Работа микроконтроллера INTEL 8051 в режиме прерываний

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Работа микроконтроллера INTEL 8051 в режиме прерываний

2. Пример выполнения работы микроконтроллера INTEL 8051 в режиме прерываний

Заключение

Список использованной литературы

Введение

Intel 8051 -- это однокристальный микроконтроллер гарвардской архитектуры, который был впервые произведен Intel в 1980 году, для использования во встраиваемых системах. В течение 1980-х и начале 1990-х годов был чрезвычайно популярен, однако позже устарел и был вытеснен более современными устройствами, также с 8051-совместимыми ядрами, производимыми более чем 20 независимыми производителями, такими, как Atmel, Maxim IC (дочерняя компания DallasSemiconductor), NXP , Winbond, SiliconLaboratories, TexasInstruments и CypressSemiconductor). Официальное название 8051-семейства микроконтроллеров Intel -- MCS 51. Существует также советский клон данной микросхемы, КР1816ВЕ51.

Первые из 8051-семейства Intel производились с использованием n-МОП технологии, но следующие версии, содержащие символ «C» в названии, такие, как 80C51, использовали КМОП-технологию и потребляли меньшую мощность, чем n-МОП предшественники (это облегчало их применение для устройств с батарейным питанием).

Архитектура Intel 8051.

-Состоит из процессорного ядра (CPU), ОЗУ, ПЗУ, последовательного порта, параллельного порта, логики управления прерываниями, таймера и т. д.

- Шина данных -- 8-битная шина данных. Возможность обработки 8 бит данных за одну операцию. Обуславливает название 8-битный микропроцессор

- Шина адреса -- 16-битная адресная шина. Возможность доступа к 216 адресам памяти, то есть 64 кБ адресное пространство в ОЗУ и ПЗУ

- Встроенное ОЗУ -- 128 байт (Памяти данных)

- Встроенное ПЗУ -- 4 КБ (Памяти программ)

- Четыре порта ввода-вывода: один двунаправленный и три квазидвунаправленных

- Последовательный интерфейс UART (Универсальный асинхронный приёмопередатчик)

- Два 16-битных таймера

- Два уровня приоритета прерываний

- Порядка 60 тысяч транзисторов на кристалле площадью 5,85 ммІ[1]

- Энергосберегающий режим

Общей особенностью в современных 8051-совместимых микроконтроллерах стало встраивание улучшенных и дополнительных схем, таких, как: автоматический сброс по падению питающего напряжения; встроенные тактовые генераторы; внутрисхемное программирование памяти программ; автозагрузчики долговременной памяти данных на основе EEPROM; IІC ; SPI (стандарт 3-проводной последовательной шины); USB хост-интерфейс; ШИМ-генераторы; аналоговых компараторов; АЦП и ЦАПпреобразователей; часов реального времени; дополнительных таймеров и счетчиков; внутрисхемных отладчиков, дополнительных источников прерываний; расширенных энергосберегающих режимов.

8051-совместимые микроконтроллеры обычно имеют один или два УАПП (UART), два или три таймера, 128 или 256 байт встроенной ОЗУ (16 байт которой имеют побитовую адресацию), от 512 байт до 128 Кбайт встроенной памяти программ (ПЗУ), и иногда встречается использование EEPROM, адресуемой через «регистры специального назначения» (SFR = specialfunctionregister). УАПП/UART может быть настроен для использования в режиме 9-бит данных, что делает возможным адресную приёмопередачу в многоточечном подключении на основе RS-485 аппаратного протокола.

Один машинный цикл оригинального 8051-ядра занимает 12 временных тактов, а большинство инструкций выполняется за один или два машинных цикла. При частоте тактового генератора, равной 12 МГц, 8051-ядро может выполнять 1 миллион операций в секунду, выполняемых за один цикл, или 500 тысяч операций в секунду, выполняемых за два цикла. Улучшенное 8051-совместимое ядро, которое в настоящее время распространено, выполняет машинный цикл за шесть, четыре, два, или даже за один временной такт, и позволяет использовать тактовые генераторы с частотой до 100 МГц, что позволило увеличить количество выполняемых операций в секунду.

Еще более быстрые 8051-ядра, с 1 тактом на машинный цикл, организуются с использованием ПЛИС, таких, как FPGA (скорость в диапазоне 130--150 МГц) или ASIC(скорость в диапазоне нескольких сотен МГц), при помощи специальной прошивки[2]. Все 8051-совместимые устройства, производимые SILabs, некоторые из производимых Dallas и немногие из производимых Atmel имеют ядро с 1 тактом на машинный цикл.

Чрезвычайно полезной особенностью 8051-ядра является обработка булевых данных, что позволило ввести бинарную логику, оперирующую напрямую с битами внутренней ОЗУ (области из 128 прямо-адресуемых битов) и регистров. Данная особенность была востребована в приложениях промышленной автоматики. Еще одна ценная особенность состояла в 4 независимых наборах регистров, которые значительно уменьшали задержки при обработке прерываний, в сравнении с классическим использованием стека, применявшимся ранее.

1. Работа микроконтроллера INTEL 8051 в режиме прерываний

микроконтроллер intel прерывание

Упрощенная схема прерываний микроконтроллера показана на рисунке 1.

Рисунок 1 - Система прерываний микроконтроллера Intel 8051

Внешние прерывания INT0 и INT1 могут быть вызваны либо уровнем, либо срезом сигнала. От внешних прерываний устанавливается флаг IE, который инициирует вызов соответствующей подпрограммы. Сброс этих флагов выполняется аппаратно только в том случае, если прерывание было вызвано по срезу сигнала. Если же прерывание вызвано уровнем входного сигнала, то сбросом флага должна управлять соответствующая подпрограмма путем воздействия на источник прерывания с целью снятия им запроса.

Флаги запросов от таймера сбрасываются автоматически при переходе к подпрограмме обслуживания прерывания.

RI и TI устанавливаются блоком управления приемопередатчиком аппаратно, сбрасываться должны программным путем.

Все флаги программно доступны.

IE - регистр управления режимом прерываний,

IP - управление приоритетами.

Таймеры. Если блок таймеров/счетчиков работает в режиме таймера, то содержимое инкрементируется в каждом машинном цикле, то есть через каждые 12 периодов колебаний кварцевого резонатора. Если блок работает в режиме счетчика, то содержимое инкрементируется под воздействием перехода из «1» в «0» внешнего входного сигнала, подаваемого на соответствующий вывод МС. Максимальная частота подсчета входных сигналов равна 1/24 частоты резонатора (то есть 2 машинных цикла).

Максимальная длительность сигнала - без ограничений, минимальная длительность «1» - один машинный цикл.

2. Пример выполнения работы микроконтроллера INTEL 8051 в режиме прерываний

Программа обеспечивает свечение светодиода 1 при включении микроконтроллера, и 5-ти кратное мигание светодиода 2 (сигнализирует о выполнении подпрограммы обработки прерывания) при генерации прерывания от таймера. Таймер должен реализовать задержку времени 5 мс. Светодиодов 1 подключен к разряду Р0_6. Светодиод 2 подключен к разряду Р1_2.

ORG 0000h

JMPSTART ; Переход на метку START - выполнение программы

; С адреса 0003h следуют сегменты, отведенные на вектора прерывания

; Прерывание по таймеру T0

ORG 000Bh

LCALLT0_ISR

RETI

; Код программы начинается с адреса 0030h

ORG 0030h

START:

USING 0 ; Используем 0 банк

; СНАЧАЛА НУЖНО РАЗРЕШИТЬ ПРЕРЫВАНИЯ!

SETBEA ; Разрешение прерываний

SETBET0 ; Разрешение прерывания по таймеру Т0

MOVP0, #10111111b ; Зажигаем светодиод 1 - рабочий режим

CALLDELAY

MOVP0, #01000000b; ; гасим светодиод 1

MOV TH0, #0FCH

MOV TL0, #018H

SETBTR0

; Бесконечный цикл

LOOP:

JMPLOOP

;Подпрограмма задержки времени

DELAY:

MOV R2,#40H ; задержка времени для мигания светодиода в режиме ;прерывания

DELAY_LOOP:

NOP

DJNZ R2, DELAY_LOOP

RET

;Обработка прерываний

T0_ISR:

CLR TR0

MOV R3, #05h

TO_LOOP:

MOV P1, #11111011b

CALL DELAY

MOV P1, #11111111b

CALL DELAY

DJNZ R3, TO_LOOP

RET

END ; КОНЕЦ

Рисунок -2. Скриншот программы

Заключение

В данной контрольной работе я ознакомился с программой (mcu8051ide-1.4.9) и выполнил работу микроконтроллера INTEL 8051 в режиме прерываний.

Список использованной литературы

1. Рябов, В.Т. Комплексная разработка механических, электронных и программных компонентов технологического оборудования : учебное пособие / В.Т. Рябов ; Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана. - М. : Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2012. - Ч. 2. Устройство и программирование однокристальных микроконтроллеров. - 124 с.;То же [Электронный ресурс].- URL: http://biblioclub.ru/index.php?page=book&id=258456 (19.11.2017).

2. Макуха В.К. Применение микроконтроллеров MCS-51 при проектировании электронных устройств [Электронный ресурс] : учебное пособие / В.К. Макуха. -- Электрон. текстовые данные. -- Новосибирск: Новосибирский государственный технический университет, 2014. -- 68 c. -- 978-5-7782-2505-3. -- Режим доступа: http://www.iprbookshop.ru/45140.html

Размещено на Allbest.ru