Изучение аппаратных и программных средств ввода/вывода информации микроконтроллера ВЕ48

3.4.3. Изучение аппаратных и программных средств ввода/вывода информации микроконтроллера ВЕ48

1) Изучить организацию каналов ввода/вывода информации микроконтроллера ВЕ48, интерфейс расширения ввода/вывода;

2) Рассмотреть команды, которые обслуживают пространство ввода/вывода;

3) Ознакомиться с приведенными ниже примерами программ на языке ассемблера;

4) Произвести ввод, отладку и трансляцию в объектный код этих программ;

5) Выполнить программы по шагам с просмотром результатов выполнения в регистрах и оперативной памяти.

Пример 3.1. Ввести байт из порта 1 и передать его в порт 2:

TRAN: MOV A,#0FF ; настройка порта 1 на ввод

OUTL P1,A ;

IN A,P1 ; ввод байта из порта 1

OUTL P2,A ; вывод байта в порт 2

Пример 3.2. Ввести данные из порта P7:

INPUT: MOVD A,P7 ; пересылка четырех битов из порта 7

; в младшую тетраду аккумулятора

Пример 3.3. Маскирование при вводе. Ввести в регистр R7 информацию из линий 0, 1, 3, 4 и 7 порта 1:

IN A,P1 ; ввод байта из порта 1

ANL A,#10011011B ; маскирование

MOV R7,A ; передача

Пример 3.4. Ввести в аккумулятор данные из порта 2 и выделить требуемые биты по маске, находящейся в R0:

IN A,P2 ; ввод байта из порта 2

ANL A,R0 ; маскирование

Пример 3.5. Выдать содержимое аккумулятора в последовательном коде через нулевую линию порта 1, оставляя без изменения остальные биты порта. Передачу вести, начиная с младшего бита:

MOV R1,#8 ; счетчик бит

LOOP: JB0 ONE ; переход, если бит A.0 = 1

ANL P1,#(NOT 1) ; сброс P1.0

JMP NEXT ;

ONE: ORL P1,#1 ; установка P1.0

JMP NEXT ; избыточная команда для выравнивания

; времени передачи 0 и 1

NEXT: RR A ; сдвиг аккумулятора вправо (подготовка к

DJNZ R1,LOOP ; передаче очередного бита)

Пример 3.6. Настроить биты 0–3 порта 1 на ввод:

ORL P1,#0F ; установка битов P1.0… P1.3

Пример 3.7. Очистить биты 4–7 порта 2:

ANL P2,#0F ; сброс битов P2.4… P2.7

Пример 3.8. Организовать ожидание появления нулевого уровня на входе T0:

WAIT: JT0 WAIT ; переход на WAIT, если на входе T0 единица

Пример 3.9. Организовать ожидание появление единичного уровня на входе  в предположении, что внешние прерывания запрещены:

DIS I ; запрет прерываний по INT

WAIT: JNI WAIT ; переход на WAIT, если на входе INT нуль

3.4.4. Изучение средств реального времени микроконтроллера ВЕ48

1) Изучить организацию таймера/счетчика и системы прерываний микроконтроллера ВЕ48;

2) Рассмотреть команды управления средствами реального времени;

3) Ознакомиться с приведенными ниже примерами программ на языке ассемблера;

4) Произвести ввод, отладку и трансляцию в объектный код этих программ;

5) Выполнить программы по шагам с просмотром результатов выполнения в регистрах и оперативной памяти.

Пример 4.1. Дождаться поступления на вход T1 100 импульсов и перейти по метке PULSE:

MOV A,#156D ; A = (256-100)

MOV T,A ; предустановка счетчика

STRT CNT ; запуск счетчика

WAIT: JTF PULSE ; переход, если прошло 100 импульсов

JMP WAIT ;

PULSE: …

Пример 4.2. Запретить прерывания от таймера, но разрешить прерывание после восьми сигналов переполнения таймера. При переходе к процедуре обработки прерывания остановить таймер. Сигналы переполнения подсчитывать в регистре 5:

START: DIS TCNTI ; запрет прерываний от таймера

CLR A ; сброс аккумулятора

MOV T,A ; сброс таймера

MOV R5,A ; сброс регистра R5

STRT T ; запуск таймера

M1: JTF COUNT ; если TF=1, то переход к COUNT и сброс TF

JMP M1 ; цикл

COUNT: INC R5 ; инкремент регистра R5

MOV A,R5 ; пересылка содержимого R5 в аккумулятор

JB3 INT ; переход к подпрограмме обслуживания

; прерывания INT, если бит A.3 равен 1

JMP M1 ; переход, если бит A.3 не равен 1

… ;

INT: STOP TCNT ; останов таймера

JMP 07 ; переход к ячейке 7 (вектор прерывания

; от счетчика событий)

Пример 4.3. Программное формирование временной задержки. Предположим, что в управляющей программе необходимо реализовать временную задержку 100 мкс. Подпрограмма формирования временной задержки будет иметь вид:

DELAY: MOV R2,#X ; (R2) ← X

COUNT: DJNZ R2,COUNT ; декремент R2 и цикл, если не нуль

RET ; возврат

Для получения требуемой временной задержки необходимо определить число X, загружаемое в рабочий регистр. Определение числа X выполняется на основе расчета времени выполнения команд, образующих данную подпрограмму. При этом необходимо учитывать, что команды MOV и RET выполняются однократно, а число повторений команды DJNZ равно числу X. Кроме того, обращение к подпрограмме временной задержки осуществляется по команде CALL DELAY, время исполнения которой также необходимо учитывать при подсчете временной задержки. В описании команд микроконтроллера указывается, за сколько машинных циклов (МЦ) исполняется каждая команда. На основании этих данных определяется суммарное число машинных циклов в подпрограмме: CALL – 2 МЦ, MOV – 2 МЦ, DJNZ – 2 МЦ, RET – 2 МЦ.

При тактовой частоте 6 МГц каждый машинных цикл выполняется за 2,5 мкс. Таким образом, подпрограмма выполняется за время 5+5+5X+5=15+5X мкс. Для реализации временной задержки 100 мкс число X = (100-15)/5 = 17.

Пример 4.4. Временная задержка большой длительности. В качестве примера рассмотрим подпрограмму, реализующую временную задержку 100 мс:

DELAY: MOV R1,#84 ; загрузка X

LOOPEX: MOV R2,#236 ; загрузка Y

LOOPIN: DJNZ R2,LOOPIN ; декремент R2 и внутренний цикл,

; если R2 не равно нулю

DJNZ R1,LOOPEX ; декремент R1 и внешний цикл,

; если R1 не равно нулю

MOV R3,#4 ; точная подстройка временной задержки

LOOPAD: DJNZ R3,LOOPAD ;

RET ;

Числа X и Y выбираются из соотношения T = 5+5+X(5+5Y+5)+5, где T – реализуемый временной интервал в микросекундах. Максимальный временной интервал, реализуемый таким образом, при X=Y=255 составляет 327,69 мс, т.е. приблизительно 0,3 с.

В примере два вложенных цикла реализуют временную задержку длительностью 15+84(10+5*236)=99975 мкс, а дополнительный цикл LOOPAD реализует задержку 25 мкс и тем самым обеспечивает точную подстройку временного интервала.

Временная задержка длительностью 1 с. Секунда является очень большим интервалом времени по сравнению с частотой тактирования микроконтроллера. Такие задержки сложно реализовать методом вложенных циклов, поэтому их обычно набирают из точно подстроенных задержек меньшей длительности. Например, задержку в 1 с можно реализовать десятикратным вызовом подпрограммы, реализующей задержку 100 мс:

ONESEC: MOV R3,#10 ; загрузка в R3 числа вызовов

; подпрограммы DELAY

LOOP: CALL DELAY ; задержка 100 мс

DJNZ R3,LOOP ; декремент R3 и цикл, если R3 не равно 0

Погрешность программы составляет 55 мкс.

Пример 4.5. Формирование временной задержки на основе таймеров. Недостатком программной реализации временной задержки является нерациональное использование ресурсов микроконтроллера: во время формирования задержки микроконтроллер практически простаивает, так как не может решать задачи управления объектом. В то же время аппаратурные средства микроконтроллера позволяют реализовать временные задержки на фоне основной программы работы.

При использовании таймера в МК48 можно получить временные задержки длительностью от 80 мкс до 20 мс.

Например, для реализации временной задержки 240 мкс необходимо выполнить следующие действия:

MOV A,#NOT(240/80-1) ; загрузка таймера

MOV T,A ;

STRT T ; запуск таймера

EN TCNTI ; разрешение прерывания

Появление сигнала прерывания от таймера соответствует истечению временного интервала 240 мкс. Погрешность будет составлять 7,5 мкс (время выполнения команды передачи управления по вектору прерывания и команды STOP TCNT).

Вывод: изучил структурную схему однокристального микроконтроллера ВЕ48, его центральный процессор, организацию памяти программ и данных, средства расширения памяти программ и данных; рассмотрел систему команд по пересылке и обработке данных; ознакомился с приведенными ниже примерами программ на языке ассемблера; произвел ввод, отладку и трансляцию в объектный код этих программ; выполнил программы по шагам с просмотром результатов выполнения в регистрах и оперативной памяти.