Mikroprocesorová technika (MIT) - ELP

Otázka: Mikroprocesorová technika (MIT)

Předmět: ELP, Informatika

Přidal(a): jasal

Mikrokontroler řady 8051

Základní rozdělení:

Je to 8bitový (jednočipový) kontrolér s Harvardskou strukturou, u které je rozdělena programovací a datová paměť
Napájení má hodnotu 5V

Základní informace k tvorbě programu:

Registr – část paměti, kterou využíváme pro ukládání dat a tvorbu programů
Všechny registry u 8051 jsou 8 bitové
Značení jednotlivých bitů:

b.7

b.6

b.5

b.4

b.3

b.2

b.1

b.0

Číselné soustavy:

Binární soustava – používáme 0 a 1

Zápis: 0111 B

Hexadecimální soustava – používáme: 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F

Zápis: 0FF H

Desítková soustava – používáme: 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9

Zápis: 23 D

128	64	32	16	8	4	2	1

Důležité registry paměti RAM u mikrokontroleru řady 8051:

ACC – střadač (akumulátor)

Patří mezi nejdůležitější registry (8bitový registr)
Slouží pro matematické a aritmetické operace
Značení: ACC

B – pomocný registr, který využíváme pro aritmetické operace

8 bitový registr

Vstupně/výstupní porty (brány) – 8 bitové registry

Značení: P0,P1,P2,P3

Pomocné registry R0 až R7 – nacházení se v bance (banka 0, banka 1, banka 2, banka 3)

V každé bance je 8 registrů (R0, R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7)

Instrukce:

Základní instrukční soubor obsahuje 102 instrukcí (čím více instrukcí, tím je provádění programu pomalejší – složitost instrukcí)
Instrukční soubor se rozděluje do několika skupin

Základní instrukce:

1) Přesunové – MOV – z 1 paměťového místa přesuneme data do jiného paměťového místa

|tab|MOV|tab|ACC, #45D

Existují různé modifikace MOV

2) Aritmetické – zde patří:

ADD – aritmetický součet

MUL – aritmetické násobení

DIV – aritmetické dělení

INC – inkrementace – přičte do daného registru hodnotu 1

DEC – dekrementace – odečte od daného registru hodnotu 1

!!! Aritmetické operace se provádějí pomocí registru ACC!!!

PSW – stavové slovo (je to registr z bitů, které nám určují stavy jiných registrů)

8 bitový registr

RS1

RS0

C… Carry bit àpříznakový bit – při přetečení registru ACC dochází ke změně hodnoty bitu z0 na 1
F0 – uživatelský bit (programátorský bit)
RS0, RS1 – určují banku

SP – ukazatel zásobníku

IE – interrupt enable = povolení přerušení

8bitový registr

ET1

EX1

ET0

EX0

EA – slouží ke globálnímu povolení přerušení
ES – povolení sériové komunikace
EX0 – povolení vnějšího přerušení (INT0)
ET0 – povolení čítače, časovače (T0)
EX1 – povolení vnějšího přerušení (INT1)
ET1 – povolení čítače, časovače (T1)
Tento registr slouží k povolení přerušení
Každý bit tohoto registru povoluje dané přerušení, jestliže má hodnotu 1

SETB EA; SETB EX0 àpovolení vnější INT0

Registr IP – nastavení priorit přerušení

uK 8051 – má 2 úrovně priorit přerušení

PCON – řízení napájení

Další registry pro řízení a fci. Čítačů a časovačů:

TMOD; TCON; TL0; TH0 àčítače/časovače T0

TL12; TH15 à čítače/časovače T1

Skokové instrukce

1) nepodmíněné skokové instrukce:

JMP NÁVĚŠTÍ

SJMP NÁVĚŠTÍ àkrátká skoková instrukce

LJMP NÁVĚŠTÍ àdlouhá skoková instrukce

Př) SJMP $ àprogramový čítač skáče na stejný řádek

2) podmíněné skokové instrukce:

Bitové:

JB bit, START

Je-li daný bit roven 1, skáče na návěští
Je-li daný bit roven 0, jde dál

JNB bit, SKOK

Je-li daný bit roven 0, skáče na návěští
Je-li daný bit roven 1, jde dál

JC – je-li C=1, skočí na NÁVĚŠTÍ

Je-li C=0, jde dál

JNC – je-li C=0, skočí na NÁVĚŠTÍ

Je-li C=1, jde dál

JZ – jestliže střadač ACC=0, skočí na NÁVĚŠTÍ

jestliže střadač ACC=1, jde dál

Bitové instrukce – jsou to instrukce, které pracují s jednotlivými bity (případně s registrem ACC)

CLR – instrukce, která nuluje daný bit

Instrukce nuluje střadač ACC

CLR bit

CPL – instrukce, která neguje daný bit (případně ACC)

CPL bit

SETB – do daného bitu uloží log 1 (ACC – nepoužívá)

SETB bit

Přesunové instrukce – instrukce slouží k přesunu jednotlivých bitů ve střadači ACC

Mohou být 8 bitové nebo 9 bitové

a) 8bitová rotace

RR – rotace doprava – jednotlivé bity se přesunou doprava

RR A

RL – rotace doleva

RL A

b) 9bitová rotace – využíváme přesunu bitu o 1 místo v registru ACC včetně příznakového bito C

RRC – přesun bitu doprava včetně příznakového bitu C

RRL – přesun bitu doleva včetně příznakového bitu C

Sdružené instrukce – jsou to instrukce, které provádějí více kroků a trvají nejdelší čas

DJNZ – odečte od daného registru 1 a porovná tuto hodnotu s 0

Je-li různá od 0, skáče na NÁVĚŠTÍ, je-li rovna 0, pokračuje dál

DJNZ A,SKOK (pokud A=0 po odečtení, jde dál a neskáče na NÁVĚŠTÍ)

CJNE – porovnává obsahy 2 registrů a jestliže se nerovnají, skočí na NÁVĚŠTÍ a jestliže se rovnají, jde dál

CJNE A1, A2, A3 (A1…argument 1, A2…argument 2, A3…argument 3)

Časová prodleva – pauza

Pauza DL:

MOV R1,#225

Pauz: MOV R2, #11111111B

DJNZ R2, $

DJNZ R1, Pauz

RET

Pauza KR:

MOV R1,#225

DJNZ R1, $

RET

(RET…instrukce pro návrat do programu a vrací se na řádek pod instrukci ACALL [CALL])

Přerušení = při přerušení dochází k okamžitému zastavení hlavního programu skoku do podprogramu, jeho vykonání a návrat do hlavního programu (místa přerušení)

5 zdrojů přerušení:
INT 0 – vnější přerušení
INT 1 – vnější přerušení
Čítač/časovač – T0
Čítač/časovač – T1
Sériová komunikace : TxD, RxD

Vnější přerušení: (INT 0, INT 1)

Posláním log 0 od pinu 2, nebo P3.3 dojde k zastavení hlavního programu a skoku do podprogramu, jeho vykonání a návratu do místa, kde došlo k přerušení a pokračování v programu
Každý program přerušení končí instrukcí RETI

Jednotlivé kroky pro definování a použití vnějšího přerušení:

ORG 0H

SJMP START

ORG 03H

SJMP PODPROGRAM_0

ORG 30H

;—————————————

START: MOV IE,#10000101B (poslední 1 pro INT0, 3. Od zádu pro INT1)

MOV TCON,# 00000101B

PODPR:……..…RETI….

Nastavení informace pro programový čítač:

ORG 03H – INT0

ORG 13H – INT1

ORG 0BH – T0

ORG 01BH – T1

ORG 023H – SERIOVÁ KOMUNIKACE

Registr TCON – patří do skupiny registrů řízení časovačů

Tento registr se skládá ze 4 bitů příslušejících oběma čítačům a časovačům a 4 bitů, příslušejících vnějším přerušením
8 bitový registr

pro T0 a T1				pro INT0 a INT1
TF1	TR1	TF0	TR0

TR0 -> log0 à spustí časovač T0

TR1 -> log0 à spustí časovač T1

Čítače/časovače – daný mikrokontrolér může pracovat buď v režimu časovače, nebo v režimu čítače

Tato fce se nastavuje v registru TMOD (v případě našich příkladů používáme časovače)

TMOD

T1				T0
Gate	C/T	M1	M0	Gate	C/T	M1	M0

C/T Log0 à časovač Log1 à čítač

GATE – řízení hradlování – je-li hodnota log0 je čítač řízen pouze v programu

M0/M1 – jsou bity, které určují MOD čítače, časovače = nastavení daného čítače, časovače jak bude pracovat

Máme MOD0 až MOD3

MOD0 – M0 = 0; M1 = 0

Čítač/časovač je v MODu0 13 bitový

TL_n = 5 TH_n = 8

MOD1 – M0 = 1; M1 = 0

Čítač/časovač je 16 bitový

TL_n = 8 TH_n = 8

MOD2 – M0 = 0; M1 = 1

Čítač/časovač je maximálně 8 bitový

Registr TH = přednastavení hodnoty pro registr TL

MOD3 – M0 = 1; M1 = 1

v MODu 3 využíváme oba čítače/časovače

Definování PODPROGRAMU – návratové instrukce:

RET – (podprogram volaný instrukcí ACALL) à návrat na řádek pod ACALL

RETI – (přerušení) à návrat do místa, kde došlo k přerušení

Registry čítačů/časovačů: Registr TL0; Registr TH0; Registr TL1; Registr TH1

DPTR = ukazatel dat – je to 16 bitový registr, ale skládá se ze 2 registrů: DPL, DPH

Přerušovací systém:

umožňuje jakousi komunikaci mezi probíhajícím hlavním programem a určitými hardwarovými částmi mikroprocesoru
je-li přerušení od dané hardwarové části povoleno, procesor přeruší vykonání hl. programu a začne se vykonávat program zajišťující obsluhu vzniklého přerušení
je-li program obsluhy přerušení dokončen, procesor se vrací k vykonávání hl. programu od místa, ve kterém skončil před přechodem do programu obsluhy přerušení

Instrukční soubor CPU 8051

IS – skupina instrukcí

Lze rozdělit do 7 skupin:

Přesunové instrukce – MOV
Aritmetické instrukce – INC, ADD, DEC, MUL, DIV, SUBB, CPL
Logické operace – ANL (log. součin), ORL (log. součet)
Posunové instrukce – umožňují 8 a 9 bitové log. rotace střadače (RR, RL, RRC, RLC)
Bitové operace – umožňují nastavit (SETB), nebo nulovat (CLR), kterýkoliv R 2256 přímo adresovatelných bitů mikrokontroléru 8051
Skokové instrukce – umožňují skok – JMP, LJMP (16 BITOVÝ), AJMP (11 BITOVÝ), LCALL, ACALL, JB, JNB, JC, JNC, JZ, JNZ
Sdružené instrukce – DJNZ, CJNE