Микропроцессорные и микроконтроллерные системы

Программная модель микроконтроллера 8051 (отечественный аналог К1816ВЕ51) содержит резидентную память данных (РПД), регистры специальных функций (РСФ), резидентную память программ (РПП) и программный счетчик PC. Структурная схема резидентной памяти представлена на рисунке 1.1.

	0FFFH
	23H TI, RI
	1BH T/C1
	13H INT1
	0BH T/C0
	03H INT0
	00H
15 8
	PC
7 0

Рисунок 1.1 - Структура резидентной памяти программ микроконтроллера 8051

Резидентная память программ имеет байтовую организацию и доступна только по чтению, при этом ее ячейки (4 Кб) адресуются с использованием двенадцати младших разрядов PC. Резидентная память программ может быть дополнена внешней памятью. В этом случае общий максимально допустимый объем памяти программ составит 64 Кб. Младшие адреса резидентной памяти программ отведены под обработку внешних прерываний , , прерываний от таймеров/счетчиков T/C0, T/C1 и прерываний от последовательного порта. В случае возникновения какого-либо из указанных прерываний происходит обращение к соответствующей ячейке резидентной памяти программ.

Резидентная память данных, структура которой изображена на рисунке 1.2, состоит из ста двадцати восьми 8-разрядных ячеек с адресами 00H-7FH и может быть дополнена внешней памятью данных емкостью до 64 Кб. При этом пространства резидентной и внешней памяти не пересекаются, так как доступ к ним осуществляется с помощью разных команд.

Младшие 32 байта РПД сгруппированы в четыре банка по восемь регистров (R0-R7) в каждом. Отметим, что Банк 0, Банк 1, Банк 2 и Банк 3 занимают соответственно адреса 00H-07H, 08H-0FH, 10H-17H и 18H-1FH. Следующие после банков регистров 16 байт (адреса 20H-2FH) или 128 бит (адреса 00H-7FH) образуют область ячеек, к которым возможно побитовое обращение. Набор команд микроконтроллера 8051 содержит значительное количество инструкций, позволяющих работать с указанными битами.

Область регистров специальных функций (рисунок 1.3) содержит 21 регистр, назначение которых приведено в таблице 1. Как видно из рисунка 1.3 и таблицы 1.1, одиннадцать регистров блока РСФ допускают побитовое обращение (биты с адресами 80H-0F7H).

 

Таблица 1.1 - Регистры специальных функций микроконтроллера 8051

Наименование	Назначение	Адрес
P0*	Порт 0	80H
SP	Указатель стека	81H
DPL	Младший байт указателя данных DPTR	82H
DPH	Старший байт указателя данных DPTR	83H
PCON	Регистр управления потреблением	87H
TCON*	Регистр управления таймеров/счетчиков	88H
TMOD	Регистр режимов таймеров/счетчиков	89H
TL0	Таймер/счетчик 0. Младший байт	8АH
TL1	Таймер/счетчик 1. Младший байт	8BH
TH0	Таймер/счетчик 0. Старший байт	8CH
TH1	Таймер/счетчик 1. Старший байт	8DH
P1*	Порт 1	90H
SCON*	Регистр управления последовательным портом	98H
SBUF	Буфер последовательного порта	99H
P2*	Порт 2	0A0H
IE*	Регистр разрешения прерываний	0A8H
P3*	Порт 3	0B0H
IP*	Регистр приоритетов прерываний	0B8H
PSW*	Регистр состояния программы	0D0H
A*	Аккумулятор	0E0H
B*	Регистр B	0F0H

 

Рассмотрим регистры специальных функций более подробно.

Порты P0, P1, P2, P3 являются двунаправленными портами ввода/вывода и предназначены для обеспечения обмена информацией микроконтроллера с внешними устройствами, образуя 32 линии ввода/вывода.

	7FH
	30H
7F	7E	7D	7C	7B	7A			2FH
								2EH
6F	6E	6D	6C	6B	6A			2DH
								2CH
5F	5E	5D	5C	5B	5A			2BH
								2AH
4F	4E	4D	4C	4B	4A			29H
								28H
3F	3E	3D	3C	3B	3A			27H
								26H
2F	2E	2D	2C	2B	2A			25H
								24H
1F	1E	1D	1C	1B	1A			23H
								22H
0F	0E	0D	0C	0B	0A			21H
								20H
R7	1FH
R0	18H
R7	17H
R0	10H
R7	0FH
R0	08H
R7	07H
R0	00H

Рисунок 1.2 - Структура резидентной памяти данных микроконтроллера 8051

Указатель стека SP (Stack Pointer) – регистр, содержимое которого инкрементируется (увеличивается на единицу) перед записью данных в стек при выполнении команд PUSH и CALL. Начальный сброс устанавливает указатель стека в 07H, а область стека в РПД начинается с адреса 08H.

F7	F6	F5	F4	F3	F2	F1	F0	0F0H
E7	E6	E5	E4	E3	E2	E1	E0	0E0H
D7	D6	D5	D4	D3	D2	D1	D0	0D0H
-	-	-	BC	BB	BA	B9	B8	0B8H
B7	B6	B5	B4	B3	B2	B1	B0	0B0H
AF	-	-	AC	AB	AA	A9	A8	0A8H
A7	A6	A5	A4	A3	A2	A1	A0	0A0H
SBUF	99H
9F	9E	9D	9C	9B	9A			98H
								90H
TH1	8DH
TH0	8CH
TL1	8BH
TL0	8AH
TMOD	89H
8F	8E	8D	8C	8B	8A			88H
PCON	87H
DPH	83H
DPL	82H
SP	81H
								80H

Рисунок 1.3 - Структура регистров специальных функций микроконтроллера 8051

Указатель данных DPTR (Data PoinTeR)предназначен для хранения 16-разрядного адреса внешней памяти данных и состоит из двух программно доступных регистров DPH (Data Pointer High) и DPL (Data Pointer Low), которые могут использоваться в качестве независимых регистров общего назначения, если нет необходимости в хранении упомянутого адреса.

Регистр PCON (Power Control) используется для управления режимами энергопотребления микроконтроллера.

Регистры TH0, TL0, TH1, TL1 (Timer/counter Low (High) byte представляют собой регистры двух программно управляемых 16-битных таймеров/счетчиков.

Регистр TCON (Timer/counter Control) служит для управления таймерами/счетчиками.

Регистр TMOD (Timer/counter Mode) используется для задания режимов таймеров/счетчиков.

Регистр SCON (Serial port Control) предназначен для приема и хранения кода, который управляет последовательным интерфейсом.

Регистр SBUF (Serial port Buffer). Через SBUF обеспечивается программный доступ к регистрам передатчика и приемника последовательного порта.

Регистр IE (Interrupt Enable) используется для разрешения или запрещения прерываний от соответствующих источников.

Регистр IP (Interrupt Priority) используется для установки уровня приоритета прерывания для каждого из пяти источников прерываний.

Регистр PSW (Program Status Word). Наименование и назначение разрядов регистра PSW приведены в таблице 1.2.

 

Таблица 1.2 - Формат слова состояния программы PSW

Биты	Наиме-нование	Назначение
	C	Флаг переноса. Устанавливается и сбрасывается как аппаратно, так и программным путем
	AC	Флаг вспомогательного переноса. Устанавливается и сбрасывается только аппаратными средствами при выполнении команд сложения и вычитания и сигнализирует о переносе или заеме в бите 3 аккумулятора
	F0	Программно управляемый флаг пользователя.
	RS1 RS0	Разряды управления выбором банка рабочих регистров. Устанавливаются (сбрасываются) программно.
	OV	Флаг переполнения. Устанавливается (сбрасывается) аппаратно при выполнении арифметических операций
	­­­­–	Флаг пользователя. Устанавливается (сбрасывается) программно. Доступен по чтению.
	P	Флаг паритета. Устанавливается (сбрасывается) в каждом цикле команды и фиксирует нечетное (четное) число единичных бит в аккумуляторе

 

Аккумулятор A представляет собой 8-разрядный регистр, который является источником операнда и местом фиксации результата при выполнении арифметических, логических операций и ряда операций передачи данных. Кроме того, только с использованием аккумулятора могут быть выполнены операции сдвигов, проверки на нуль, формирование флага паритета и т.п.

Регистр B – 8-разрядный регистр, используемый в сочетании с аккумулятором при выполнении операций умножения и деления для хранения второго входного операнда и помещения возвращаемых битов результата. В других операциях регистр B является обычным регистром общего назначения.

Рассмотрев структуру микроконтроллера 8051, можно предложить следующую функциональную схему, пригодную для реализации на программном уровне. Такая схема, изображенная на рисунке 4, включает следующие объекты:

РПД – резидентная память данных;

РСФ – блок регистров специальных функций;

ВПД – внешняя память данных;

ЦПУ – устройство, выполняющее команды умножения, деления, вычитания, операции над битами, операций со стеком и команды передачи управления;

PC – счетчик команд;

ВПП – внешняя память программ;

РПП – резидентная память программ.

Рисунок 1.4 - Функциональная модель микроконтроллера

1.1.2 Инструкция пользователю

Назначение программы

Программа Симулятор предназначена для моделирования работы микроконтроллера 8051, разработки и отладки программного обеспечения для микроконтроллерных систем.

Запуск программного модуля

Запускайте программу с помощью ярлыка с надписью " МК8051 Симулятор", как показано на рисунке 1.5.

Рисунок 1.5 - Запуск программы «Симулятор МК 8051»

 

12345678910Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. B. Функции языка как театральной коммуникативной системы
2. II этап. Обоснование системы показателей для комплексной оценки, их классификация.
3. II. НЕПОСРЕДСТВЕННОЕ ОБСЛЕДОВАНИЕ ДЫХАТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ У ДЕТЕЙ
4. XVI. Основные правовые системы современности.
5. АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ ИНФОРМАЦИОННО – УПРАВЛЯЮЩИЕ СИСТЕМЫ
6. Автоматизированные системы управления
7. Алгоритм перевода чисел из одной системы счисления в другую
8. АНАЛИЗ СИЛЬНЫХ И СЛАБЫХ СТОРОН, ВОЗМОЖНОСТЕЙ И УГРОЗ организации (предприятия) системы потребительской кооперации
9. Анализ структуры и выполняемые функции информационной подсистемы «Кадры» ОГУ
10. Анализ эффективности работы видеосистемы
11. АНАТОМИЯ И ФИЗИОЛОГИЯ ДЕТОРОДНОЙ СИСТЕМЫ
12. АНАТОМИЯ МОЧЕПОЛОВОЙ СИСТЕМЫ.