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.

---

Как было отмечено выше, сброс счетчика временной базы крайне нежелателен, поскольку он нарушает естественный порядок счета и может привести к ошибкам в работе подсистем входного захвата или выходного сравнения IC/OC, которые в момент сброса реализуют предназначенные им функции с использованием изменяющегося кода счетчика временной базы. Однако если сброс все таки необходим, то его можно реализовать следующим образом:

• Установить в 1 бит разрешения сброса счетчика TCRE (бит 3) в регистре управления TMSK2;

• Установить в $0000 регистр данных канала 7 модуля таймера. Комбинация этих двух состояний будет удерживать счетчик временной базы в нулевом состоянии.

Вопросы для самопроверки

1. Какова частота тактирования МК на отладочной плате MC68HC912B32EVB?

Ответ: Микроконтроллер B32, установленный на плате MC68HC912B32EVB тактируется от кварцевого резонатора с частотой 16 МГц. Эта частота делится внутренними средствами МК на 2, поэтому частота межмодульных магистралей составляет 8 МГц.

2. С какой целью Вам может понадобиться тактировать МК на с иной, отличной от  fBUS = 8 МГц частотой?

Ответ: Энергия потребления МК в процессе работы пропорциональна частоте тактирования. Поэтому снижение частоты тактирования целесообразно с точки зрения уменьшения энергетических потерь. Ряд применений, связанных с электромеханическими нагрузками, не требует предельного быстродействия МК, поэтому частота тактирования может быть снижена.

3. Подсистема входного захвата зафиксировала два различных события в моменты времени, соответствующие кодам $0105 и $EC20 счетчика временной базы. Чему равен интервал времени между этими событиями? Интервал следует указать в единицах счета счетчика, число должно быть представлено в десятичном коде.

Ответ: $EC20 – $0105 = $EB1B = 60187 тактов счетчика

4. Если в предыдущем примере частота на входе программируемого делителя составляет 2 МГц, и биты PR2…PR0 регистра TMSK2 установлены в 000, то каков интервал времени между событиями в мс?

Ответ: Интервал составляет: 60187 1/(2МГц) = 30093,5 мс.

5. Повторите расчет предыдущего вопроса, но при измененных значениях битов PR2…PR0 = 100.

Ответ: В предыдущем случае коэффициент деления программируемого делителя был равен 1. При указанных в данном примере значениях битов PR2…PR0 коэффициент деления составляет 16. Следовательно, интервал времени между событиями составит 30093,5 мс × 16 = 481496 мс.

6. Назовите три основных режима работы модуля таймера TIM?

Ответ: режим входного захвата IC, режим выходного сравнения OC и режим счетчика внешних событий PA.

7. Почему необходимо следить за флагом переполнения счетчика временной базы?

Ответ: При использовании модуля таймера для измерения временных интервалов необходимо знать, сколько раз в процессе измерения переполнился счетчик. В противном случае подсчитанный код будет неверным.

8. Почему разработчик должен быть крайне осторожен при обнулении счетчика временной базы таймера?

Ответ: Сама по себе операция обнуления не представляет сложности. Однако к работающему счетчику временной базы могут быть «привязаны» другие каналы IC/OC. И изменение естественного порядка счета счетчика может привести к неправильной работе этих каналов. Поскольку каналов в модуле таймера восемь, то достаточно трудно предугадать все возможные комбинации их функционирования в реальной задаче. Поэтому во избежание сбоев в работе целесообразно отказаться от обнуления счетчика временной базы.

4.14.3. Регистры для управления счетчиком временной базы

В данном параграфе мы рассмотрим регистры специальных функций модуля таймера, которые используются для управления и определения текущего состояния счетчика временной базы.

Регистр управления модулем таймера

Регистр управления модулем таймера TSCR (Timer System Control Register) располагается в памяти МК по адресу $0086. Формат регистра представлен на рис. 4.30. Старший бит регистра TEN разрешает (при TEN=1) или запрещает (при TEN=0) функционирование модуля таймера. Этот бит используется разработчиками для включения или отключения модуля таймера в процессе работы устройства. Отключение модуля полезно с точки зрения снижения потребления энергии, если функции таймера не используются в алгоритме управления. Обратите внимание, что после сброса МК модуль таймера выключен, т.к. бит TEN автоматически устанавливается в 0 в состоянии сброса МК.

Рис. 4.30. Формат регистра TCSR

Бит TFFCA управляет механизмом сброса флагов событий модуля таймера. К этим флагам относятся флаг переполнения таймера TOF, флаги событий в каналах захвата/сравнения IC/OC и флаг переполнения счетчика внешних событий. Если бит TFFCA установлен в 0, то для сброса перечисленных флагов следует использовать обычную процедуру, когда в бит установленного флага под управлением программы записывается 1 (см. раздел 4.14.2, флаг переполнения счетчика). Попытка записи 0 в бит установленного флага оставит флаг без изменения. Если бит TFFCA установлен в 1, то вводится в действие дополнительный механизм сброса рассматриваемых флагов событий:

• Флаг переполнения счетчика временной базы TOF в регистре TFLG2 будет сброшен автоматически при выполнении операции чтения регистра текущего кода счетчика TCNT;

• Флаг события канала захвата/сравнения CnF (n — номер канала) в регистре TFLG1 будет сброшен автоматически при выполнении операции чтения или записи в регистр данных этого канала;

• Флаги PAONF и PAIF счетчика внешних событий в регистре PAFLG будут сброшены автоматически при чтении или записи в регистр PACNT.

Приведенный ниже программный фрагмент демонстрирует код для разрешения работы модуля таймера.

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

/* MAIN PROGRAMM                                                   */

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

#include <912b32.h>

void main(void) {

 unsigned char TSCR_MASK = 0x80; /*разрешение работы модуля таймера*/

 TSCR = TSCR_MASK;

}

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

Регистр счетчика временной базы

Если работа модуля таймера разрешена, то счетчик временной базы изменяет свое состояние в порядке естественного счета. Число разрядов счетчика временной базы равно 16, поэтому коэффициент счета счетчика составляет 216. Изменение коэффициента счета не предусмотрено. Счетчик временной базы не возможно остановить, однако его состояние в любой момент времени может быть считано под управлением программы из регистра текущего состояния TCNT (Timer CouNTer register). Регистр TCNT — 16 разрядный, в памяти МК он занимает две ячейки. По адресу $0084 располагается старший байт регистра TCNTH, по адресу $0085 — младший байт регистра TCNTL. Формат регистра представлен на рис. 4.31.

Рис. 4.31. Формат регистра TCNT

Считывание регистра текущего состояния счетчика временной базы следует производить только в 16 разрядном формате, поскольку побайтное чтение может дать неверный результат. Дело в том, что счетчик временной базы может тактироваться максимальной частотой, которая равна fBUS. Каждая операция чтения занимает несколько тактов fBUS, следовательно, две последовательных операции чтения приведут к тому, что старший и младший байты счетчика будут считаны при разных состояниях этого счетчика и вместе составят неверное его состояние (если режим «чтение на лету» не задействован). Приведенный ниже программный фрагмент демонстрирует, как правильно считать состояние счетчика с использованием двухбайтовых переменных.

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

/* MAIN PROGRAMM                                   */

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

#include<912b32.h>

void main(void) {

 unsigned int start_time; /*время начала процесса*/

 unsigned int stop_time; /*время окончания процесса*/

 start_time=TCNT;

 stop_time=TCNT;

}

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

Регистр масок таймера 2

Регистр масок таймера TMSK2 (Timer MaSK register 2) располагается в памяти МК по адресу $008D. Формат регистра представлен на рис. 4.32. В данном параграфе мы рассмотрим лишь некоторые биты этого регистра. Бит TCRE разрешает сброс счетчика временной базы таймера (см. раздел 4.14.2, сброс счетчика временной базы). Биты PR2:PR1:PR0 устанавливают коэффициент деления программируемого делителя на входе счетчика временной базы в соответствие с табл. рис. 4.28. Обратите внимание, что минимальный коэффициент деления равен 1, т.е. максимальная частота тактирования счетчика равна fBUS. Максимальный коэффициент деления составляет 32. Биты PUPT и TDRB предназначены для управления схемотехникой входных и выходных буферов линий порта PORT T.