Файл: Основные виды микропроцессорных систем (мпс) и их особенности.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 12.12.2023
Просмотров: 37
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Для обработки шестнадцатиразрядных чисел некоторые внутренние регистры могут объединяться попарно. Каждая такая пара может работать как один шестнадцатиразрядный регистр. Исключение составляет память программ. Она целиком состоит из шестнадцатиразрядных ячеек.
Микроконтроллеры AVR изготавливаются по КМОП-технологии, благодаря которой они имеют достаточно высокое быстродействие и низкий ток потребления. Большинство команд микроконтроллера выполняется за один такт. Поэтому быстродействие контроллеров может достигать 1 миллиона операций в секунду при тактовой частоте 1 МГц.
23. Микроконтроллеры серии AVR. Внутренняя память. Способы программирования Flash- и EEPROM-памяти.
Внутренняя память
Микроконтроллеры AVR имеют в своем составе три вида памяти. Во-первых,это ОЗУ (оперативная память для данных). В документации фирмы Atmel эта память называется SRAM.Объем ОЗУ для разных контроллеров варьируется от полного ее отсутствия (в микросхеме AT90S1200) до 2 Кбайт. Подробнее смотрите графу «SRAM» в табл. 3.1.
Второй вид памяти— это память программ. Она выполнена по Flash-технологии и предназначена для хранения управляющей программы. В фирменной документации она так и называется — Flash-память. Объем программной памяти в разных микросхемах этой серии составляет от 1 до 64 Кбайт. Подробнее смотрите графу «Flash». Программная память допускает стирание записанной туда информации и повторную запись. Однако количество циклов записи/стирания ограничено.
Программная память микроконтроллеров AVR допускает до 1000 циклов записи/стирания. Запись информации в память программ производится при помощи специальных устройств (программаторов). Последние модели микроконтроллеров AVR имеют режим автоперезаписи памяти программ. То есть управляющая программа самого микроконтроллера способна сама себя переписывать.
Третий вид памяти— это энергонезависимая память для данных.Она также выполнена по Flash-технологии, но в технической документации она называется EEPROM. Основное назначение этого вида памяти — долговременное хранение данных. Данные, записанные в эту память, не теряются даже при выключенном источнике питания.
Микроконтроллеры ATmega603/103 оснащены внутрисистемно программируемой Flash памятью, емкостью 64/128 Кбайт, и 2/4 Кбайтами EEPROM памяти данных. При поставке микроконтроллеров и встроенная Flash память программ и EEPROM память данных находятся в очищеном состоянии (т.е. содержимое в состоянии $FF) и они готовы к программированию. Приборы поддерживают режим высоковольтного (12 В) параллельного программирования и режим низковольного последовательного программирования. Напряжение программирования 12 В используется только если программирование разрешено, в ином случае ток по этому выводу не потребляется. Режим последовательного программирования является обычным способом загрузки программ и данных в микроконтроллеры, находящиеся непосредственно в системе пользователя.
Матрица памяти программ микроконтроллеров ATmega603/103 организована из 256/512 страниц по 256 байт каждая. При программировании Flash памяти данные программы фиксируются в буфере страницы, что позволяет программировать сразу целую страницу данных программы в любом из режимов программирования.
Матрица EEPROM памяти данных микроконтроллеров программируется по-байтово (байт - за - байтом) во всех режимах программирования. В последовательном режиме программирования встроенная функция самотактирования EEPROM выполняет автоматическую предварительную очистку каждого программируемого байта.
24. Микроконтроллеры серии AVR. Порты ввода-вывода. Периферийные устройства.
ATMega8
Pxn – имя ножки порта микроконтроллера, где x буква порта (A, B, C или D), n номер разряда порта (7… 0).
Cpin — паразитная емкость порта.
VCC — напряжение питания.
Rpu — отключаемый нагрузочный верхний резистор (pull-up).
PORTxn — бит n регистра PORTx.
PINxn — бит n регистра PINx.
DDRxn — бит n регистра DDRx.
Периферия микроконтроллеров AVR включает: порты (от 3 до 48 линий ввода и вывода), поддержку внешних прерываний, таймеры-счетчики, сторожевой таймер, аналоговые компараторы, 10-разрядный 8-канальный АЦП, интерфейсы UART, JTAG и SPI, устройство сброса по понижению питания, широтно-импульсные модуляторы.
2
5. Микроконтроллеры серии AVR. Регистры общего назначения (РОН). Регистры ввода-вывода.В микроконтроллерах серии AVR всего 32 регистра общего назначения. Для использования РОН в программе, каждый такой регистр имеет собственное уникальное имя: от R0 до R31.
26. Микроконтроллеры серии AVR. Память программ. Оперативная память микроконтроллеров AVR. Область памяти, совмещенная с набором регистров общего назначения (РОН). Область памяти, совмещенная с регистрами ввода-вывода (РВВ).
Память программ- В мк используется три основных вида памяти. Память программ представляет собой постоянную память (ПЗУ), предназначенную для хранения программного кода (команд) и констант. Ее содержимое в ходе выполнения программы не изменяется. Память данных предназначена для хранения переменных в процессе выполнения программы и представляет собой ОЗУ.
Оперативная память микроконтроллеров AVR - 2 вида памяти:
Память программ: FLASH;
Память данных: оперативная память (ОЗУ) SRAM (Static RAM) и энергонезависимая память данных EEPROM.
Оперативная память микроконтроллеров AVR делится на три области.
$0000 –$001F – область памяти, совмещенная с регистрами общего назначения (РОН).
$0020 –$005F – область памяти, совмещенная с регистрами ввода- вывода (РВВ).
$0060 –$FFFF – не совмещенная ни с чем область памяти.
27. Микроконтроллеры серии AVR. Область внутреннего ОЗУ. Область внешнего ОЗУ.
Внутренним прерыванием называется прерывание, вызванное одним из встроенных периферийных устройств самого микроконтроллера. Например прерывание по таймеру, аналоговому компаратору, АЦП и т. д.
Внешнее прерывание — это прерывание по сигналу, поступающему от внешнего источника на специальный вход микроконтроллера.
28. Микроконтроллеры серии AVR. Энергонезависимая память данных (EEPROM). Счетчик команд и стековая память.
EEPROM — это специальная внутренняя память, выполненная по Flash-технологии и предназначенная для долговременного хранения данных.
Для долговременного хранения различной информации, которая может изменяться в процессе функционирования микроконтроллерной системы, используется EEPROM-память. Все AVR имеют блок энергонезависимой электрически перезаписываемой памяти данных EEPROM от 64 Байт до 4 КБайт. Микроконтроллер ATmega8515 имеет объем EEPROM 512 байт. Этот тип памяти, доступный программе микроконтроллера непосредственно в ходе ее выполнения, удобен для хранения промежуточных данных, различных констант, коэффициентов, серийных номеров, ключей и т.п. EEPROM может быть загружена извне как через SPI интерфейс, так и с помощью обычного программатора. Доступ к EEPROM осуществляется с помощью определенных регистров спецфункций.
Счетчик команд – это специализированный внутренний регистр микроконтроллера, в котором хранится адрес текущей выполняемой команды.
Указатель стека – это специальный регистр, который предназначен для организации так называемой стековой памяти. Стековая память широко применяется в вычислительной технике. Вообще, стек – это некий буфер, состоящий из нескольких ячеек памяти, имеющий один вход, который одновременно является и выходом.
29. Микроконтроллеры серии AVR. Подсистема ввода-вывода. Система прерываний.
Подсистема ввода-вывода - обмен данными между пользователями, приложениями и периферийными устройствами компьютера выполняет специальная подсистема ОС – подсистема ввода-вывода. Собственно, для выполнения этой задачи и были разработаны первые системные программы, послужившие прототипами операционных систем. Основными компонентами подсистемы ввода-вывода являются драйверы, управляющие внешними устройствами, и файловая система.
Внешние устройства, выполняющие операции ввода-вывода, можно разделить на три группы:
устройства, работающие с пользователем. Используются для связи пользователя с компьютером. Сюда относятся принтеры, дисплеи, клавиатура, манипуляторы (мышь, трекбол, джойстики) и т.п.;
устройства, работающие с компьютером. Используются для связи с электронным оборудованием. К ним можно отнести дисковые устройства и устройства с магнитными лентами, датчики, контроллеры, преобразователи;
коммуникации. Используются для связи с удаленными устройствами. К ним относятся модемы и адаптеры цифровых линий.
Система прерываний - это совокупность программных и аппаратных средств, которые при наличии запросов обеспечивают прекращение выполнения текущей программы, работу по вызванной программе и возврат к прерванной.
Система прерываний предназначена для обеспечения эффективной мультипрограммной работы и организации взаимодействия в многопроцессорных вычислительных системах.
30. Микроконтроллеры серии AVR. Режимы работы таймеров. Встроенные периферийные устройства.
Режимы работы таймеров
Таймеры микроконтроллеров семейства AVR могут работать в нескольких режимах.
Режим Normal
Это самый простой режим. В этом режиме таймер производит подсчет приходящих на его вход импульсов (от тактового генератора или внешнего устройства) и вызывает прерывание по переполнению. Этот режим является единственным режимом работы для восьмиразрядных таймеров большинства микроконтроллеров семейства «Tiny» и для части микроконтроллеров семейства «Mega». Для всех остальных восьмиразрядных и всех шестнадцатиразрядных таймеров это всего лишь один из возможных режимов.
Режим «Захват» (Capture)
Суть этого режима заключается в сохранении содержимого счетного регистра таймера в определенный момент времени. Запоминание происходит либо по сигналу, поступающему через специальный вход микроконтроллера, либо от сигнала с выхода встроенного компаратора.
Этот режим удобен в том случае, когда нужно измерить длительность какого-либо внешнего процесса.
Режим «Сброс при совпадении» (СТС)
Для работы в режиме СТС используется специальный регистр —регистрсовпадения. Если микроконтроллер содержит несколько таймеров, то для каждого из них существует свой отдельный регистр совпадения. Причем для восьмиразрядных таймеров регистр совпадения — это один восьмиразрядный регистр. Для шестнадцатиразрядных таймеров регистр совпадения — это два восьмиразрядных регистра.
Встроенные периферийные устройства.
В составе МК, кроме центрального процессора, выполняющего основные алгоритмы обработки данных, присутствуют так называемые периферийные устройства, также выполняющие функции обработки данных, но только по специализированным алгоритмам, освобождая основной процессор от многочисленных вспомогательных процедур.
К ним можно отнести следующие устройства:
модуль скоростного ввода/ вывода данных (встроенный процессор событий);
встроенные многоканальные ШИМ-генераторы;
встроенный аналого-цифровой преобразователь;
последовательные порты обмена данными;
встроенный контроллер прерываний;
сервер периферийных транзакций.