 |
Литература: Программирование и ремонт Импульсные блоки питания Неисправности и замена Радиоэлектронная аппаратура Микросхема в ТА Рубрикатор ТА Кабельные линии Обмотки и изоляция Радиоаппаратура Гибкие диски часть 2 часть 3 часть 4 часть 5 Ремонт компьютера часть 2 Аналитика: Монтаж Справочник Электроника Мощные высокочастотные транзисторы 200 микросхем Полупроводники ч.1 Часть 2 Алгоритмические проблемы 500 микросхем 500 микросхем Сортировка и поиск Монады Передача сигнала Электроника Прием сигнала Телевидиние Проектирование Эвм Оптимизация Автомобильная электроника Поляковтрансиверы Форт Тензодатчик Силовые полевые транзисторы Распределение частот Резисторные и термопарные Оберон Открытые системы шифрования Удк
[3]
efflw (ЦыхаёШ) I вес
Рис.6.Порт P3
На рисунке изображены функциональные схемы регистров-защелок и буферов ввода-вывода всех портов микро-ЭВМ 8051. Каждый из разрядов регистра-защелки SFR является D-триггером, информация в который заносится с внутренней шины данных микроконтроллера по сигналу «Запись в SFR Pх» (х= 0, 1, 2, 3) от центрального процессорного элемента (CPU). С прямого выхода D-триггера информация мажет быть выведена на внутреннюю шину по сигналу «Чтение SFR Pх» от CPU, а с вывода микросхемы («из внешнего мира») по сигналу «Чтение выводов Pх». Одни команды активизируют сигнал «Чтение SFR PI», другие -«Чтение выводов Р!».
3.2.4.Особенности электрических характеристик портов.
Выходные каскады триггеров SFR портов Р1 - РЗ выполнены на полевых транзисторах с внутренней нагрузкой, в то время как аналогичные каскады триггеров SFR P0-на транзисторах с открытым стоком. Каждая линия любого из портов может независимо использоваться как для ввода, так и для вывода информации (для линий портов P0 и Р2 это справедливо тогда, когда они не используются для обращения к внешней памяти).
Для перевода любой линии портов Р1 - РЗ в режим ввода информации необходимо в соответствующий разряд SFR занести 1. При этом выходной полевой транзистор отключается. Внутренний нагрузочный резистор как бы «подтягивает» потенциал вывода к напряжению питания, в то время как внешняя нагрузка может сделать его нулевым. Выходные каскады порта P0 имеют иную структуру. Нагрузочный полевой транзистор линии порта включен только тогда, когда порт выводит 1 при обращении к внешней памяти. В остальных случаях нагрузочный транзистор отключен. Таким образом, при работе в режиме обычного ввода-вывода информации (как, например, порт Р1) выходные каскады порт» P0 представляют собой ступени на транзисторах с открытым стоком. Запись 1 в соответствующий бит SFR отключает и второй транзистор, что приводит к тому, что вывод БИС оказывается под «плавающим» потенциалом. Это позволяет использовать линии порта P0 как выводы с высоко импедансным состоянием. Поскольку выходные каскады портов P1 - P3 имеют внутреннюю нагрузку, при переводе в режим ввода информации они становятся источниками тока для микросхемы или транзистора, нагруженных на данный.
3.3.Таймеры / счетчики микроконтроллеров семейства 8051.
В базовых моделях семейства имеются два программируемых 16-битных таймера/счетчика (T/C0 и T/C1), которые могут быть использованы как в качестве таймеров, так и в качестве счетчиков внешних событий. В первом случае содержимое соответствующего таймера/счетчика (далее для краткости Т/С) инкрементируется в каждом машинном цикле, т.е. через каждые 12 периодов колебаний кварцевого резонатора, во втором оно инкрементируется под воздействием перехода из 1 в 0 внешнего входного сигнала, подаваемого на соответствующий (T0,T1) вывод микро-ЭВМ 8051. Так как на распознавание периода требуются два машинных цикла, максимальная частота подсчета входных сигналов равна 1/24 частоты резонатора. На длительность периода входных сигналов ограничений сверху нет. Для гарантированного прочтения входной сигнал должен удерживать значение 1, как минимум, в течение одного машинного цикла микро-ЭВМ.
Для управления режимами работы Т/С и для организации их взаимодействия с системой прерываний используются два регистра специальных функций (TMOD и TCON), описание которых приведено ниже.
3.3.1.Регистр режима работы таймера/счетчика TMOD
Символ Позиция | Имя и назначение | |||
GATE | TMOD.7 для Т/С1 и TMOD.3 для Т/СО | Управление блокировкой. Если бит установлен, то таймер/счетчик "x" разрешен до тех пор, пока на входе "INTx" высокий уровень и бит управления "TRx" установлен. Если бит сброшен, то Т/С разрешается, как только бит управления "TRx" устанавливается | ||
С/Т | TMOD.6 для T/C1 и TMOD.2 для Т/СО | Бит выбора режима таймера или счетчика событий. Если бит сброшен, то работает таймер от внутреннего источника сигналов синхронизации. Если; установлен, то работает счетчик от внешних сигналов на входе "Tx" | ||
M1 | TMOD.5 для T/C1 и TMOD.1 для Т/СО | Режим работы | ||
M1 | M0 | |||
0 | 0 | Таймер ВЕ48. "TLx" работает как 5-битный предделитель | ||
M0 | TMOD.4 для Т/С1 и TMOD.0 для Т/СО | 0 | 1 | 16 битный таймер/счетчик. "THx" и "TLx" включен последовательно |
1 | 0 | 8-битный авто перезагружаемый таймер/счетчик. "THx" хранит значение, которое должно быть перезагружено в "TLx" каждый раз по переполнению | ||
1 | 1 | Таймер/счетчик 1 останавливается. Таймер/счетчик 0: TLO работает как 8-битный таймер/счетчик, и его режим определяется управляющими битами таймера 0. TH0 работает только как 8 битный таймер, и его режим определяется управляющими битами таймера 1 | ||
3.3.2.Регистр управления/статуса таймера TCON.
Символ | Позиция | Имя и назначение |
TF1 | TCON.7 | Флаг переполнения таймера 1. Устанавливается аппаратно при переполнении таймера/счетчика. Сбрасывается при обслуживании прерывания аппаратно |
TR1 | TCON.6 | Бит управления таймера 1. Устанавливается, / сбрасывается программой для пуска/останова |
TF0 | TCON.5 | Флаг переполнения таймера 0. Устанавливается аппаратурно. Сбрасывается при обслуживании прерывания |
TR0 | TCON.4 | Бит управления таймера 0. Устанавливается / сбрасывается программой для пуска/останова таймера/счетчика |
IE1 | TCON.3 | Флаг фронта прерывания 1. Устанавливается аппаратно, когда детектируется срез внешнего сигнала INT1. Сбрасывается при обслуживании прерывания |
IT1 | TCON.2 | Бит управления типом прерывания 1. Устанавливается / сбрасывается программно для спецификации запроса INT1 (срез/низкий уровень) |
IE0 | TCON.1 | Флаг фронта прерывания 0. Устанавливается по срезу сигнала INT0. Сбрасывается при обслуживании прерывания |
IT1 | TCON .0 | Бит управления типом прерывания 0. Устанавливается / сбрасывается программно для спецификации запроса INT0 (срез/низкий уровень) |
3.3.3.Режимы работы таймеров-счетчиков.
Как следует из описания управляющих бит TMOD, для обоих Т/С режимы работы 0, 1 и 2 одинаковы. Режимы 3 для Т/СО и Т/С1 различны. Рассмотрим кратко работу Т/С в каждом из режимов.
TX PIN
TRx
GATEX - INTX PIN •
OSC | :12 | |
C/Tx =0
♦Ф 1
&
Control
TLx
THx
TFx
INTR
Mode 0: TLx (5 bit), THx (8 bit) Mode 1: TLx (8 bit), THx (8 bit)
x={0,1}
а - логика работы T/C0 и T/C1 в режимах 0 и 1
TX PIN TRx-
GATEX - INTX PIN
TR1
TX PIN
TRX
GATEX
INTX PIN
osc | :12 | |
Control
C/Tx =0
-r c/t
INTR
1 TFx I-►
X={0,1}
б - логика работы t/c0 и t/c1 в режиме 2
Control
osc | :12 | |
TH0 (8 bit)
Control
c/tx =0
*- 1
TL0 (8 bit)
INTR
-» TF1 -►
INTR
-r- TF0 -►
в - логика работы t/c0 в режиме 3
Рис.7. Логика работы T/C0 и Т/С1в режимах 0, 1, 2 и 3
Режим 0.Перевод любого Т/С в режим 0 делает его похожим на таймер КМ1816ВЕ48 (восьми битный счетчик), к входу которого подключен пяти-битный предделитель частоты на 32. Работу Т/С в режиме 0 на примере T/C1 иллюстрирует рис а. В этом режиме таймерный регистр имеет разрядность 13 бит. При переходе из состояния "все единицы" в состояние "все нули" устанавливается флаг прерывания от таймера TF 1. Входной синхросигнал таймера 1 разрешен (поступает на вход Т/С1), когда управляющий бит TR1 установлен в 1 либо управляющий бит GATE (блокировка) равен 0, либо на внешний вывод запроса прерывания INT1 поступает уровень 1. Отметим попутно, что установка бита GATE в 1 позволяет использовать таймер для измерения длительности импульсного сигнала подаваемого на вход запроса прерывания.
Режим 1. Работа любого Т/С в этом режиме такая же, как и в режиме 0, за исключением того, что таймерный регистр имеет разрядность 16 бит.
Режим 2. В этом режиме работа организована таким образом, что переполнение (переход из состояния "все единицы" в состояние, "все нули") восьмибитного счетчика TL1 приводит не только к установке флага TF1 (см. рис. б), но и автоматически перезагружает в TL1 содержимое старшего байта (TH 1) таймерного регистра, которое предварительно было задано программным путем. Перегрузка оставляет содержимое TH1 неизменным. В режиме 2 Т/С0 и Т/С1 также работают совершенно одинаково.
Режим 3. В режиме 3 Т/С0 и Т/С1 работают по-разному. Т/С1 сохраняет неизменным свое текущее содержимое. Иными словами, эффект такое же как и при сбросе управляющего бита TR1 в 0. Работу Т/С0 иллюстрирует рис. в. В режиме 3 TL0 и TH0 функционируют как два независимых восьмибитных счетчика. Работу TL0 определяют управляющие биты Т/С0 (С/Т, GATE TR0), входной сигнал INT0 и флаг переполнения TF0. Работу TH0, который может выполнять только функции таймера (подсчёт машинных циклов микро-ЭВМ), определяет управляющий бит TR1. При этом TH0 использует флаг переполнения TF1. Режим 3 используется в тех случаях, когда требуется наличие дополнительного восьми битного таймера или счетчика событий. Можно считать, что в этом режиме микро-ЭВМ 8051 имеет в своем составе три таймера/счетчика. В случае же, если Т/С0 используется в режиме 3, Т/С1 может быть или выключен, или переведен в режим 0, 1 или 2, или может быть использован последовательным портом в качестве генератора частоты передачи.