Стивен Барретт - Встраиваемые системы. Проектирование приложений на микроконтроллерах семейства 68HC12/HCS12 с применением языка С

• Название: Встраиваемые системы. Проектирование приложений на микроконтроллерах семейства 68HC12/HCS12 с применением языка С
• Автор: Стивен Барретт
• Издательство: Издательский дом «ДМК-пресс»
• Жанр: Программирование
• Год: 2007
• ISBN: 5-9706-0034-2

В книге последовательно рассматриваются все этапы создания встраиваемых систем на микроконтроллерах с применением современных технологий проектирования. Задумав эту книгу, авторы поставили перед собой задачу научить читателя искусству создания реальных устройств управления на однокристальных микроконтроллерах.

Издание содержит материал, охватывающий все вопросы проектирования, включает множество заданий для самостоятельной работы, примеры программирования, примеры аппаратных решений и эксперименты по исследованию работы различных подсистем микроконтроллеров.

Данная книга является прекрасным учебным пособием для студентов старших курсов технических университетов, которые предполагают связать свою профессиональную деятельность с проектированием и внедрением встраиваемых микропроцессорных систем. Книга также будет полезна разработчикам радиоэлектронной аппаратуры на микроконтроллерах.

---

Регистр ATDCTL2, расположенный в памяти МК по адресу 0x0062, управляет работой модуля аналого-цифрового преобразователя ATD. Бит 7 этого регистра разрешает (1) или запрещает (0) работу модуля. Этот бит, обозначенный в техническом описании как ATPU (ATD Powerup Bit), устанавливается в 0 в состоянии сброса МК. Для включения модуля ATD в работу необходимо программно установить этот бит в 1. На языке Ассемблера это действие может быть произведено следующим фрагментом программы:

;

;MAIN PROGRAMM

;

ATDCTL2 EQU  $0062    ;определить адрес регистра в МК

ATD_INI EQU  $80      ;определить значение слова

                      ;инициализации для включения АЦП

        LDAA #ATD_INI ;загрузить слово инициализации в ACC

        STAA ATDCTL2  ;записать значение инициализации в

                      ;регистр управления АЦП

                      ;

Первые две строки программы содержат директивы присвоения EQU языка Ассемблер, которые информируют программу о том, что вместо имени ATDCTL2 в кодах программы следует использовать значение $0062, а вместо ATD_INI — $80 или 10000000 в двоичном коде. Команда LDAA использует непосредственную адресацию, в результате ее выполнения число $80 загрузится в аккумулятор ACC. Команда STAA с прямой адресацией пересылает содержимое ACC в ячейку с адресом ATDCTL2. В результате, код в регистре управления ATDCTL2 будет равен 10000000, т.е. установленный в 1 бит 7 вызовет включение модуля АЦП. На языке Си аналогичное действие выполняет следующий программный фрагмент:

/*--------------------------*/

/*MAIN PROGRAMM             */

/*--------------------------*/

#include <912b32.h>

void main(void) {

 unsigned char ATD_INI = 0x80;

 ATDCTL2 = ATD_INI;

}

/*---------------------------*/

Как видите, Вам не пришлось указывать в программе физический адрес регистра ATDCTL2, т.к. он уже определен в заголовочном файле 912b32.h.

4.5.1. Виртуальный адрес блока регистров

Все регистры специальных функций МК семейства 68HC12/HCS12 объединены в блок, который занимает 512 ячеек памяти в адресном пространстве МК. Регистры располагаются в памяти, начиная с некоторого начального адреса, который принято в программном коде обозначать как IO_BASE. Адреса регистров следуют последовательно друг за другом, поэтому адрес каждого регистра можно представить, как (IO_BASE + код смещения). Численное значение кода смещения каждого регистра определено в карте памяти конкретной модели МК в составе семейства 68HC12/HCS12 и может быть получено из технического описания этого МК. Так в примере предыдущего параграфа код смещения регистра ATDCTL2 в составе МК B32 был равен $0062.

После выхода МК из состояния сброса блок регистров специальных функций располагается в адресном пространстве МК, начиная с адреса IO_BASE = $0000. Такое расположение блока наиболее часто сохраняется при использовании МК семейства 68HC12/HCS12 в однокристальном режиме работы, поскольку для обращения к регистрам могут быть использованы команды с прямой адресацией, которые имеют двухбайтовый формат и экономно расходуют память программ МК. Однако аппаратные средства МК семейства 68HC12/HCS12 позволяют переопределить значение базового адреса блока регистров IO_BASE = $0000 на любое другое кратное 2 Кб в пределах адресного пространства в 64Кб. Для этого достаточно записать соответствующее значение в один из регистров специальных функций МК с именем INITRG. После изменения базового адреса блок регистров будет «располагаться» в первых 512 ячейках выбранной области памяти объемом 2 Кб. Причем порядок расположения регистров, а значит и значения кодов смещения, в пределах этой области памяти останутся неизменными. Так если блок регистров назначен в область памяти с базовым адресом $1000, то регистр ATDCTL2 будет иметь новый виртуальный (т.е. кажущийся) адрес, равный $1000 + $0062. Заметим, что при использовании виртуальной адресации регистров программисту придется только переопределить базовый адрес IO_BASE, в то время как указанные в заголовочном файле коды смещения останутся прежними.

Зачем нужна система виртуальной адресации? Дело в том, что при работе МК в одном из расширенных режимов расположение блока регистров с адреса $0000 может вызвать неудобства при проектировании схемы подключения внешней памяти. А изменение базового адреса значительно упростит эту схемотехнику.

4.6. Порты ввода/вывода

Все МК семейства 68HC12 имеют некоторое количество линий ввода/вывода данных. Линии объединены в 8 разрядные параллельные порты данных: Port A, Port B, Port E, PORT AD и т.д.

За редким исключением, все линии ввода/вывода двунаправленные. Направление передачи линий ввода/вывода настраивается программно путем записи управляющего слова в регистр направления передачи соответствующего порта. Возможно изменение направления передачи в ходе выполнения программы посредством перепрограммирования этих регистров. Сигнал сброса устанавливает все двунаправленные линии в режим ввода. Следует особо подчеркнуть, что направление передачи каждой линии может быть выбрано разработчиком произвольно, независимо от других линий, принадлежащих к одному и тому же порту ввода/вывода. Исключение составляют лишь линии однонаправленной передачи, которые изначально специализированы на ввод или на вывод (см. 4.6.1).

Часть линий ввода/вывода имеют так называемую альтернативную функцию, т.е. обеспечивают связь встроенных периферийных модулей МК с «внешним миром». Так линии порта PORT AD используются для подключения к встроенному АЦП измеряемых напряжений, линии порта PORT S служат входами и выходами контроллеров последовательного обмена. Если соответствующий периферийный модуль МК не используется, то его выводы можно задействовать как обычные линии ввода/вывода.

Если линии порта двунаправленные, то для его обслуживания такого порта предусмотрены два типа регистров:

PORTx — регистр данных порта x, где x — имя порта ввода/вывода;

DDRx — регистр направления передачи порта x.

Например, порт PORT A обслуживается регистрами PORTA и DDRA, а порт PORT B — регистрами PORTB и DDRB.

Если порт имеет схемотехнику с программно подключаемым «подтягивающим» резистором (R pull up), то для обслуживания такого порта предусмотрен дополнительный регистр входного сопротивления порта.

Ниже приведен фрагмент текста программы, которая конфигурирует PORT T для вывода данных, а затем записывает в порт число $62. Для того, чтобы все линии порта PORT T стали линиями вывода, необходимо записать в регистр направления передачи DDRT код $FF.

/*----------------------------------------------*/

/* МAIN PROGRAМ:                                */

/*                                              */

/*подключаемые файлы*/

#include <912b32.h>

void main{void) {

 unsigned char DDRT_INI = 0xFF;

 DDRT = DDRT_INI; //установить порт PORT T на вывод

 PORTT = 0x62;

}

/*                                              */

4.6.1. Спецификация портов ввода/вывода

Подсистема параллельного ввода/вывода МК B32 состоит из 8 портов, причем линии многих портов обладают альтернативной функцией. Мы рассмотрим эти порты в порядке их расположения на рис. 4.1. по часовой стрелке.

• PORT A. В однокристальном режиме работы — 8-разрядный порт ввода/вывода общего назначения. Направление передачи каждой линии порта определяется соответствующим битом регистра DDRA. В расширенном режиме работы на линиях порта формируются сигналы старшего байта мультиплексированной магистрали адрес/данные ADDR15–8/DATA15–8. В расширенном режиме с 8 разрядной шиной линии порта представляют собой мультиплексированную магистраль ADDR15–8/DATA7–0.

• PORT B. В однокристальном режиме работы — 8-разрядный порт ввода/вывода общего назначения. Направление передачи каждой линии порта определяется соответствующим битом регистра DDRB. В расширенном режиме работы на линиях порта формируются сигналы младшего байта мультиплексированной магистрали адрес/данные ADDR7–0/DATA7–0. В расширенном режиме с 8-разрядной шиной линии порта представляют собой немультиплексированную магистраль ADDR7-0.

• PORT E. 8-разрядный порт ввода/вывода общего назначения. Две линии порта PE0 и PE1 — однонаправленные и работают только на ввод. Остальные линии порта — двунаправленные, направление передачи линий PE2–PE7 определяется соответствующими битами регистра DDRE. Все линии порта имеют альтернативную функцию. Линии PE1 и PE0 могут использоваться как входы внешних прерываний   и . Остальные линии служат для задания режимов работы МК (MOD A и MOD B) и в качестве сигналов управления внешней шиной при работе МК в расширенном режиме.