Základy mikroprocesorové techniky

12. Týden – Periferie 8051

Garant: Prof. Zdeněk Bohuslávek, CSc.

Přednášející: Ing. Jiří Nesládek

Podklady: http://www.rabaka.net/ZMT

Přerušovací systém• Přerušení se používá pro snazší komunikaci procesoru s periferiemi;

• Když periferie potřebuje obsloužit, požádá procesor o přerušení právě prováděného programu;

• Procesor v takovém případě dokončí rozpracovanou instrukci, uloží stav PC na vrchol zásobníku a provede skok do podprogramu obsluhujícího danou periferii – interrupt handler;

• Při vstupu do obslužné rutiny přerušení procesor automaticky zakáže zpracovávání dalších přerušení stejné důležitosti – priority;

• Obslužná rutina přerušení na rozdíl od běžného podprogramu nekončí instrukcí RET, ale musí se použít instrukce RETI;

• RETI stejně jako RET vyjme z vrcholu zásobníku návratovou adresu a naplní jí do PC, ale navíc ještě povolí zpracování dalších případných přerušení se stejnou nebo nižší prioritou;

Přerušovací systém

MOV DPTR,#tabznak

MOV A,31

CJNE A,#01,Next

MOV A,30H

ANL A,#0F0H

Next: MOV A, 30H

Hlavní program

Žádosto přerušení

Interrupt handler

PUSH PSW

PUSH A

POP A

POP PSW

RETI

Uložení PC,zákaz přerušení

Obnovení PC,povolení přerušení

Přerušení 8051

• IE – registr povolení přerušení (adresa A8H);

• Příznak globální maskování všech přerušení – EA;

• 5 zdrojů přerušení:– Dva vstupy vnějších přerušení (EX0, EX1) – konfigurovatelná

citlivost na sestupnou hranu resp. úroveň log. 0;

– Od dvou čítačů/časovačů (ET0, ET1);

– Od sériového kanálu (ES) – společné přerušení pro události „přijat znak“ i „znak odeslán“.

EA – – ES ET1 EX1 ET0 EX0

b7 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0

Přerušení 8051

• IP – registr priority přerušení (adresa B8H);

• 8051 rozlišuje dvě úrovně přerušení – nižší a vyšší;

• Pokud procesor zpracovává přerušení nižší úrovně, může být přerušen pouze přerušením vyšší úrovně. Přerušení stejné nebo nižší úrovně musí čekat na dokončení ve frontě;

– – – PS PT1 PX1 PT0 PX0

b7 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0

Přerušení 8051

EX0

TR0

EX1

TR1

ES

Registr IE

EA

Registr IE

PX0

PT0

PX1

PT1

PS

Registr IP Priority

1

2

3

4

5

1

2

3

4

5

Žádosto přerušenís vyššíprioritou

Žádosto přerušenís vyššíprioritou

Vektorpřerušení

Vektorpřerušení

IE0

IT0

INT0

IE1

IT1

INT1

1

TF1

TF0

TI

RI

Re

gis

tr S

CO

N

Registr TCON

Přerušení 8051• Každý zdroj přerušení má pevně definovanou adresu (vektor

přerušení), na kterou procesor po přijetí žádosti o přerušení, dokončení rozpracované instrukce a uložení návratové adresy do zásobníku předá řízení;

• Vektory přerušení jsou od sebe vzdáleny pouze 8 adresových míst (viz tabulka) a proto na nich obvykle bývá uložena pouze instrukce nepodmíněného skoku na vlastní obslužný podprogram.

Zdroj přerušení Adresa

IE0 Vnější přerušení 0 0003H

TF0 Čítač/časovač 0 000BH

IE1 Vnější přerušení 1 0013H

TF1 Čítač/časovač 1 001BH

RI+TI Sériový kanál 0023H

Sériový kanál

b0 b1 b2 b3 b4 b5 b6 b70 1 t

start bit stop bitdatové bity

klidováúroveň

• Plně duplexní asynchronní sériová komunikace– Duplexní = je schopen současně přijímat i vysílat;

– Asynchronní = rámcová synchronizace přijímače se odvozuje od tzv. start-bitu.

• Rámec se skládá z:– Start bitu – odpovídá hodnotě 0, generuje synchronizační hranu;

– Přenášeného znaku – 8 nebo 9 bitů;

– Stop bitu – odpovídá hodnotě 1, vyvádí signál do klidové úrovně.

Režimy sériového kanálu• SCON – Řídící registr sériového kanálu

SM0 SM1 SM2 REN TB8 RB8 TI RI

b7 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0

Mód SM0, SM1 Typ přenosu Bitová rychlost

0 0 0 Synchronní 8-mi bitový fosc / 12

1 0 1 Asynchronní 8-mi bitový časovač 1

2 1 0 Asynchronní 9-ti bitový fosc / 32, fosc / 64

3 1 1 Asynchronní 9-ti bitový časovač 1

Příznak odeslanéhoresp. přijatého znaku.

9. datový bit

Povolení příjmu.

Časování sériového kanálu

b0 b1 b2 b3 b4 b5 b6 b70 1 t

t

TxDnebo

RxD

TInebo

RI

start bit stop bitdatové bity (registr SBUF)

b0 b1 b2 b3 b4 b5 b6 b80 1 t

t

TxDnebo

RxD

TInebo

RI

start bit stop bitdatové bity (registr SBUF)

b7

TB8nebo

RB8

Mód

1M

ód 2

a 3

Čítače/časovače• 8051 obsahuje dva čítače/časovače;

• Čítač/časovač je tvořen hardwarovým čítačem, jehož stav je softwarově dostupný v registrech TH0,TL0 resp. TH1, TL1;

• Jestli hovoříme o funkci čítače nebo časovače závisí pouze na zvoleném použití – zdroji čítacího signálu;

• Čítač:– čítá externí události – sestupné hrany signálů T0 resp. T1;

– stav externího signálu je vzorkován a vyhodnocován jednou v každém strojním cyklu kmitočet externího signálu musí být menší než 1/24 kmitočtu oscilátoru mikroprocesoru;

• Časovač:– generuje časové intervaly odvozené od taktu oscilátoru mikroprocesoru.

Čítače/časovače – režimy

• TMOD – Registr určující režim činnosti čítačů/časovačů

– GATE – hradlování hodin čítače;

– C/T – výběr hodin čítače (čítač – externí, časovač – oscilátor);

– M1,M0 – režim čítače/časovače viz dále.

GATE C/T M1 M0 GATE C/T M1 M0

b7 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0

čítač/časovač 1 čítač/časovač 0

Čítače/časovače – řízení

• TCON – Řídící registr čítačů/časovačů

– TFn – přetečení časovače;

– TRn – hradlování hodin čítače;

– IEn – příznak žádosti o přerušení ze vstupu INTn;

– ITn – konfigurace citlivosti vstupu vnějšího přerušení:log. 1 – hranová, log. 0 – úrovňová.

TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT0

b7 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0

řízení čítačů/časovačů řízení vnějších přerušení

Čítače/časovače – režim 0• 13-ti bitový čítač/časovač – zpětně kompatibilní s 8048;

• THn čítá hodinové impulzy vydělené 5-ti bitovým předděličem tvořeným spodními bity čítače TLn;

• Výhodnější je požívat režim 1, viz dále.

1&

C/T

TRn

GATE

fosc / 12

Tn

INTn

TLn5 bitů

THn8 bitů

TFn přerušení

Čítače/časovače – režim 1• 16-ti bitový čítač/časovač;

• Tento režim je shodný s režimem 0 s tím rozdílem, že se čítač TLn je plně 8-mi bitový.

1&

C/T

TRn

GATE

fosc / 12

Tn

INTn

TLn8 bitů

THn8 bitů

TFn přerušení

Čítače/časovače – režim 2• 8-ti bitový čítač/časovač s přednastavením;

• Čítač TLn čítá a po přetečení je nastaven na hodnotu THn;

• Programové nastavení registru THn neovlivňuje aktuální stav TLn.

1&

C/T

TRn

GATE

fosc / 12

Tn

INTn

TLn8 bitů

THn8 bitů

TFn přerušení

Čítače/časovače – režim 3• V tomto režimu se čítač/časovač 0 rozdělí na dva 8-mi bitové číatče;

• Čítač TH0 využívá řídící příznaky čítače/časovače 1, který se v tomto režimu používá pro generování hodin pro sériový kanál.

1&

C/T

TR0

GATE

fosc / 12

T0

INT0

TL08 bitů

TH08 bitů

TF0 přerušení

TF1 přerušení

TR1