Microcontrolere

Microcontrolerul 8051 - INTEL

Partile componente:

UAL de 8 biti.

ROM de 4 kB.

RAM de 128B.

4 porturi de I/O de 8 biti, notate cu P₀, P₁, P₂, P₃.

Un port serial duplex.

2 numaratoare/ temporizatoare de 16 biti.

Logica de control intreruperi cu 5 surse.

Oscilator de tact cu cristal de cuart cu f₀=12MHz.

Poate adresa memoriile ROM si RAM externe de 64kB.

Registrele interne:

Sunt registre cu functii speciale, adresabile direct in spatiul 80h÷FFh.

Aceste registre cu functii speciale sunt :

ACC - acumulatorul de 8 biti.

B - registrul de uz general.

DPTR - indicator de date de 16 biti.

SP - indicator de stiva de 8 biti.

PSW - registrul de stare al programului de 8 biti.

Structura registrului PSW

7 6 5 4 3 2 1 0

C = Carrry - indicatorul de transport.

AC = indicatorul de transport auxiliar.

FO = indicatorul de uz general.

RS1 si RS0 = 2 biti pentru selectarea registrelor R₀÷R₇.

OV = depasire.

P = indicator de paritate - indica suma modulo 2 a bitilor din registru acumulator.

Exemple:

10110010 →P=1 (suma elementelor 1 este para (numarate 4 elem.)).

10110000→P=0 (3 elemente de 1)

Memoria de date (RAM) - interna

Are 128B adresabili direct si indirect in spatiul 00h÷7Fh.

RS - registre speciale.

Adresele registrelor R₀÷R₇ se stabilesc cu bitii RS1 si RS0 din PSW astfel:

Zona de memorie 20h÷2Fh este o zona de memorie adresabila la nivel de bit.

Specific acestui μC. este suprapunerea spatiilor de adresa pentru memoriile ROM si RAM interne si externe.

Functionarea sincronizata a μC.

μC. are un generator de tact dat de un oscilator cu cristal de cuart pe frecventa:

f₀ = 12MHz (tipic)

Functionarea sincronizata pentru executia instructiunilor se desfasoara in:

Faze

Stari

T0

Cicluri masina

1 faza (P) = T₀

1 stare (S) = 2T₀   

1 ciclu masina = 12T_o

exemplu: f = 12MHz => T₀ =

=>1CM = 12·T₀ =12·=1μs

Executia unei instructiuni are loc in 1 sau 2 cicluri masina - in functie de tipul instructiunii pentru majoritatea instructiunilor cu exceptia a 2 instructiuni: multiplicare (MUL) si divizare (DIV) care sunt executate in 4 cicli masina.

μC. poate accesa 64kB de mwmorie ROM si 64kB de RAM, pe magistrala de adresare de 16 biti comuna. Cele 2 memorii trebuiesc selectate (validate) separat. In acest scop μC. genereaza 3 semnale:

- pentru ROM (la ).

- pentru RAM (la ).

- pentru RAM (la ).

Transferul unei adrese de la μC. la memoriile eterne se face prin porturile:

P0 - pentru octetul cel mai putin semnificativ.

P2 - pentru octetul cel mai semnificativ.

Transferul unui octet de date se face prin liniile portului P₀. Acest port este deci folosit atat pentru adese cat si pentru date. Rezulta necesitatea memorarii temporare intr-un registru extern a octetului mai putin semnificativ al adresei, pe durata transferului datei. Semnalul de validare este generat de μC. la pinul ALE. Registrul este numit registrul STB - registrul octetului de transfer.

Circuitele de numarare / temporizare

Nu are WDT.

Are 2 circuite de numarare / temporizare notate cu N/T₀, N/T₁ sunt de 16 biti, fiecare continand cate 2 registre de 8 biti: TH0, TL0 si    TH1, TL1. (H=high, L=low).

Functia de temporizare: - se realizeaza prin numarare de impulsuri cu frecventa f₀/12 =1MHz (sau 1μs).

Functia de numarare: - se realizeaza prin numararea fronturilor de cadere ale semnalului aplicat pe intrare T_i , unde i =0,1.

Frecventa maxima a semnalului pe T_i este de la 500kHz la f₀=12MHz.

Pentru controlul functionarii se utilizeaza registrele TMOD si TCON.

Durata temporizarii

Unde: f₀=frecventa oscilatorului

(THi) = continutul registrului Thi

Portul serial

Comunicatia serie asincrona se realizeaza cu o frecventa f_c programabila pentru oscilatorul de la emisie si cel de receptie.

P3.1 = TXD,    P3.0 = RXD

μC. contine 2 registre SBUF, unul pentru emisie si unul pentru receptie.

Operatiile de asamblare a unui octet nou si de citire a celui precedent se pot desfasura in paralel.

Daca citirea octetului precedent nu se realizeaza inainte de terminarea asamblarii noului octet, rezulta pierderea unui octet !

Modul de lucru al portului serial (sunt 4 moduri) se poate stabili prin programarea bitilor SM0 si SM1 din registrul SCON.

Modul 0 - comunicatie semiduplex - RXD utilizata alternativ pentru receptie si transmisie.

Modurile 1, 2, 3 - comunicatii duplex.

Frecventa de comunicatie se determina cu formula:

Pentru modurile 1 si 3 (SM1):

modul de calcul a valorii registrului TH1

Pentru modul 2 (SM0=1, SM1=0):

Functionarea cu intreruperi

5 surse de cereri de intrerupere:

2 externe: prin pinii P3.2(), P3.3()

3 interne: N/T₀, N/T₁, portul serial.

Sistemul se prioritati pentru deservirea prin intreruperi a surselor cuprinde 2 niveluri de prioritate prin programarea bitilor registrului de control