за отсутствия теории проектирования программируемых контроллеров определяется только опытом, квалификацией и интуицией разработчика. Однако накопленный опыт убеждает в том, что систематический подход к процессу разработки прикладных программ для контроллеров обеспечивает достижение хороших результатов даже начинающими разработчиками.

1.3 Использование контроллера АТ89С51

На данный момент широко применяются микроконтроллеры серии МК51. Существует обширная техническая документация и что самое главное широкий выбор отладочных средств от эмулятора ПЗУ и отладочного монитора до внутрисхемного эмулятора. Процессоры данной серии достаточно универсальны для успешного применения в микроэлектронике, что позволяет их использовать как при разработке простых систем, так и при создании сложных модулей электронной аппаратуры.

Рассмотрим микроЭВМ серии МК51 более подробно.

1.3.1 Основные программно-доступные устройства микроконтроллера АТ89С51

Основными программно-доступными устройствами микроконтроллера AT89C51 являются:

1)   8‑разрядный аккумулятор А;

2)   8‑разрядный вспомогательный регистр AВ;

3)   триггеры признаков результата: C, OV, P, отрицательности, нуля;

4)   триггеры выбора банка рабочих регистров RS0 и RS1;

5)   триггер программно-управляемого флага F0;

6)   16‑разрядный счетчик команд PC;

7)   16‑разрядный регистр указателя данных DPTR;

8)   8‑разрядный регистр указателя стека SP;

9)   внутренняя память программ емкостью 4 Kb, расширяемая внешними устройствами до 64 Kb;

10)внутренняя память данных емкостью 128 байт, в которой размещается от одного до четырех банков рабочих регистров R0‑R7, область стека и побитово адресуемая область памяти;

11)внешняя память данных емкостью до 64 Kb;

12)два программируемых 16‑разрядных таймера-счетчика;

13)программируемый двунаправленный последовательный порт ввода-вывода и соответствующие устройства управления;

14)четыре 8‑разрядных двунаправленных параллельных порта ввода-вывода;

15)двухуровневую приоритетную систему прерываний с пятью векторами и двумя уровнями;

16)последовательный интерфейс;

17)тактовый генератор.

1.3.2 Структурная схема микроЭВМ серии МК51

Система команд микроЭВМ серии МК51 содержит 111 базовых команд с форматом 1, 2 или 3 байта. Микроконтроллер имеет:

·           32 РОН;

·           128 определяемых пользователем программно-управляемых флагов;

·           набор регистров специальных функций.

РОН и определяемые пользователем программно-управляемые флаги расположены в адресном пространстве внутреннего ОЗУ данных.

Важнейшей и отличительной чертой архитектуры семейства МК51 является то, что АЛУ может наряду с выполнением операций над 8‑разрядными типами данных манипулировать одноразрядными данными. Отдельные программно-доступные биты могут быть установлены, сброшены или заменены их дополнением, могут пересылаться, проверяться и использоваться в логических вычислениях. Тогда как поддержка простых типов данных может с первого взгляда показаться шагом назад, это качество делает микроЭВМ семейства МК51 особенно удобным для применений, в которых используются контроллеры. Алгоритмы работы последних по своей сути предполагают наличие входных и выходных булевых переменных, которые сложно реализовывать при помощи стандартных микропроцессоров. Все эти свойства в целом называются булевым процессором семейства МК51. Благодаря такому мощному АЛУ набор инструкций микроЭВМ семейства МК51 одинаково хорошо подходит как для применений управления в реальном масштабе времени, так и для алгоритмов с большим объёмом данных.

Рис. 1.2а. Структурная схема МК51

Рис. 1.2б. Структурная схема МК51

Блок управления предназначен для выработки синхронизирующих и управляющих сигналов, обеспечивающих координацию совместной работы блоков микроЭВМ семейства МК51 во всех допустимых режимах её работы. В состав блока управления входят устройство выработки временных интервалов, логика ввода-вывода, регистр команд, регистр управления потреблением, дешифратор команд, ПЛМ и логика управления ЭВМ.

Устройство выработки временных интервалов предназначено для формирования и выдачи внутренних синхросигналов фаз, тактов и циклов.

Логика ввода-вывода предназначена для приёма и выдачи сигналов, обеспечивающих обмен информацией ОМЭВМ с внешними устройствами через порты ввода-вывода Р0‑Р3.

Регистр команд предназначен для записи и хранения 8‑разрядного кода операции выполняемой команды, который с помощью дешифратора команд преобразовывается в 24‑разрядный код для ПЛМ, с помощью которой вырабатывается набор микроопераций в соответствии с микропрограммой выполнения команды. Регистр команд программно недоступен.

Регистр управления потреблением PCON управляет скоростью передачи последовательного порта SMOD.

Логика управления ЭВМ в зависимости от режима работы МИКРОЭВМ СЕМЕЙСТВА МК51 вырабатывает необходимый набор управляющих сигналов.

АЛУ представляет собой параллельное восьмиразрядное устройство, обеспечивающее выполнение арифметических и логических операций, а также операции логического сдвига, обнуления, установки и т.п.

Регистр аккумулятора и регистр временного хранения – восьмиразрядные регистры, предназначенные для приёма и хранения операндов на время выполнения операций над ними. Программно недоступны.

ПЗУ констант обеспечивает выработку корректирующего кода при двоично-десятичном представлении данных, кода маски при битовых операциях и кода констант.

Параллельный восьмиразрядный сумматор представляет собой схему комбинационного типа с последовательным переносом, предназначенную для выполнения арифметических операций сложения, вычитания и логических операций сложения умножения неравнозначности и тождественности.

Регистр В-восьмиразрядный регистр, используемый во время операций умножения и деления. Для других инструкций он может рассматриваться как дополнительный сверхоперативный регистр.

Аккумулятор представляет собой восьмиразрядный регистр, предназначенный для приёма и хранения результата, полученного при выполнении арифметико-логических операций или операций пересылки.

Регистр состояния программы предназначен для хранения информации о состоянии АЛУ при выполнении программы.

Таймеры / Счётчики предназначены для подсчёта внешних событий, для получения программно-управляемых временных задержек и выполнения времязадающих функций ОМЭВМ.

Блок последовательного интерфейса и прерываний предназначен для организации ввода-вывода последовательных потоков информации и организации системы прерывания программ.

Счётчик команд предназначен для формирования текущего 16‑разрядного адреса внешней памяти данных.

Порты Р0, Р1, Р2, Р3 являются двунаправленными портами ввода-вывода и предназначены для обеспечения обмена информацией микроЭВМ семейства МК51 с внешними устройствами.

Память данных предназначена для приёма, хранения и выдачи информации, используемой в процессе выполнения программы. Память данных, расположенная на кристалле ОМЭВМ, состоит из регистра адреса ОЗУ, дешифратора, ОЗУ и указателя стека.

Память программ предназначена для хранения программ и имеет отдельное от памяти данных адресное пространство объёмом до 64 Кбайт.

Похожие работы

Информатика и программное обеспечение ПЭВМ

Скачать

448518

14

55

... также невысока и обычно составляет около 100 кбайт/с. НКМЛ могут использовать локальные интерфейсы SCSI. Лекция 3. Программное обеспечение ПЭВМ 3.1 Общая характеристика и состав программного обеспечения 3.1.1 Состав и назначение программного обеспечения Процесс взаимодействия человека с компьютером организуется устройством управления в соответствии с той программой, которую пользователь ...

Автоматизированные системы обработки экономической информации

Скачать

172056

0

5

... первичной или первичной вместе со вторичной или только вторичной И. Если это - итог обработки информации, решения задачи, то такая информация называется результативной, результирующей. В процессе решения задач возникает промежуточная информация, которая часто в автоматизированных системах играет самостоятельную роль, определения направления путей завершения решения задачи. Результатная информация ...

Автоматизированные измерительные и диагностические комплексы, системы

Скачать

69323

0

0

еоценить значение МП и микроЭВМ при создании автоматизированных средств измерений, предназначенных для управления, исследования, контроля и испытаний сложных объектов. Развитие науки и техники требует постоянного совершенствования средств измерительной техники, роль которой неуклонно возрастает.   Основные понятия и определения   Понятия и определения, используемые в измерительной технике, ...

Дистанционный комплекс контроля функционального состояния

Скачать

121804

11

7

... питания, блока сопряжения с компьютером, компьютер, индикатор. Блок – схема радиоприемника представлена на рисунке.2.1. Рисунок 2.1 - Структурная схема дистанционного комплекса контроля функционального состояния 1 – приемник; 2 – дешифратора; 3 – детектора; 4 – усилителя; 5 – усилителя вертикального отклонения; 6 – электронно-лучевой трубки; 7 – задающего генератора ...