Программируемый аппаратный модулятор

 

Программируемый аппаратный модулятор входит в состав периферийных устройств микроконтроллера тина t28.

Программируемый аппаратный модулятор включен между выходом Разряда PORTA.2 регистра PORTA (№ $1В) и внешним выводом РА2 порта РА. Вывод РА2 работает только в режиме выхода. Состояние разряда РА2НС регистра управления PACR (№ S1A) определяет в данном случае не направление передачи бита, а нагрузочную способность выхода. При РА2НС = 0 ток IоL может иметь величину до 15 мА (при Fcc = l,8 В), При РА2НС = 1 он может быть увеличен до 25 мА (при Vcc = l,8 В).

В состав модулятора входит регистр управления MODCR (№ $02), с помощью которого задаются длительность импульса и скважность импульсного сигнала на выходе РА2. Работа модулятора связана с работой таймера-счетчика Т/СО типа А, который у микроконтроллера типа t28 имеет некоторые особенности.

Управляющая импульсная последовательность с заданными параметрами формируется в пересчетной схеме модулятора (ПСМ), на один из входов которой поступает тактовый сигнал микроконтроллера (СК).

Длительность интервала, в течение которого сигнал на выходе РА2 имеет низкий уровень, определяется по формуле:

 

 

где (ONTIM) - число, код которого записан в разрядах ONTIM4 - ONTIM0 регистра MODCR; FCK ~ тактовая частота микроконтроллера.

где (ONTIM) - число, код которого записан в разрядах ONTIM4 - ONTIM0 регистра MODCR; FCK ~ тактовая частота микроконтроллера.

работа периферийных устройств

Скважность сигнала DC, определяемая по формуле

 

 

где Т - период следования импульсов, задается кодом, записанным в разрядах MCONF2-MCONF0 регистра MODCR в соответствии с табл. 20. В таблице указаны также состояние разряда PORTA2 регистра PORTA, период следования импульсов Т и состояние выхода РА2 (L - низкий уровень, Н - высокий уровень, ИМП - импульсная последовательность)

 

Таблица 20

MCONF2 - 0	PORTA2	DC	T	PA2
000	0	100%	-	L
001	0	50%	2 TON	имп.
010	0	33%	3 TON	имп.
011	0	25%	4 TON	имп.
100	0	67%	3 TON	имп.
101	0	75%	4 TON	имп.
110	0	-	-	?
111	0	50%	2/FCK	имп.
XXX	1	0%	-	Н
- TON = 1/FCK

 

Выходной сигнал с заданной с использованием разряда РА2НС регистра PACR допустимой величиной тока нагрузки формируется на выходе управляющей схемы модулятора (УСМ).

В таймере-счетчике Т/СО пересчетная схема ПС делит частоту тактового сигнала на 64, 256 и 1024. Сигнал с трех выходов пересчетной системы поступает в схему управления СУ1, в которую также поступают сигнал с вывода ТО, тактовый сигнал микроконтроллера и сигнал с дополнительного выхода пересчетной схемы модулятора.

Схема управления СУ1 в зависимости от комбинации состояний Разрядов CS00-CS02 регистра TCCR0 (№ $ 04) передает один из сиг-Налов на счетный вход базового счетчика TCNT0 (№ $03) в соответствии с табл.21.

При переполнении базового счетчика устанавливается в единичное состояние разряд TOV0 регистра IFR (№ $05) и при единичном состоянии разряда TOIE0 регистра ICR (№ $06) в блок прерываний Поступает запрос прерывания Т/СО OVF.

Кроме того, сигнал переполнения поступает в схему управления СУ2, которая в зависимости от комбинации состояний разрядов ООМОО и ООМ01 регистра TCCRO изменяет состояние разряда PORT2 регистра PORTA в соответствии с табл.22.

 

Таблица 21

CS02	CS01	CS00	Сигнал
0	0	0	нет
0	0	1	СК
0	1	0	пcм
0	1	1	СК/64
1	0	0	СК/256
1	0	1	СК/1024
1	1	0	отрицательный фронт на ТО
1	1	1	положительный фронт на ТО

 

Таблица 22

ООМ01	ООМОО	(PORTA2)
0	0	не изменяется
0	1	изменяется
1	0	0
1	1

 

При установке в единичное состояние разряда FOV0 регистра TCCRO сбрасывается в пулевое состояние базовый счетчик TCNT0 и поступает сигнал переполнения в схему СУ2.

Запрос прерывания Т/СО OVF при этом не формируется. Разряд FOV0 сбрасывается в нулевое состояние аппаратно.

Блок прерываний

 

Блок прерывании принимает запросы прерывания и организует переход к выполнению определенной прерывающей программы. Запросы прерывания поступают из внешних источников и из источников, расположенных в различных устройствах микроконтроллера.

В качестве входов для приема запросов из внешних источников используются выводы параллельных портов ввода-вывода, для которых эта функция является альтернативной. При выполнении альтернативной функции вывод порта имеет альтернативное имя INTx (х = 0, 1,..., 7).

Запрос прерывания из внешнего источника может быть представлен низким уровнем сигнала (L), переходом от высокого уровня к низкому (HL), переходом от низкого уровня к высокому (LH) или переходом любого направления (LH/HL). Выбор способа представления определяется комбинацией состоянии разрядов ISCxO и ISCxl в регистре MCUCR (№ $D5), в микроконтроллере типа ml03 - в регистре EICR (№ $ЗА).

В табл.23 указаны способы представления запроса прерывания при разных комбинациях состояний названных разрядов.

 

Таблица 23

ISCX1	ISCX0	Способ
0	0	L
0	1	LH/HL
1	0	HL
1	1	LH

 

В микроконтроллерах серии ATtiny в качестве запроса прерывания могут использоваться любые изменения значения сигнала (для микроконтроллеров типа t1l, t12, t15) или низкий уровень сигнала (для микроконтроллера типа г28) на любом выводе порта РВ. Запрос прерывания, формируемый при этом, имеет имя I/O PINS, а в микроконтроллере типа t28 - LLI PINS.

В табл.24 указаны выводы параллельных портов, выполняющие альтернативную функцию приема запроса прерывания из внешнего источника, и отмечены особенности представления запроса прерывания у микроконтроллеров разных типов.

Любой запрос прерывания поступает в блок прерываний, если прерывания в микроконтроллере разрешены (I = SREG.7 = 1) и разрешено прерывание по данному запросу. Прерывание по отдельному запросу разрешено, если в единичном состоянии находится маскирующий разряд (MASK) для данного запроса прерывания, расположенный в одном из регистров ввода-вывода.

При появлении запроса прерывания устанавливается в единичное состояние флажковый разряд (FLAG) для данного запроса прерывания, расположенный в одном из регистров ввода-вывода. Состояние флажкового разряда опрашивается аппаратно и, кроме того, может быть опрошено программными средствами.

В табл.25 указаны устройства, в которых расположены источники запросов прерывания, приведены в виде дроби имена маскирующих и флажковых разрядов (в числителе) и регистров ввода-вывода, в которых они расположены, (в знаменателе) у микроконтроллеров разных типов.

 

Таблица 24

Тип МК	INTO		INT1	I/O PINS
t11, t12	PB1			PBO-PB5 (2)
t15	PB2			PBO-PB5 (2)
2323, 2343	PB1 (1)
1200	PD2 (1)
2313	PD2 (1)		PD3 (1)
t28	PB3		PB4	PBO-PB7 (3)
4433	PD2		PD3
8515	PD2 (1)		PD3 (1)
8535	PD2 (1)		PD3 (1)
m163	PD2		PD3
m103		INTO-INT3		INT4-INT7
		PDO-PD3 (3)		PE4 - PE7 (1)
(1) - кроме LH/HL, (2) - только LH/HL, (3) - только L

 

Таблица 25

Устройство	Запрос прерывания	MASK	FLAG
CPU, WDT	RESET
Внешние	INT0 INT1	INT0/GIMSK INT1/GIMSK	INTF0/GIFR INTF1/GIFR
	INT0 - INT3 INT4 - INT7	INT0 - INT3/EIMSK INT4 - INT7/EIMSK	INTF4 - INTF7/EIFR
	I/O PINS LLI PINS	PCIE/GIMSK LLIE/ICR	PCIF/GIFR
T/C2	T/C2 COMP T/C2 OVF	OCIE2/TIMSK TOIE2/TIMSK	OCF2/TIFR TOV2/TIFR
T/C1	T/C1 CAPT T/C1 COMPA T/C1 COMP B T/C1 OVF	TICIE1/TIMSK OCIE1A/ TIMSK* OCIE1B/ TIMSK TOIE1/ TIMSK	ICF1/TIFR OCF1A/TIFR* OCF1B/TIFR TOV1/TIFR
T/C0	T/C0 COMP T/C0 OVF	OCIE0/TIMSK TOIE0/TIMSK	OCF0/TIFR TOV0/TIFR
SPI	SPI STC	SPIE/SPCR	SPIF/SPSR
UART	UART RXC UART UDRE UART TXC	RXCIE/UCR** UDRIE/UCR	RXC/USR** UDRE/USR
ADC	ADC CC	ADIE/ADCSR	ADIF/ADCSR
EEPROM	EE RDY	EERIE/EECR
AC	ANA COMP	ACIE/ACSR	ACI/ACSR
TWSI	TWSI	TWIE/TWCR	TWINT/TWCR
* - у МК типа 4433 OCIE1 и OCF1 * - у МК типа 163 UCR = UCSRB USR = UCSRA

 

При поступлении запроса блок прерываний организует аппаратный безусловный переход к выполнению команды, адрес которой (вектор прерывания) однозначно связан с именем запроса прерывания. По этому адресу в микроконтроллерах серий ATtiny и АТ90 должна быть записана команда безусловного перехода с мнемокодом RJMP k (№ 85), машинный код который имеет формат "слово", а в микроконтроллерах серии ATmega может быть записана команда безусловного перехода с мнемокодом JMP, и машинный код которой имеет формат "два слова". По этой команде выполняется программный безусловный переход к первой команде соответствующей прерывающей программы, которая может быть расположена в любом месте в Flash ROM.

При одновременном поступлении в блок прерываний нескольких запросов в блоке выделяется запрос с наиболее высоким приоритетом среди всех поступивших и выполняется переход по адресу, соответствующему этому запросу.

В табл.26 и 27 указаны в шестнадцатеричном коде адреса (векторы прерывания), по которым совершается аппаратный переход у микроконтроллеров разных типов. Высший приоритет имеет запрос прерывания RESET. Приоритет других запросов убывает в порядке увеличения адреса, по которому совершается переход. У микроконтроллеров разных типов запросам прерывания с одинаковым именем соответствуют разные векторы перехода.

 

Таблица 26

 

Запрос прерывания			Тип	MK
	t11	t12	t15	2323	2343	1200
RESET	000	000	000	000	000	000
INTO	001	001	001	001	001	001
I/O PINS	002	002	002
T/C1 COMP			003
T/C1 OVF			004
T/CO OVF	003	003	005	002	002	002
EERDY		004	006
ANA COMP	004	005	007			003
ADCCC			008

 

При переходе к выполнению прерывающей программы разряд 1 в регистре SREG аппаратно сбрасывается в нулевое состояние и прерывания по всем запросам оказываются запрещенными. Разряд I устанавливается в единичное состояние при выполнении команды возврата из прерывающей программы с мнемокодом RETI (№ 90). Разряд I может быть установлен в единичное состояние программно по команде SEI в прерывающей программе. Программа, которая выполняется при пуске микроконтроллера и по запросу RESET, не содержит команды RETI и для выполнения прерываний должна содержать команду SEI.

Прерывание по запросу RESET выполняется вне зависимости от состояния разряда I в регистре SREG. Опрос состояния входов блока прерываний выполняется в каждом такте. При обнаружении запроса код из счетчика команд заносится в стек, на что затрачивается 2 такта, и выполняется безусловный переход по команде с мнемокодом RJMP к (2 такта) или JMP k (3 такта). Если при обнаружении запроса прерывания процессор не закончил выполнение текущей многотактовой команды, до перехода к прерывающей программе завершается выполнение этой команды.

 

Таблица 27

 

Запрос прерывания	Тип МК
	2313	t28	4433	8515	8535	m163	m103
RESET	000	000	000	000	000	000	000
INTO	001	001	001	001	001	002	002
INT1	002	002	002	002	002	004	004
INT2							006
INT7							010
LLI PINS		003
T/C2 COMP					003	006	012
T/C2 OVF					004	008	014
T/C1 CAPT	003		003	003	005	00A	016
T/C1 COMPA	004		004	004	006	OOC	018
T/C1 COMPB				005	007	00E	01A
T/C1 OVF	005		005	006	008	010	01C
T/CO COMP							01E
T/CO OVF	006	004	006	007	009	012	020
SPI STC			007	008	00A	014	022
UART RXC	007		008	009	00B	016	024
UART UDRE	008		009	00A	OOC	018	026
UART TXC	009		00A	00B	00D	01A	028
ADCCC			00B		00E	01C	02A
EERDY			OOC		OOF	01E	02C
ANA COMP	00A	005	00D	OOC	010	020	02E
TWSI						022

 

Литература

 

1. Кибернетика - основа наук -под ред. проф. Карул К.В. - К. - 2009 г.

2. Основы микропроцессорных исчислений - под ред. Мозаев Г.Н. - М. - 2007 г.

3. Микроконтроллеры - под ред. д. т. н. Нелипова А.С. - Х. ХИРЕ - 2008 г.

4. Невлюдов И.Я. - Компьютеризация общества - Х. ХИРЕ - 2007 г.

5. Компьютерная техника и технологии - нпж - К. - 2008-2009 г. г.