Микроконтроллеры. Архитектура, программирование, интерфейс: Справочник
Год: 1999
Автор: Бродин В. Б., Шагурин И. И.
Жанр: Справочник
Издательство: М,: Издательство ЭКОМ
ISBN: 5-7163-020-0
Язык: Русский
Формат: DjVu
Качество: Отсканированные страницы
Количество страниц: 401
Описание: Книга написана на основе двенадцатилетнего опыта применения микроконтроллеров и разработки систем проектирования, программирования и отладки в лаборатории «Микропроцессорные системы» МИФИ. Основное внимание уделено наиболее современным моделям микроконтроллеров: 16-разрядным 8XC196NP/NU/NT и 8-разрядным 8ХС51, 8XC151SB, 8XC251SB. Кроме анализа архитектуры, структуры и особенностей функционирования этих микроконтроллеров, рассматриваются также методы и средства проектирования, программирования и отладки цифровых систем, реализованных на их базе.
Для специалистов в области радиоэлектроники, автоматики, вычислительной и измерительной техники.
Книга написана при поддержке фирмы Intel.
Оглавление
Предисловие корпорации INTEL...............................................................................................7
ВВЕДЕНИЕ.............................................................................................................................................9
Глава 1. МИКРОКОНТРОЛЛЕРЫ СЕМЕЙСТВА MCS-96.............................13
1.1. Структура микроконтроллеров 8XC196NP............................................................17
1.2. Организация памяти и основные регистры.......................................................24
1.3. Способы адресации и система команд.......................................................................33
1.3.1. Способы адресации.............................................................................................................33
1.3.2. Команды пересылки...........................................................................................................36
1.3.3. Арифметико-логические операции и сдвиги...........................................................39
1.3.4. Операции управления программой..............................................................................44
1.3.5. Операции управления процессором.............................................................................48
1.4. Реализация прерываний.....................................................................................................49
1.5. Организация ввода-вывода..............................................................................................57
1.6. Реализация специальных функций..............................................................................66
1.6.1. Широтно-импульсный модулятор (ШИМ).............................................................66
1.6.2. Процессор событий (ПРС)..............................................................................................67
1.7. Включение микроконтроллера в цифровую систему.......................................74
1.7.1. Минимальная конфигурация..........................................................................................74
1.7.2. Максимальная конфигурация........................................................................................78
1.8. Структура и функционирование микроконтроллера 8XC196NT...............82
1.8.1. Особенности структуры....................................................................................................84
1.8.2. Организация памяти..........................................................................................................84
1.8.3. Байты конфигурации.........................................................................................................90
1.8.4. Организация ввода-вывода.............................................................................................92
1.8.5. Системный порт...................................................................................................................94
1.8.6. Синхронный последовательный порт..........................................................................97
1.8.7. Аналого-цифровой преобразователь (АЦП)..........................................................100
1.8.8. Особенности функционирования процессора событий и реализации прерываний.........103
1.8.9. Подключение внешней памяти.....................................................................................110
1.8.10. Программирование и защита внутренней памяти..............................................112
1.8.11. Функционирование сторожевого таймера (СТТ) и контроль частоты тактовых импульсов....................................................................................................................122
1.9. Структура и функционирование микроконтроллеров 8ХС196КС, KD... 123
1.9.1. Структура микроконтроллеров 8ХС196КС, KD....................................................124
1.9.2. Организация памяти........................................................................................................127
1.9.3.0рганизация ввода-вывода............................................................................................131
1.9.4. Аналого-цифровой преобразователь (АЦП)..........................................................133
1.9.5. Таймеры................................................................................................................................134
1.9.6. Блок быстрого ввода-вывода (БВВ).........................................................................136
1.9.7. Особенности реализации прерываний......................................................................143
1.9.8. Подключение внешней памяти.....................................................................................147
1.9.9. Программирование и защита внутренней памяти.................................................148
Глава 2. МИКРОКОНТРОЛЛЕРЫ СЕМЕЙСТВА MCS-51/151 ..................151
2.1. Архитектура и состав семейства микроконтролеров Intel MCS-51......151
2.2. Структура микроконтроллеров MCS-51 и функции выводов....................154
2.3. Организация памяти и программно доступные ресурсы..............................158
2.4. Синхронизация, магистральные циклы...................................................................162
2.5. Методы адресации и система команд.......................................................................167
2.5.1. Методы адресации.............................................................................................................167
2.5.2. Система команд семейства MCS-51...........................................................................169
2.6. Система прерываний...........................................................................................................171
2.7. Параллельные порты...........................................................................................................175
2.7.1. Обновление данных в портах........................................................................................177
2.7.2. Операции типа «чтение-модификация-запись».....................................................178
2.8. Таймеры-счетчики................................................................................................................179
2.9. Последовательный порт....................................................................................................183
2.9.1. Синхронный обмен (режим 0)......................................................................................184
2.9.2. Асинхронный обмен (режимы 1, 2,3)........................................................................185
2.9.3. Обмен в многопроцессорных системах.....................................................................187
2.10. Микроконтроллеры типа 8X52...................................................................................188
2.10.1. Внутренняя память программ....................................................................................188
2.10.2. Внутренняя память данных и регистры специальных функций....................189
2.10.3. Таймер 2..............................................................................................................................190
2.10.4. Система прерываний.....................................................................................................192
2.11. Микроконтроллеры типа 8ХС5Х...............................................................................194
2.11.1. Режимы пониженного энергопотребления............................................................196
2.11.2. Режимы работы Таймера 2...........................................................................................197
2.11.3. Последовательный порт...............................................................................................198
2.11.4. Система прерываний.....................................................................................................199
2.11.5. Режим ONCE....................................................................................................................200
2.12. Микроконтроллеры типа 8XC51FA, FB, FC.......................................................200
2.12.1. Блок РСА...........................................................................................................................201
2.12.2. Таймер-счетчик................................................................................................................203
2.12.3. Модули фиксации-сравнения....................................................................................204
2.12.4. Режим фиксации.............................................................................................................205
2.12.5. Режимы сравнения.........................................................................................................206
2.12.6. Система прерываний.....................................................................................................210
2.13. Микроконтроллеры топа 8XC51GB........................................................................212
2.13.1. Аналого-цифровой преобразователь.......................................................................215
2.13.2. Блок сторожевого таймера (WDT)..........................................................................218
2.13.3. Схема обнаружения сбоя тактового генератора OFD........................................219
2.13.4. Блоки РСА.........................................................................................................................219
2.13.5. Порт SEP............................................................................................................................220
2.13.6. Система прерываний.....................................................................................................222
2.14. Особенности микроконтроллеров 8XC151SX...................................................227
2.14.1. Циклы обмена по магистрали.....................................................................................229
2.14.2. Система прерываний.....................................................................................................235
2.14.3. Сторожевой таймер WDT............................................................................................236
2.14.4. Система команд...............................................................................................................237
Глава 3. МИКРОКОНТРОЛЛЕРЫ СЕМЕЙСТВА MCS-251 .........................239
3.1. Структура микроконтроллеров MCS-251 ..............................................................240
3.1.1. Ядро MCS-251 ....................................................................................................................241
3.1.2. Внутренние блоки ввода-вывода.................................................................................242
3.2. Программно доступные ресурсы архитектуры MCS-251.............................244
3.2.1. Совместимость с архитектурой MCS-51...................................................................245
3.2.2. Пространство ячеек памяти...........................................................................................246
3.2.3. Регистровый файл.............................................................................................................247
3.2.4. Регистры специальных функций.................................................................................250
3.3. Сравнительный анализ систем команд MCS-251 и MCS-51........................251
3.3.1. Нотация в системе команд.............................................................................................252
3.3.2. Типы данных и методы адресации...............................................................................253
3.3.3. Команды обработки данных..........................................................................................253
3.3.5. Арифметические команды.............................................................................................256
3.3.6. Логические команды........................................................................................................257
3.3.7. Команды пересылки данных.........................................................................................258
3.3.8. Команды работы с битами..............................................................................................258
3.3.9. Команды управления.......................................................................................................259
3.3.10. Регистры состояния.......................................................................................................262
3.4. Система прерываний...........................................................................................................264
3.4.1. Источники прерываний..................................................................................................264
3.4.2. Маскирование прерываний и приоритеты прерываний.....................................265
3.4.3. Обработка прерываний...................................................................................................267
3.5. Блок РСА...................................................................................................................................269
3.5.1. Таймер-счетчик..................................................................................................................272
3.5.2. Модули сравнения-захвата............................................................................................272
3.5.3. Режим фиксации................................................................................................................274
3.5.4. Режимы сравнения............................................................................................................275
3.6. Таймеры-счетчики................................................................................................................279
3.6.1. Таймер 0................................................................................................................................281
3.6.2. Таймер 1................................................................................................................................283
3.6.3. Таймер 2................................................................................................................................283
3.7. Сторожевой таймер WDT................................................................................................288
3.8. Последовательный порт....................................................................................................289
3.8.1. Синхронный полудуплексный обмен (режим 0)...................................................291
3.8.2. Асинхронный дуплексный обмен (режимы 1,2,3)...............................................292
3.8.3. Обмен в многопроцессорных системах.....................................................................294
3.8.4. Скорость передачи............................................................................................................295
3.9. Параллельные порты...........................................................................................................295
3.10. Режимы пониженного энергопотребления.........................................................297
3.11. Циклы обмена по магистрали......................................................................................297
Глава 4. ПРОЕКТИРОВАНИЕ МИКРОПРОЦЕССОРНЫХ КОНТРОЛЛЕРОВ.........................................................................................................................303
4.1. Технология проектирования микропроцессорных контроллеров..........303
4.2. Средства проектирования микропроцессорных контроллеров................309
4.2.1. Средства разработки програмного обеспечения....................................................310
4.2.2. Средства отладки в реальном масштабе времени..................................................325
4.2.3. Средства программирования БИС памяти, микроконтроллеров и ПЛИС.... 340
Приложение 1. ЦОКОЛЕВКА И ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ НАЗНАЧЕНИЕ ВЫВОДОВ МИКРОКОНТРОЛЛЕРОВ 8ХС196 NP, NU.............................351
Приложение 2. СИСТЕМА КОМАНД
МИКРОКОНТРОЛЛЕРА 8XC196NP,NU.....................................................................357
Приложение 3. ЦОКОЛЕВКА И ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ НАЗНАЧЕНИЕ ВЫВОДОВ МИКРОКОНТРОЛЛЕРА 8ХС196 NT................................................363
Приложение 4. ЦОКОЛЕВКА И ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ НАЗНАЧЕНИЕ ВЫВОДОВ МИКРОКОНТРОЛЛЕРОВ 8XC196KC,KD....................................369
Приложение 5. СИСТЕМА КОМАНД МИКРОКОНТРОЛЛЕРОВ СЕМЕЙСТВА MCS-51 ...............................................373
Приложение 6. СИСТЕМА КОМАНД МИКРОКОНТРОЛЛЕРОВ СЕМЕЙСТВА MCS-151............................................383
Приложение 7. СИСТЕМА КОМАНД МИКРОКОНТРОЛЛЕРОВ СЕМЕЙСТВА MCS-251 ............................................387
Алфавитный указатель................................................................................................................394
Об авторах..........................................................................................................................................399
Литература..........................................................................................................................................399
