Навигация
3. Процессор
Процессор (CPU) формирует адрес очередной команды, выбирает команду из памяти и организует ее выполнение. Код команды имеет формат "слово" (16 бит) или "два слова". Система команд микроконтроллеров семейства AVR рассматривается в главе 2.
В состав процессора кроме счетчика команд (PC), арифметико-логического устройства (ALU) и блока регистров общего назначения (GPR),изображенных на структурной схеме рис. 1, входят:
■ регистр состояния микроконтроллера SREG;
■ регистр-указатель стека SP или SPL и SPH
и другие элементы, далее не рассматриваемые.
В счетчике команд адрес очередной команды формируется путем добавления 1 к числу, код которого хранится в счетчике команд. При пуске и перезапуске микроконтроллера в счетчик команд заносится код числа 0 и первая команда выбирается из FlashROM по адресу 0.
В арифметико-логическом устройстве (ALU) выполняются арифметические и логические операции. Операнды поступают из регистров общего назначения (GPR). При выполнении одноместных операций результат записывается в регистр, из которого поступил операнд. При выполнении двухместных операций результат записывается в регистр, из которого поступил первый операнд.
Блок регистров общего назначения (GPR) содержит 32 восьмиразрядных регистра, которым присвоены имена R0, R1, ..., R31. В некоторых операциях в ALU могут участвовать лишь регистры со старшими номерами (от R16 до R31). Регистры с именами от R24 до R31 могут образовывать пары, используемые для хранения слов, при этом регистр с четным номером хранит младший байт, а регистр с нечетным номером — старший байт.
Паре регистров R26, R27 присвоено имя X, паре регистров R28, R29 — имя Y, паре регистров R30, R31 — имя Z. Эти пары регистров используются для хранения адресов при обращениях к памяти с косвенной адресацией.
Регистр состояния микроконтроллера SREG (№ $3F) содержит восемь разрядов (SREG.7, SREG.6, .... SREG.0).
Разряд SREG, 7 (I) используется для разрешения/запрещения прерываний. При I = 0 все прерывания запрещены. При 1=1 любое прерывание может быть разрешено.
Разряд SREG.6 (Т) используется для хранения бита при выполнении операций с битами.
Остальные разряды регистра SREG используются для хранения признаков результатов арифметических и логических операций, выполняемых в ALU. Назначение этих разрядов рассматривается при описании системы команд микроконтроллера.
Регистр-указатель стека SP(№ $3D) хранит и формирует адрес при обращении к стеку типа LIFO. В микроконтроллерах типа t1l, 112, 115, 1200 и t28 в качестве стека используется специальное запоминающее устройство (аппаратный стек). Этот стек используется только для хранения адресов возврата при прерываниях и обращениях к подпрограммам. В системе команд отсутствуют команды обращения к стеку.
В микроконтроллерах других типов в качестве стека используется выделяемая пользователем область в SRAM. В системе команд есть команды для обращению к стеку. Запись байтов в стек выполняется в порядке уменьшения адресов в SRAM. При пуске и перезапуске микроконтроллера в регистр-указатель стека заносится код числа 0. Для нормальной работы стека в регистр-указатель необходимо занести другой начальный адрес. В микроконтроллерах с большой емкостью SRAM регистр-указатель состоит из двух регистров — SPL и SPH (№№ $3D и $ЗЕ).
4. Запоминающее устройство Flash ROM
Постоянное запоминающее устройство FlashROM предназначено для хранения кодов команд программы и констант. Ячейка памяти содержит 16 разрядов. В ней могут храниться код команды формата "слово", половина кода команды формата "два слова" или коды двух констант. Емкость FlashROM (в числе байтов!) у микроконтроллеров разных типов указана в табл. 1. в колонке Flash.
При чтении кодов команд адрес в FlashROM поступает из счетчика команд. При чтении констант адрес поступает из пары Z регистров общего назначения.
Запись кодов в FlashROM выполняется в процессе программирования побайтно. В микроконтроллерах с большим числом выводов (20 и более) байт может вводиться параллельно или последовательно. В микроконтроллерах с малым числом выводов (8) байт вводится последовательно.
Программирование может выполняться с использованием дополнительного источника напряжения +12 В или без использования дополнительного источника. Последовательное программирование без использования дополнительного источника напряжения производится с использованием трех выводов микроконтроллера и может выполняться после установки микроконтроллера в аппаратуре, где ему предстоит работать, (Downloading). Типы микроконтроллеров, в которых этот способ программирования реализуется, отмечены знаком "+" в табл. 1 в колонке ISP (In-System Programming).
В микроконтроллере типа ml63 имеется возможность вводить и записывать в FlashROM коды в процессе работы микроконтроллера. Эта процедура (Self-programming) выполняется под управлением специальной программы (Boot Loader), которая составляется программистом и записывается в специальную секцию FlashROM. При выполнении этой программы используется регистр SPMCR (№ $37).
Похожие работы
... (АЦП) и другие. Каждый модуль проектируется для работы в составе МК с учетом протокола ВКМ. Данный подход позволяет создавать разнообразные по структуре МК в пределах одного семейства. 1.2 Структура процессорного ядра микроконтроллера Основными характеристиками, определяющими производительность процессорного ядра МК, являются: - набор регистров для хранения промежуточных данных; - ...
... ; -ADEN – флаг разрешения использования АЦП. Таблица 8.1. Выбор коэффициента деления частоты системной синхронизации для тактирования АЦП микроконтроллеров AVR ADPS2 ADPS1 ADPS0 Коэффициент деления 0 0 0 1 0 0 1 2 0 1 0 4 0 1 1 8 1 0 0 16 1 0 1 32 1 1 0 64 1 1 1 128 Таким образом, в общем случае процесс аналого-цифрового преобразования в микроконтроллерах ...
... является использование ядра ARM7, встроенного единого кэш команд и данных емкостью 8 Кбайт (ARM7100) и 4 Кбайт (ARM7500 и ARM7500FE), MMU, буфера записи, наличие режимов энергосбережения. 3. Архитектура микроконтроллера AVR Микроконтроллер AVR содержит: быстрый RISK-процессор, два типа энергонезависимой памяти (Flash-память программ и память данных EEPROM), оперативную память RAM, порты ввода ...
... напряжения. У ЦАП с токовым выходом этот параметр в большой степени зависит от типа выходного ОУ. Виды ЦАП Существуют последовательные и параллельные ЦАП. Последовательные –- используются в микропроцессорных системах, если не требуется высокое быстродействие. Среди параллельных - наиболее просты ЦАП с суммированием весовых токов Большинство схем параллельных ЦАП основано на суммировании ...
0 комментариев