Микропроцессорные системы и микроконтроллеры. Разработка схемы и программы микроконтроллера. Симуляция проекта в программе Proteus 7. Прерывание программы по внешнему сигналу, поступающему в процессор. Устройство и настройка канала порта на ввод-вывод.
Аннотация к работе
В данной контрольной работе разработана схема микро-ЭВМ на базе микроконтроллера семейства AVR Classic с подключенными к нему двумя кнопками (переключателями), двумя светодиодами и двумя семисегментными индикаторами, включенными по схеме динамической индикации.Микропроцессором (МП) называют построенное на одной или нескольких больших/сверхбольших интегральных схем (БИС/СБИС) программно-управляемое устройство, осуществляющее процесс обработки информации и управление им. МП - центральный процессорный элемент микропроцессорной системы (МПС или микро-ЭВМ), в которую также входят память и устройства ввода/вывода (внешние устройства).Основной особенностью современного этапа развития микропроцессорных систем является завершение перехода от систем, выполненных на основе нескольких БИС, к однокристальным микроконтроллерам (МК). Микроконтроллеры - разновидность МПС, ориентированная на реализацию алгоритмов управления техническими устройствами и технологическими процессами. МК объединяют в одном кристалле все основные элементы МПС: центральный процессор (ЦП), постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), последовательные и параллельные порты ввода/выводы, таймеры, аналого-цифровые и цифроаналоговые преобразователи, широтно-импульсные модуляторы и другие узлы вычислительной системы. Они прошли в своем развитии путь от простейших приборов с относительно слаборазвитой периферией до современных многофункциональных контроллеров, обеспечивающих реализацию сложных алгоритмов управления в реальном масштабе времени. Причиной жизнеспособности 8-разрядных МК является использование их для управления реальными объектами, где применяются, в основном, алгоритмы с преобладанием логических операций, скорость обработки которых практически не зависит от разрядности процессора.В1997 г. фирма Atmel представила первые МК семейства AVR. Семейство AVR AT90S объединяет мощный гарвардский RISC-процессор с раздельным доступом к памяти программ и данных, 32 регистра общего назначения и развитую систему команд. Последние версии семейства AVR имеют в составе АЛУ аппаратный умножитель.Схему выполним на контроллере AT90S2313 фирмы «Atmel». Это значит, что АЛУ может захавать два 8-битных слова, произвести над ними какую то арифметическую или логическую операцию, и выплюнуть ответ - опять же, 8-битное слово. Выполнив операцию, опять же, должен положить куда-то ответ. Для каждой команды, которую выполняет АЛУ, необходимо назвать те регистры, с которыми он будет в данный момент работать. В этот регистр постепенно выводятся команды той программы, которую выполняет контроллер.Конфигурация выводов микроконтроллера AT90S2313 из технического описания данного контроллера изображена на рисунке 2. На рисунке 3 представлена разработанная схема проекта Обоснуем выбор номинала резисторов в цепи светодиодов: сила тока, проходящего через диоды составлят в среднем 15 МА, а падение напряжения на них - 1,5 В.Трансляцию программы в машинный код произведем при помощи компилятора «avrasm32.exe», устанавливаемого вместе с бесплатным программным продуктом «AVR Studio 4» фирмы «Atmel», который можно скачать с сайта www.atmel.com. Вначале создадим папку «Проект», в которой будут храниться файлы, относящиеся к проекту. Внутри папки создадим файл «Processor.asm», в котором будет код программы на ассемблере. Для компиляции создадим в этой же папке исполняемый файл «Processor.bat».Теперь при помощи директивы «.cseg» объявим о начале текста программы, а директивой «.org» назначим адрес ПЗУ для первой команды Так как в нашей программе используется только два прерывания: прерывание по сбросу и прерывание компаратора 1-го таймера, то достачно было бы описать вектора первых пяти прерываний. Но на случай предотвращения непредвиденных сбоев, опишем все вектора, как того ожидает компилятор, прописывая на месте неиспользуемых команду выхода из обработчика прерывания - «reti» (Interrupt Return - возврат из прерывания): rjmp Reset reti reti reti rjmp Timer1_comp1 reti reti reti reti reti reti Вообще реинициализация микроконтроллера (сброс) может произойти по различным причинам: подача напряжения питания, выход из «спящего» режима, уменьшение напряжения питания ниже минимально допустимого уровня (Brown Out Reset), срабатывание сторожевого таймера, появление на выводе «Reset» логического сигнала низкого уровня. Для реализации описанного алгоритма нам понадобятся следующие следует знать следующие команды: v cp (COMPARE register with register) - сравнить регистр с регистром.В процессе выполнения данной контрольной работы: u приобретены базовые знания по устройству и принципам работы микропроцессорных систем, об этапах реализации алгоритма функционирования этих систем;.
План
Оглавление
Введение
1. Теоретические сведения о контроллерах
1.1 Микропроцессорные системы
1.2 Микроконтроллеры
1.3 Микроконтроллер семейства AVR Classic
2. Реализация проекта
2.1 Общие сведения об устройстве микроконтроллера
2.1.1 Разработка схемы микроконтроллера
2.2 Разработка программы микроконтроллера
2.2.1 Подготовка к написанию проекта
2.2.2 Разработка программы
2.3 Симуляция проекта в программе Proteus 7
Заключение
Литература
Приложение 1. Текс программы на ассемблере
Введение
В данной контрольной работе разработана схема микро-ЭВМ на базе микроконтроллера семейства AVR Classic с подключенными к нему двумя кнопками (переключателями), двумя светодиодами и двумя семисегментными индикаторами, включенными по схеме динамической индикации. Также написана программа на языке низкого уровня ассемблере, реализующая следующий алгоритм: при нажатии кнопок происходит подсвечивание светодиодов и увеличение/уменьшение двухзначного шестнадцатеричного числа, выводимого на семисегментные индикаторы.
Вывод
В процессе выполнения данной контрольной работы: u приобретены базовые знания по устройству и принципам работы микропроцессорных систем, об этапах реализации алгоритма функционирования этих систем;
u получены навыки синтеза схем на базе микроконтроллеров и написания программ на языке низкого уровня ассемблере;
u усвоены базовые принципы языка низкого уровня ассемблер (структура программы, работа с памятью и регистрами, условные и безусловные переходы, работа с матрицами).
Список литературы
1. Ефстифеев А.В. Микроконтроллеры AVR семейства Classic фирмы "Atmel". М.: Издательский дом "Додека - XXI", 2002. - 288 с.: ил.;
2. Таран В.Н., Трофименко В.Н. Трофименко Е.Н. Техника микропроцессорных систем в электросвязи: Исследования микроконтроллеров. Методические указания к лабораторным работам. Ростов-на-Дону.: Ргупс. 2008. 81 с.;
3. Рерич Ю. В. Практическое программирование микроконтроллеров AVR на языке ассемблера. - 2-е изд., испр. - Спб.:БХВ-Петербург, 2011. - 352 с.: ил. - (электроника)
Интернет ресурсы: 4. Раздел обучения сайта www.radiokot.ru.