книги / Микропроцессоры и микроЭВМ. Периферийные устройства

нение БИС программируемого интервального таймера (ПИТ) позволяет решить все эти задачи специализированными аппаратными средствами, повысить эф­ фективность МПС в управлении и синхронизации внешних устройств, что осо­ бенно важно для систем, работающих в реальном масштабе времени.

На рис. 9.1 показана схема ПИТ ВИ53. В состав таймера входят три неза­ висимых 16-разрядных вычитающих счетчика, схема управления вводом/выводом, регистры режимов работы счетчиков и буфер ШД, через который осуще­ ствляется обмен информацией между МП и таймером. Счетчики ПИТ могут работать в диапазоне частот от 0 до 2 МГц в двоичном и двоично-десятичном кодах.

Рис. 9.1. Схема программируемого интервального таймера ВИ53

Через буфер ШД в счетчики ПИТ можно загрузить начальные значения по сигналам ЗП и считать текущее значение по сигналам ЧТ. Входными считаемы­ ми сигналами для счетчиков являются сигналы Вх, по заднему фронту которых счетчики выполняют операцию декрементирования своего содержимого.

До тех пор пока на ПИТ не подан сигнал ВК, операции записи и чтения невозможны, однако сигнал ВК на работу счетчиков влияния не оказывает. Сигналы на входы Ai_o подаются с соответствующих линий ША и адресуют один из внутренних регистров ПИТ. Инициализация и управление работой ПИТ, как и других интерфейсных БИС, осуществляется с использованием управляющих слов, загружаемых в регистры режимов работы, и ограниченного числа линий управления и адресации. Формат управляющего слова показан на рис. 9.2, а функции управляющих адресных входных сигналов перечислены в табл. 9.1.

Программируемая задержка (режим 0). В режиме 0 по окончании от­ счета числа, загруженного в счетчик, на выходе устанавливается уровень 1 и сохраняется там до новой загрузки считаемой величиной или до операции ус­ тановки нового режима.

Этот выходной сигнал используется для прерывания работы МП через определенные и программно-изменяемые интервалы времени.

При подаче сигнала разрешения Р = 1 счетчик начинает работу. Переза­ грузка счетчика во время счета приводит к следующему: загрузка младшего бай­ та останавливает счет, а загрузка старшего байта запускает новый цикл счета.

Появление сигнала Р = 0 в процессе счета приостанавливает работу счет­ чика и сохраняет текущее значение, с которого и продолжается процесс счета после восстановления разрешающего сигнала.

Программируемый одновибратор (режим 1). В этом режиме на выходе счетчика формируется сигнал Вых = 0 длительностью tBbIX= TBxN, где ТВх - пе­ риод входных считаемых сигналов, а N - число, загруженное в счетчик. Если во время работы в счетчик будет загружена новая величина N, то это не повлияет на длительность текущей выдержки одновибратора до следующего запуска. Одновибратор в данном случае является перезапускаемым, т.е. каждый сигнал Р = 1 по переднему фронту запускает счет или перезапускает его сначала, даже если счет не завершен до конца.

Программируемый делитель частоты (режим 2). В этом режиме счет­ чик ГОТГ работает как делитель входной частоты fBx на N, где N - число, загру­ женное в счетчик. При этом из входного сигнала на выходе формируется сиг­ нал с частотой TBux/N. Вых = 1 имеет длительность (N -l)TBx, а Вых = 0 имеет длительность ТВх (один период синхронизации счетчика). Если в процессе ра­ боты счетчика осуществить его перезагрузку, то текущий период генерации частоты не изменяется, а следующий период будет определяться новым значе­ нием N. В режиме 2 сигнал Вых = 1 сохраняется до момента загрузки N, что при постоянном Р = 1 обеспечивает механизм программной синхронизации ге­ нератора частоты. С другой стороны, вход Р может быть использован для аппа­ ратной синхронизации, т.к. по сигналу Р = 0 на выходе устанавливается сигнал 1, а с переходом сигнала Р к значению 1 счет возобновляется с начального зна­ чения (см. рис. 9.3). Такая реакция ПИТ на сигнал Р, формируемый внешними схемами, позволяет синхронизировать работу МПС с внешними асинхронными событиями.

Генератор меандра (режим 3). В этом режиме ПИТ выполняет функции генератора переменной частоты со скваженностью 2. Период выходного сигна­ ла ТВых - NTBx, при этом длительность положительного и отрицательного полупериода равна TBxN/2, если N - четное число. При N нечетном положительный полупериод равен TBxN/2, а отрицательный - ТВх (N-l)/2. Перезагрузка счетчи­ ка во время счета новой величиной не оказывает влияния на текущий период, но очередной период выходного сигнала изменится. Генератор меандра не ра­ ботает при загрузке в счетчик числа N = 3.

Рис. 9.3. Временные диаграммы работы

Строб с программным запуском (режим 4). В этом режиме работы по окончании отсчета числа, загруженного в счетчик, на выходе Вых фор­ мируется сигнал 0 с длительностью, равной периоду ТВх, а затем сигнал вновь переходит в «исходное состояние» Вых = 1. Возможна перезагрузка

время счета, при этом загрузка младшего байта N не оказывает влияния на те­ кущий счет, а загрузка старшего байта N запускает новый цикл счета. По дей­ ствию сигнала Р работа ПИТ в режиме 4 аналогична его работе в режиме О, при Р=0 счет запрещен, при Р=1 счет разрешен.

Строб с аппаратным запуском (режим 5). Работа ПИТ в режиме 5 по выходному сигналу аналогична работе в режиме 4, а по действию сигнала Р - режиму 1, в котором, как и у одновибратора, запуск счета выполняется перед­ ним фронтом сигнала Р. Если счет не завершен до конца, то по переднему фронту сигнала Р счет начинается сначала. Таким образом, счетчик является перезапускаемым. Возможна перезагрузка счетчика новой величиной N во вре­ мя счета, что не влияет на длительность текущего цикла, а новая загруженная величина N будет обработана в следующем цикле счета.

Программирование таймера. Перед началом работы на этапе инициализа­ ции системы каждый ПИТ и каждый счетчик в нем необходимо настроить на требуемый режим работы и загрузить в него начальное значение. Эта процедура реализуется путем передачи соответствующих УС и чисел N в адресуемые ПИТ и счетчики по командам вывода OUT (см. рис. 9.2). Загрузка в счетчики УС (А0=1, А 1=1) может выполняться в любой последовательности, т.к. каждый счет­ чик имеет свой регистр режима, адресуемый разрядами D7, D6 в управляющем слове. Каждый адресуемый счетчик в обязательном порядке должен быть загру­ жен именно тем количеством байт, которое было задано в УС.

Чтение содержимого ПИТ. В подавляющем большинстве случаев приме­ нения ПИТ в МПС управления объектами или процессами, работающими в ре­ альном масштабе времени, с помощью ПИТ решаются задачи регистрации внешних событий, подсчета числа событий, поддержания системы астрономи­ ческого или условного времени и т. п. При этом взаимодействие ПИТ и МП не ограничивается только связью по линии прерывания (ВыхПит"^ЗПРпкп); МП должен прочитать содержимое любого счетчика и в зависимости от его значе­ ния принять те или иные решения.

Считывание текущего значения счетчика ПИТ в МП можно выполнить двумя способами. В первом способе используются стандартные команды пере­ дачи данных в МП (ввода IN или пересылки MOV в зависимости от способа раскраски адресной шины), в которых адресуется требуемый счетчик. Однако использование этого способа чтения сопряжено с тем ограничением, что на время выполнения операции считывания работу счетчика необходимо приоста­ навливать либо сигналом Р = 0, либо запретом поступления синхросигналов Вх. Для многих применений подобное ограничение является недопустимым. Схема управления вводом/выводом ПИТ имеет такие особенности, что операцию счи­ тывания необходимо всегда доводить до конца, т.е. если в УС закодировано чтение 2 байт, то нельзя, считав только младший байт, перезагружать счетчик новой величиной N. В этом случае необходимо дважды исполнять команду IN. Как следует из рис. 9.2, операцию чтения по адресу Л 1=1, А0=1 выполнить не­ возможно. Точно так же содержимое регистров приказов считать нельзя.

Второй способ считывания содержимого счетчика без прерывания про­ цесса счета (считывание «на лету») требует предварительной загрузки в регистр

режима УС с кодом 1000ХХХХ. В этом случае текущее содержимое адресуемо­ го счетчика тиражируется в специальном буферном регистре, считывание из которого не оказывает влияния на процесс счета. Данный способ считывания имеет ту особенность, что нельзя предварительно для каждого счетчика произ­ вести загрузку УС считывания «на лету». Процедура считывания «на лету» со­ стоит из трех операций: вывод OUT УС, ввод IN младшего байта, ввод IN старшего байта.

Инициализация ПИТВИ53

Пример. Запрограммировать режим 2 «Программируемый делитель часто­ ты» со следующими параметрами:

-деление входной частоты в 240 раз;

-использовать канал 0;

-режим двоичного счета;

-обращение к младшему байту;

-примем адрес канала 0 = 50Н;

-примем адрес регистра управляющего слова = 53Н.

1.Составим управляющее слово инициализации канала 2:

Составим слово инициализации регистра счета кан

десятичное число 240 равно шестнадцатиричному F0H

3. Напишем программу инициализации:

Заключение

Рассмотренные в учебном пособии вопросы будут полезны студентам раз­ личных специальностей при курсовом и дипломном проектировании и должны оказать помощь в быстром освоении основ построения микропроцессорных сис тем.

Список литературы

1.Алексеенко А.Г. Проектирование радиоэлектронной аппаратуры на микропроцессорах: учебник /А.Г. Алексеенко, А.А. Галицын, А.Д. Иванников- М.: Радио и связь, 1984.- 272 с.

2.Щелкунов Н.Н. Микропроцессорные средства и системы: учебник /

Н.Н.Щелкунов, А.П. Дианов. - М.: Радио и связь, 1989. - 288 с.

3.Каган Б.М. Основы проектирования микропроцессорных устройств ав­ томатики: учебник / Б.М. Каган, В.В. Сташин. - М.: Энергоатомиздат, 1987. - 304 с.

4.Хвощ С.Т. Микропроцессоры и микроЭВМ в системах автоматическо­ го управления: справочник / С.Т. Хвощ, Н.Н. Варлинский, Е.А. Попов. - Л.: Машиностроение, 1987. - 640 с.

5.Сташин В.В. Проектирование цифровых устройств на однокристаль­ ных микроконтроллерах: учебник / В.В. Сташин, А.В. Урусов, О.Ф. Мологонцева. - М.: Энергоатомиздат, 1990. - 224 с.

6.Пухальский Г.И. Проектирование микропроцессорных систем: учеб­

ник / Г.И. Пухальский. - СПб.: Политехника, 2001. - 544 с.

7.Корнеев В.В. Современные микропроцессоры: учебник / В.В. Корнеев, А.В. Киселев. - СПб.: БХВ-Петербург, 2003. - 440 с.

8.Кузнецов И.И. Микропроцессоры и микроЭВМ: учеб, пособие /

И.И.Кузнецов. - Пермь: Изд-во Перм. гос. техн. ун-та, 1998. - 4.1. - 70 с.

Учебное издание

Кузнецов Игорь Иванович

МИКРОПРОЦЕССОРЫ И МИКРОЭВМ. ПЕРИФЕРИЙНЫЕ УСТРОЙСТВА

Учебное пособие

Редактор и корректор Е.В. Копытова

Подписано в печать 25.12.2007. Формат 60x90/16. Уел. печ. л. 3,75. Тираж 100 экз. Заказ № 255/2007.

Издательство Пермского государственного технического университета.

Адрес: 614990, г. Пермь, Комсомольский пр. 29, к. 113. Тел. (342)219-80-33.