12. Периферийные устройства в микропроцессорных устройствах
 Скачать 81.59 Kb.
|
|
12. Периферийные устройства в микропроцессорных устройствах Периферийные устройства предназначены для преобразования формы представления информации в процессе передачи данных от микропроцессора к внешним устройствам. Типовые примеры — устройства преобразования сигналов (аналого-цифровые и цифро-аналоговые частотные преобразователи), устройства человеко-машинного интерфейса (клавиатура, дисплей), устройства связи с другими системами. 16. Интерфейсы Объединение модулей микропроцессорного устройства в единую систему и взаимодействие микропроцессора с внешними устройствами происходит с помощью интерфейса. Интерфейс должен обеспечивать: •простое и быстрое соединение данного устройства с любым другим, имеющим такой же интерфейс; •совместную работу устройств без ухудшения их тех характеристик; •высокую надежность. Под стандартным интерфейсом понимается совокупность аппаратных, программ-х и конструк-х средств, необходимых для реализ взаимодействия различных функц-ых компонентов в системах и направленных на обеспечение информац, электрической и конструктивной совместимости компонентов. Основными элементами интерфейса являются: •совокупность правил обмена информацией (времен диаграммы и диаг состояний сигн интерфейса); •аппаратная реализация (контроллеры); •программное обеспечение интерфейса (драйверы). Для любого интерфейса, соединяющего (физически или логически) два устройства, различают три возможных режима обмена : •Дуплексный режим позволяет по одному каналу связи одновременно передавать инф в обоих направ. •Полудуплексный режим позволяет передавать информацию «туда» и «обратно» поочередно, при этом интерфейс имеет средства переключения направления канала. •Симплексный (односторонний) режим предусматривает только одно направление передачи инф (во встречном направлении пере- даются только вспомогательные сигналы интерфейса). В зависимости от способа передачи данных различают два вида интерфейса: последовательный и параллельный. В параллельном интерфейсе все биты передаваемого слова (обычно байта) выставляются и передаются по соответствующим параллельно идущим проводам одновременно(за один квант времени), то есть информация разворачивается в пространстве. Параллельный способ применяют в тех случаях, когда необходимо получить наивысшую пропускную способность канала передачи информации. Последовательный интерфейс для передачи данных использует одну сигнальную линию, по которой информационные биты передаются друг за другом последовательно, на каждый из них отводится свой квант времени (битовый интервал). При последовательной передачи информации разворачивается во времени. Последовательная передача позволяет сократить количество сигнальных линий и увеличить дальность связи. 17. Структура 8-битного микроконтроллера. Вычислительный блок и память. 8-битный микроконтроллер семейства AVR состоит из процессора гарвардской или фон-неймановской архитектуры, памяти программ, памяти данных, портов ввода/вывода, периферийных устройств и интерфейсных схем. Вычислительный блок Вычислительный блок определяет концепцию построения и принцип работы с памятью.  Гарвардская архитектура AVR реализует полное логич и физ-ое раздел-е адресных пространств и информ-ых шин для обращения к памяти программ и к памяти данных, Центральный процессор работает одновременно как с памятью программ, так и с памятью данных; разрядность шины памяти программ расширена до 16бит. Регистровый файл с быстрым доступом содержит 32 x 8-разр. рабочих регистров общего назначения с однотактовым циклом доступа. 6 регистров из них могут использоваться как три 16-разр. регистра косвенного адреса для эффективной адресации в пределах памяти данных(X-регистр,Y-регистр и Z-регистр). Система команд AVR весьма развита и насчитывает до 133 различных инструкций. Почти все команды имеют фиксированную длину в одно слово (16 бит), что позволяет в большинстве случаев объединять в одной команде и код операции, и операнд(ы). Лишь немногие команды имеют размер в 2 слова (32 бит) и относятся к группе команд вызова процедуры CALL. Различают пять групп команд AVR: условного ветвления, безусловного ветвления, арифметические и логические операции, команды пересылки данных, команды работы с битами. В последних версиях кристаллов AVR семейства «mega» реализована функция аппаратного умножения. Память программ В основном все современные микроконтроллеры имеют встроенную Flash-память программ. Число циклов перезаписи — не менее100000. Флэш-память у рассматриваемых МК разделена на две секции: секция программы начальной загрузки и секция прикладной программы. Обе секции имеют раздельные биты защиты от записи и чтения/записи. Это дает возможность самопрограммирования, то есть микроконтроллер спосо-бен самостоятельно, без какого-либо внешнего программатора, изменять содержимое ячеек памяти программ. Наименьшие адреса в памяти программ по умолчанию определены как вектора сброса и прерываний. Оперативная память данных: Внутренняя оперативная память SRAM , ее размер варьируется от десятков байт до десятков килобайт. Возможна организация подключения внешней памяти посредством параллельной шины микроконтроллера. При генерации прерывания и вызове подпрограмм адрес возврата из программного счетчика записывается в стек. Стек эффективно распределен в статическом ОЗУ памяти данных и, следовательно, размер стека ограничен общим размером статического ОЗУ и используемым его объемом. Энергонезависимая память данных: Этот тип памяти, доступный программе микроконтроллера непосредственно в ходе ее выполнения, удобен для хранения промежуточных данных, различных констант, таблиц перекодировок, калибровочных коэффициентов и т.п. EEPROM также может быть загружена извне как через SPI интерфейс, так и с помощью обычного программатора. Число цикловперезаписи — не менее 1000 000. |