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.

---

Рис. 4.89. Выбор номера канала для оцифровки

Анализируя таблицу рис. 4.89, обратите внимание, что выделенные цветом разряды не оказывают влияния на номер выбранного канала, если бит MULT установлен в 1. Таким образом, при MULT = 1 измерения проводятся для последовательности из четырех каналов, если S8CM = 0. Номера каналов определяются комбинацией битов CD:CC. Если S8CM = 1, то при MULT = 1 измерения проводятся для последовательности из восьми каналов. Номера каналов определяются значением бита CD.

Если бит MULT установлен в 0, то все CD…CA определяют номер канала, для которого будут произведены четыре (при S8CM = 0) или восемь (при S8CM = 1) последовательных преобразований.

Также обратите внимание, что при S8CM:CD = 01/10b ко входу АЦП подключаются сигналы линий VHL и VRL, что позволяет измерить текущее значение опорного напряжения и тем самым повысить точность аналого-цифрового преобразования.

Перед рассмотрением следующих групп регистров специальных функций модуля ATD, проверьте степень усвоения материала в процессе ответа на следующие вопросы.

Вопросы для самопроверки

1. Какой код должен быть записан в регистр управления ATDCTL2 для того, чтобы включить модуль ATD и назначить обычный способ сброса флагов событий в модуле?

Ответ: Для включения модуля флаг ADPU должен быть установлен в 1. Этот флаг располагается в разряде 7 регистра. Для назначения обычного способа сброса флагов событий модуля следует установить бит AFFC в 0. Бит AFFC располагается в разряде 6 регистра. Поэтому в регистр управления ATDCTL2, располагающийся по адресу $0062, должен быть записан код 10000000 b или $80.

2. Запишите выражение на Си для выполнения инициализации регистра ATDCTL2 кодом предыдущего вопроса.

Ответ:

ATDCTL2 = 0x80;

3. Какой код должен быть записан в регистр управления ATDCTL5 для того, чтобы назначить для модуля режим многократного преобразования, при этом измерительная последовательность должна производить оцифровку 8 входных сигналов.

Ответ: Для организации заказанного режима следует установить бит S8CM в 1 (бит 6 регистра ATDCTL5), бит SCAN также в 1 (бит 5), бит MULT в 1 (бит 4), бит CD в 0 (бит 3), остальные биты CC, CB и CA значения не имеют.

Обобщая, в регистр управления ATDCTL5, расположенный по адресу $0065, должен быть записан код 01110000 b или $70.

4. Запишите выражение на Си для выполнения инициализации регистра ATDCTL5 кодом предыдущего вопроса.

Ответ:

ATDCTL5 = 0x70;

5. Каковы преимущества использования АЦП в режиме преобразования с 10-разрядным выходным кодом относительно 8-разрядного кода оцифровки?

Ответ: При 10-разрядном выходном коде разрешающая способность АЦП выше. Она составляет 4,88 мВ по сравнению с 19,53 мВ для 8-разрядного кода. Численные значения разрешающей способности приведены для UREF=5,0 В.

Регистр состояния ATDSTAT

Рис. 4.90. Формат регистра состояния ATDSTAT

Регистр состояния ATDSTAT — это двухбайтовый регистр, который располагается в памяти по адресам $0066 и $0067. Регистр содержит в себе группу флагов, которые отражают текущее состояние аналого-цифрового преобразования в модуле ATD. Формат регистра представлен на рис. 4.90.

Флаг SCF (Sequence Complete Flag) автоматически устанавливается в 1, если все преобразования назначенной измерительной последовательности завершены. Если модуль находится в режиме однократного преобразования, то бит SCF установится после завершения исполнения измерительной последовательности из 4 или 8 преобразований. При работе модуля в режиме многократного преобразования, бит SCF установится после завершения первой измерительной последовательности.

Бит AFFC в регистре управления ATDCTL2 определяет способ сброса всех флагов в регистре состояния, в том числе и бита SCF. Если бит AFFC установлен в 0, то бит SCF обнуляется автоматически при выполнении операции записи в регистр управления ATDCTL5 для запуска новой измерительной последовательности. Если же бит AFFC установлен в 1, то бит SCF также сбрасывается автоматически при чтении одного из регистров результата.

Биты CC2…CC1 вместе составляют трехразрядный двоичный счетчик, который показывает номер текущего аналого-цифрового преобразования и, как следствие, номер регистра результата, в который будет занесен код очередного преобразования.

Каждый из восьми флагов завершения преобразования CCF7…CCF0 соответствует одноименному регистру результата ADR7H…ADR0H (бит CCF7 регистру ADR7H, бит CCF6 регистру ADR6H и т.д.). Биты CCF7…CCF0 устанавливаются автоматически, когда в процессе выполнения измерительной последовательности произошла запись в одноименный регистр результата. Если флаг AFFC установлен в 1, то биты CCF7…CCF0 сбрасываются автоматически при чтении одноименного регистра результата. При AFFC = 0 биты CCF7…CCF0 сбрасываются при чтении регистра состояния ATDSTAT, т.е. регистра с этими битами. Биты CCF7…CCF0 предназначаются для программного опроса с целью выяснения, завершилось или нет определенное аналого-цифровое преобразование в составе измерительной последовательности.

Регистр данных порта PORTAD

Обслуживание модуля ATD — альтернативная функция линий порта AD. Линии порта AD могут использоваться не только в качестве аналоговых входов модуля ATD, но и как линии порта ввода общего назначения. Каждый порт МК обладает регистром данных. Для порта AD 8-разрядный регистр данных PORTAD располагается в памяти по адресу $006F, формат этого регистра приведен на рис. 4.91. При выполнении операции чтения регистра данных порта логические сигналы на линиях AN7/PAD7…AN0/PAD0 отображаются в соответствующих разрядах регистра PORTAD.

Рис. 4.91. Формат регистра данных порта PORTAD

Регистры результата ADR0H…ADR7H

После завершения каждого преобразования в составе измерительной последовательности результат преобразования помещается в один из восьми регистров результата ADR0H…ADR7H. Номер регистра определяется режимом работы модуля ATD и разрядами CD…CA регистра управления ATDCTL5 (рис. 4.89). Регистры результата ADR0H…ADR7H восьмиразрядные, в памяти располагаются по адресам $0070…$007E. Формат регистров ADR0H…ADR7H приведен на рис. 4.92.

Рис. 4.92. Формат регистров результата модуля ATD

В регистрах ADR0H…ADR7H результат аналого-цифрового преобразования представляется в прямом коде без знака. Диапазон возможных значений кодов — 0…255. Для представления результата в абсолютных единицах необходимо код результата разделить на число единиц полной шкалы, а затем умножить на напряжение полной шкалы:

UIZM = KIZM/256×UREF

Вопросы для самопроверки

1. Код измеренного напряжения на выходе 8-разрядного АЦП равен 10001010b. Потенциалы на входах опорных напряжений АЦП составляют URH=5,0 В и URL=0 В. Каково значение измеренного напряжения в Вольтах?

Ответ: Десятичный эквивалент двоичного кода 10001010b равен 138. Поэтому измеренное напряжение равно:

UIZM = KIZM/256×UREF = (138/256) (5,0 – 0) = 2,69 В

Тестовый регистр ATDTEST

Двухбайтовый регистр ATDTEST располагается в памяти по адресам $0068 и $0069. Доступ к этому регистру возможен только в специальном режиме работы МК. В обычном пользовательском режиме работы этот регистр для чтения и для записи недоступен.

4.22.3. Пример программирования модуля ATD

Для того чтобы воспользоваться модулем аналого-цифрового преобразования ATD для измерения уровня напряжения на нескольких аналоговых входах МК, необходимо выполнить следующие действия:

• Подключить источники стабилизированного напряжения ко входам опорного напряжения VRF и VRL. Необходимо помнить, что напряжение на входе высокого уровня опорного напряжения VRF не должно превышать 5,0 В, а на входе низкого уровня VRL напряжение должно быть не менее 0 В. Кроме того, разность напряжений на входах VRF и VRL, равная напряжению полной шкалы АЦП UREF = URH–URL, не должна быть менее 2,5 В;

• Подключить источники измеряемых аналоговых сигналов ко входам AN0…AN7. Напряжение измеряемых сигналов должно находиться в диапазоне 0 В = USS≤UIZM≤UDD=5,0 В;

• Осуществить внутреннюю коммутацию напряжения питания к модулю ATD. Для этого записать 1 в бит ADPU регистра управления ATDCTL2. Адрес регистра — $0062;

• Выдержать паузу в 100 мкс для завершения переходных процессов в модуле ATD. В рассматриваемом ниже программном фрагменте мы покажем, как организовать такую задержку;

• Назначить режим работы модуля ATD посредством записи необходимых слов инициализации в управляющие регистры модуля;