Главная Учебники - Разные Лекции (разные) - часть 45
|
Микроконтроллеры AVR выпускаются фирмой Atmel и предназначены для свободного использования в проектируемой аппаратуре. Общие характеристики микроконтроллеров AVR следующие: · Напряжение питания – 3-5 В · Количество регистров общего назначения – 32 · Наличие внутренних ОЗУ, памяти программ, энергонезависимой памяти · Поддержка интерфейсов USART(RS 232), SPI(I2
C) Архитектура микроконтроллера АТ9052313 Микроконтроллеры AVR являются 8-разрядными. Это означает, что все действия по выполнению арифметических операций, работы с портами, таймерами, интерфейсами выполняются побайтно. 32регистра общего назначения выполняют функцию аккумулятора. Это означает, что в каждый из этих регистров можно записать и считывать информацию а также то, что результат выполнения арифметических команд можно сохранять в любой из этих регистров. Арифметика логического устройства предназначена для выполнения операции сложения, вычитания, а также логических операций на аппаратном уровне. 128 байт оперативной памяти, предназначены для хранения данных пока на МК подано питание. 128 EEPROM предназначены для хранения информации после выключения питания МК. 1 Кб памяти программ это флэш-память, в которой находится программа, в соответствии с которой работает МК, а также размещаются таблицы данных (если они необходимы). Эта информация записывается в память на этап программирования и в отличии от EEPROM в процессе работы контролера не может быть изменена. Счетчик программ – это счетчик 16-разрядный, который начинает считать после включения питания МК и содержание этого счетчика используется для выбора следующего для исполнения команды из памяти программ. Выбранная команда считывается из память программ и помещается в регистр инструкции, а декодер инструкции преобразует информацию в действие. 15 линий ввода/вывода физически являются ножками МК, объединенные в 2 порта ввода/вывода – порт В и порт D. Порт В является 8-разрядным, порт D является 7-разрядным. Обращение к линиям ввода/вывода может быть как индивидуальным, так и порту в целом, т.е. каждая из линий порта ввода/вывода может быть настроена как на ввод информации, так и на вывод, а данные выводятся и считываются из порта как по битам, так и по байтам. 8-битный таймер-счетчик предназначен для подсчета импульсов внутреннего тактового генератора, а также импульсов, поступающих на счетный вход Т0
. 16-разрядный таймер-счетчик предназначен для подсчета тактов, импульсов либо импульсов, поступающих на вход Т1
. 8-разрядный таймер-счетчик считает до 256 с коэффициентом предделения от 1 до 1024. USART – аппаратно реализуемый интерфейс приема/передачи между двумя устройствами в старт/стоповом режиме. Алгоритм передачи данных и формат пакета передаваемых данных полностью совпадает с интерфейсом RS-232. однако, контролер выдает лишь логическую 1 или 0, а для сопряжения с двухполярным интерфейсом RS-232 необходимо дополнительно использовать соответствующий преобразователь полярности. С помощью этого интерфейса можно передавать информацию со скоростью от нескольких Кбит до 1 Мбит в двух направлениях одновременно. SPI-модуль в данном МК он предназначен лишь для программирования и является синхронным интерфейсом, в отличии от USART. В более сложных МК он предназначен для синхронной передачи информации между несколькими МК со скоростью до 4 Мбит/с. Модуль прерываний – это функциональный блок, который обеспечивает прерывания основной программы и переход к выполнению подпрограммы, которая задействуется после соответствующего аппаратного действия. Аналоговый компаратор предназначен для сравнения напряжений, поданных на 2 соответствующих входа МК. Если напряжение на положительном входе больше, то происходит соответствующее прерывание. WATCHDOG таймер – это таймер, отсчитывающий интервал времен, в течении которого МК находится в спящем режиме. По окончании счета МК выходит из спящего режима. Спящий режим часто используется в устройствах, которые работают от аккумуляторов, когда нужно снизить энергопотребление и продлить время работы без подзарядки. Регистр статуса – это регистр, в котором отображается результат выполнения большинства команд МК. Этот регистр представляет собой совокупность битов флагов, каждый из которых установлен в 1 либо сбрасывается в 0, в результате выполнения соответствующей команды. Флаги в регистре статуса обновляются автоматически, как только выполняется соответствующая команда, обновляющая эти флаги. Сравнительный анализ современных микроконтролеров представлен ниже: ADDRd, Rr - суммирование содержимого регистра Rd с содержимым регистра Rr. Результат помещается в Rd. ADDR16, R17 Если результат больше 256, то флаг переноса – это флаг С в регистре статуса. Регистры Rd и Rr – любые из диапазона 0 ADCRd, Rr – суммирование с переносом. Содержимое Rd добавляется содержимому Rr и значению флага переноса С. Пусть R16 R17 ADCR16, R17 SUBRd, Rr – вычитание без переноса, т.е. Rd= Rd – Rr. SUBIRd, k – вычитание константы k из содержимого регистра Rd, т.е. Rd= Rd – k. SBCRd, Rr – вычитание с переносом, т.е. Rd= Rd – Rr – c. ANDRd, Rr – логическая "И" содержимого двух регистров Rd и Rr. R16=8=00001000 R17=00001010 ANDR16, R17=00001000 ANDIRd, k – логическая "И" содержимого регистра Rd и константы k. ORRd, Rr – логическая "ИЛИ" содержимого двух регистров. ORIRd, k - логическая "ИЛИ" содержимого регистра Rd и константы k. EORRd, Rr– исключающая "ИЛИ". COMRd – побитная инверсия Rd. NEGRd – изменение знака числа. SBRRd, k – установить биты в регистре. Пример. Установить нулевой и третий биты в регистре R17. SBR R17,0b00001001 SBR R17,9 SBR R17,$09 (0x09) Устанавливать биты в регистре можно только для регистров 16 – 31. CBRRd, k – очистить биты в регистре. INCRd – увеличить на 1 содержимое регистра Rd. DECRd – уменьшить на 1 содержимое регистра Rd. CLRRd – очистка содержимого регистра Rd. SERRd – установить в 1 все биты регистра. MULRd, Rr – умножение без знака. MULSRd, Rr – умножение со знаком. Инструкции ветвления
RJMPk – относительный переход на метку k. Переход осуществляется в пределе 2000 команд от места вызова. RJMP Res - - - - - - - Res. ADD R16, R17 IJMP – косвенный переход на адрес, хранящийся в регистровой паре Z. В микроконтроллере AVR существуют 3 регистровые пары X, Y, Z. Регистровые пары используются при косвенной адресации и позволяют осуществлять переход в пределах 216
. JMPk – переход на метку k в пределах 4 млн. инструкций. RCALLk – относительный вызов подпрограмм, т.е. переход на метку k, с которой начинается вызываемая подпрограмма. При этом подпрограмма должна заканчиваться командой RET. ICALL – косвенный вызов подпрограммы, начальный адрес которой хранится в регистровой паре Z. CALLk – вызов подпрограммы удаленной на расстояние до 64 000 команд от места вызова. RETI – возврат из прерывания. При возникновении прерываний в процессоре прекращается выполнение основной программы микроконтроллера. Адрес следующей команды, которую необходимо выполнить помещается в стек и вызывается подпрограмма обрабатывающая это прерывание. При выполнении этой команды адрес с которого мы начинаем переписывать обратно в счетчик прерываний и мы возвращаемся в ту точку с которой прервались. CPSERd, Rr – сравнить содержимое двух регистров и пропустить следующую команду, если значения в эти регистрах одинаково. CPRd, Rr – сравнить содержимое двух регистров. CPIRd, k – сравнить содержимое регистра с константой. BREQk – переход на метку, если выполнилось равенство. BRNEk – переход на метку, если значение BRCSk – флаг переноса установлен, т.е. перейти на метку, если установлен флаг переноса. BRCCk – перейти на метку, если флаг переноса сброшен в 0. BRSHk – перейти на метку, если равно или больше. CP R16 R17 BRSH RCS --------------- RES ------- BRLOk - перейти на метку, если меньше. BRMIk – перейти на метку, если установлен флаг отрицательного числа. BRPLk – перейти на метку, если флаг отрицательного числа сброшен в 0. BRGEk – перейти на метку, если больше или равно с учетом знака. BRLTk – перейти на метку, если меньше с учетом знака. BRHSk – перейти на метку, если флаг внутреннего переноса установлен. BRHCk– перейти на метку, если флаг внутреннего переноса сброшен в 0. BRTSk – перейти на метку, если флаг Т установлен. BRTCk – перейти на метку, если флаг Т сброшен в 0. BRVSk – перейти на метку, если флаг перевыполнения установлен. BRVCk – перейти на метку, если флаг перевыполнения сброшен в 0. BRIEk – перейти на метку, если разрешены прерывания. BRIDk – перейти на метку, если прерывания запрещены. SBRCRd, b – пропустить следующую команду, если бит b в регистре Rd сброшен в 0. SBRSRd, b – пропустить следующую команду, если бит b в регистре Rd установлен. SBICP, b – пропустить следующую команду, если бит b в порту Р сброшен в 0. SBISP, b – пропустить следующую команду, если бит b в порту Р установлен. BRBSS, k – перейти на метку k, если флаг S в регистре статуса установлен. BRBCS, k – перейти на метку k, если флаг в регистре статуса сброшен в 0. Команды работы с битами.
LSLRd – логический сдвиг влево. В результате логического сдвига влево старший бит в сдвигаемом регистре перемещается во флаг переноса С, все биты регистра сдвигаются на 1 бит влево, а в младший бит записывается 0. LSRRd - логический сдвиг вправо. ROLRd – циклический сдвиг влево. При циклическом сдвиге влево, содержимое сдвигаемого регистра сдвигается на один бит влево, при этом старший бит переходит во флаг переноса B, а то что было во флаге С до этого записывается в младший бит записываемого регистра. RORRd– циклический сдвиг вправо. ASRRd – арифметический сдвиг вправо. SWAPRd – перестановка тетрад в регистре. SBIP, b – установить бит b в порту Р. CBIP, b – сбросить бит b в порту Р. BSTRd, b – установить либо сбросить флаг Т в регистре статуса в зависимости от того установлен или сброшен бит в регистре Rd. BLDRd, b – загрузить в бит b регистра Rd содержимое флага Т. SEC – установить в 1 флаг переноса. CLC – сбросить в 0 флаг переноса. SEN – установить в 1 флаг отрицательного числа. CLN – сбросить в 0 флаг отрицательного числа. SEZ – установить в 1 флаг 0. CLZ – сбросить в 0. SEI – разрешить прерывания. CLI – запретить прерывания. SES – установить в 1 флаг числа со знаком. CLS – сбросить в 0 флаг числа со знаком. SEV - установить в 1 флаг переполнения. CLV – сбросить в 0 флаг переполнения. SET – установить в 1 флаг
Т. CLT – сбросить в 0 флаг Т SEH – установить в 1 флаг внутреннего переноса. CLH – очистить флаг внутреннего переноса. NOP – пустая команда. SLEEP – переход в режим пониженного энергопотребления. WDR – сброс сторожевого таймера. Команды передачи данных
MOVRd, Rr – копирование содержимого регистра Rr в Rd. LDIRd, k – загрузить константу kв регистр Rd. Команда справедлива только для регистров с 16 по 31. LDSRd, k – прямая загрузка из оперативной памяти значений хранящихся по адресу kв регистре Rd. LDRd, x – загрузка из ОЗУ значений хранящихся по адресу, который предварительно записан в регистровую пару х, значение в регистр Rd # LDI R26, 0X01 LDI R27, 0X02 LDR17, x LDRd, x+ (LDRd, y+ LDRd, z+) – косвенная загрузка в регистр Rd значений из ОЗУ, адрес которой записан в регистровой паре х с последующим инкрементом адреса. LDRd, -x – загрузка в регистр Rd значений из ОЗУ, адрес которых предварительно записан регистровой паре х с прединкрементом адреса. STSk, Rr – прямое сохранение содержимого регистра Rr в ячейку ОЗУ, адрес которой указан константой k. STS 0X69, R17 STx, Rr (STY, RrSTY, Rr) – сохранение содержимого регистра Rr в ячейку оперативной памяти, адрес которой предварительно записан в регистровой паре х. STx+, Rr (STY+, RrSTZ+, Rr) – сохранение содержимого регистра Rr в ячейку оперативной памяти с адресом, записанным в регистровую пару х и последующим инкрементом адреса. ST -x, Rr (ST -Y, RrST -Z, Rr) - сохранение содержимого регистра Rr в ячейку оперативной памяти с адресом, предварительно записанным в регистровую пару х и преддектрементом адреса. LDDRd, Y+q (LDDRd, Z+q) – загрузка из памяти в регистр Rd, когда адрес хранится в регистровой паре и указывается смещение адреса q. INRd, P – загрузка из порта Р его содержимого в регистр Rd. OUTP, Rr – вывод в порт Р содержимого регистра Rr. PUSHRd – занесение содержимого регистра в стек. POPRd – извлечение из стека. LPM – загрузка значений из памяти программ.
| |||||