Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Systemy wbudowane Wykład nr 6: Komunikacja mikrokontrolerów ze światem zewnętrznym Piotr Bilski.

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "Systemy wbudowane Wykład nr 6: Komunikacja mikrokontrolerów ze światem zewnętrznym Piotr Bilski."— Zapis prezentacji:

1 Systemy wbudowane Wykład nr 6: Komunikacja mikrokontrolerów ze światem zewnętrznym Piotr Bilski

2 Bloki współpracy z otoczeniem Wejścia i wyjścia cyfrowe (porty) Przetworniki A/C i C/A Bloki sterowania szynami i pamięciami zewnętrznymi Liczniki, układy pomiaru czasu Układy obsługi przerwań Bloki transmisji szeregowej i równoległej

3 Współpraca z pamięcią zewnętrzną Komunikacja poprzez szynę (cykl szyny) Sposoby adresowania i przesyłania danych (synchronizacja) Konieczność stabilizacji sygnałów na odpowiednich liniach W przypadku wolniejszych pamięci konieczne jest wprowadzenie stanów oczekiwania (z góry ustalona lub dynamiczna)

4 Przykład cyklu szyny ADRESDANE XTAL1 CLKOUT ALE READY Szyna RD WR

5 Tryby pracy szyny pamięci Tryb pracy nominalny i obniżonej mocy, tryb ochrony pamięci i ograniczenie liczby stanów oczekiwania Rejestr konfiguracji (CCR): 0 – zezwolenie na tryb obniżonej mocy 1 – szerokość szyny (8/16b) 2 – Wybór strobu zapisu 3 – Wybór strobu ważnego adresu 4 – IRC0 (Internal Ready Control Mode) 5 – IRC1 6 – LOC0 (Program Lock Mode) 7 – LOC1

6 Sterowanie szynami Sygnały sterujące: ALE, WR, BHE Wyprowadzenia sygnałów pełnią dwie funkcje: w trybie ze strobowanym zapisem i ze strobowaniem ważnego adresu Możliwa kombinacja obu trybów Sposób sterowania zależy od szerokości szyny: 8 lub 16 bitów

7 Wstrzymanie dostępu do szyny Konieczne, gdy do tej samej szyny jest podłączonych wiele urządzeń Wymagane sygnały HOLD, HLDA, BREQ Sygnały mogą mieć własne wyprowadzenia lub być częścią portów Możliwe jest blokowanie żądania wstrzymania

8 Ilustracja wstrzymania dostępu do szyny (hold) – Intel 8xC196 ADRESDANE CLKOUT HOLD HLDA BREQ dane/ adresy ALE

9 Obsługa asynchronicznego sygnału wstrzymania CLKOUT HOLD HLDA HOLD HLDA b) a)

10 Podłączenie zewnętrznych pamięci ROM Sposób podłączenia zależy od liczby dostępnych pamięci Problem implementacji przestrzeni adresowych Wybór układu poprzez sygnał na wyjściu ADV mikrokontrolera podawanego na wejście CS układu pamięci W bardziej skomplikowanych przypadkach stosowane są wbudowane kodery adresów

11 Komunikacja z pamięciami EEPROM i Flash Jeśli pamięci zostały zaprogramowane wcześniej, współpracują tak, jak pamięci ROM Programowanie bez potrzeby wyjmowania z mikrokontrolera (in-circuit programming) Możliwość programowania oraz dostęp szeregowy wymusza dodatkowy interfejs

12 Pamięci z dostępem szeregowym Są zasilane napięciem 3V lub 5V Mają małe rozmiary i niewielką pojemność (kilka kB) Wymagają wewnętrznego lub zewnętrznego napięcia programującego Główne rodzaje: –Pracujące z niestandardowym protokołem wymiany danych –I 2 C EEPROM z protokołem transmisji szeregowej firmy Philips

13 Podłączenie pamięci EEPROM do mikrokontrolera przez port Operacje wykonywanie przez procedury programowe (konwersja szeregowo- równoległa) Kody polecenia 3-bitowe (READ, ERASE, ERAL itp.) OSC1OSC2 RESET IRQ/VPP PA0 PA1 PA2 PA3 CS SK DI DO VccVss EEPROM Vcc RESET PA7 390 Ω Vcc Tryb 8- i 16-bitowy

14 Podłączenie pamięci EEPROM do mikrokontrolera przez SPI Sprzętowa konwersja szeregowo-równoległa Praca w trybie z przerwaniami PA5 SCK MOSI MISO CS SK DI DO PA4SS Vcc GND Vcc Vss ORG/NC 4.7kΩ

15 Bezpośredni dostęp do pamięci (DMA) Transmisja danych między pamięciami i urządzeniami wejścia-wyjścia bez użycia jednostki centralnej Wykorzystuje mechanizm wstrzymania dostępu do szyny Wymagane kontrolery DMA Zwykle istnieje kilka kontrolerów w systemie

16 Budowa kontrolera DMA Wbudowana pamięć ROM Wbudowana pamięć RAM Wbudowane układy peryferyjne Zewnętrzna pamięć ROM Urządzenia zewnętrzne Zewnętrzna pamięć RAM Sterownik szyny Interfejs szyny SARn CHCRn DMAOR Kontroler priorytetów żądań dostępu Kontroler startu DMA Rejestr kontrolny Sterowanie iteracjami DREQ0, DREQ1 ITU/SCI/ konwe. A/C, SCI DEIn DACK0, DACK1

17 System przerwań Obsługa urządzeń zewnętrznych –Programowe testowanie stanu urządzeń (polling) –System przerwań (obsługa sprzętowo- programowa) Wymagany rejestr kontrolny dla każdego urządzenia Możliwość obsługi priorytetowej

18 Obsługa przerwań Wykonywana tylko gdy przynajmniej jedno urządzenie zgłosiło przerwanie Identyfikacja urządzenia –Polling –Łańcuchowanie urządzeń (daisy chain) –Przerwania wektoryzowane Obsługa przerwania programowa (procedury)

19 Porty transmisji równoległej Zestawy linii jednocześnie przesyłających sygnały Najczęściej 8- lub 16-bitowe Rodzaje linii –Dwukierunkowe –Z otwartym obwodem drenu tranzystora –O zwiększonej obciążalności Zwykle istnieje wiele portów równoległych

20 Programowanie układy wejścia- wyjścia (PIO) Uniwersalne scalone układy wejścia- wyjścia Służą do obsługi dużej liczby urządzeń Wykorzystanie rejestru sterującego: D7D6D5D4D3D2D1D0 D7 – dostęp do słowa trybów D6,D5 – wybór trybu: 0/1/2 (00/01/1X) D4 – port A (wejście/wyjście) D3 – port C - 4 starsze bity (wejście/wyjście) D2 – wybór trybu: 0/1 D1 – port B (wejście/wyjście) D0 – port C – 4 młodsze bity (wejście/wyjście)

21 Interfejsy transmisji szeregowej Transmisja synchroniczna i asynchroniczna Bajty przesyłane jako ciągi następujących po sobie bitów, uzupełnione bitem parzystości Dupleks – możliwość jednoczesnego wysyłania danych w obie strony (potrzebne dwie linie danych) Możliwa programowa definicja trybu pracy

22 Porty uniwersalne Reprezentowane przez układy do pracy: – synchronicznej i asynchroniczej (UART/USART) –synchronicznej (SPI) –Asynchronicznej (SCI) Z portem związany jest bufor na dane W zaawansowanych mikrokontrolerach istnieją bloki zawierające wiele portów

23 Standard UART Podstawowy szeregowy moduł wejścia- wyjścia w mikrokontrolerach Komunikacja dwustronna (full duplex) asynchroniczna, 8 lub 9 bitów Prosta konstrukcja bitów parzystości Pętla sprzężenia zwrotnego do celów diagnostycznych Przykłady interfejsów: RS-232C, RS-485, IrDA Prędkości w zakresie 15bps do 1 Mbps

24 Schemat UART

25 Rejestry UARTx (Microchip PIC24F) UxMODE – rejestr trybu pracy UxSTA – rejestr statusu i kontrolny UxRXREG – rejestr odbiorczy UxTXREG – rejestr nadawczy UxBRG – rejestr generatora baud rate UARTENUFRZUSIDL IREN RTSMDALTIO UEN1UEN0WAKELPBACKABAUDRXINVBRGH PDSEL1PDSEL0STSEL UTXISE1UTXINVUTXISE0 -- UTXBRKUTXEN UTXBFTRMTURXISE1URXISE0ADDENRIDLEPERR FERROERRURXDA

26 Interfejs I 2 C Standard w elektronice przemysłowej i ogólnego użytku Transmisja szeregowa, dupleksowa Taktowanie szyny do 100kHz Za transmisję odpowiadają specjalizowane kontrolery Tryb pracy master/slave

27 Liczniki Służą do zliczania impulsów (z wewnętrznego lub zewnętrznego zegara) oraz pomiaru czasu Wykorzystywane są do: –Odmierzania czasu między zewnętrznymi zdarzeniami –Generowania impulsów o określonym czasie trwania –Sterowania transmisją w portach szeregowych –Wykonywania zadań licznika nadzorcy

28 Blok licznika – konfiguracja podstawowa Podstawowy układ – programowany dzielnik częstotliwości impulsów zegarowych (prescaler) Zajście zdarzenia może powodować generowanie przerwania do CPU Zegar/prescaler Rejestr zatrzaskowy rejestratora zdarzeń Licznik n-bitowy Układ wyboru zbocza zerowanie zezwolenie Programowanie aktywnego zbocza Szyna danych zdarzenie

29 Blok licznika – generator impulsów z podwójnym kanałem Tzw. licznik z buforem (nie gubi impulsów zegara na wyjściu) Rejestr kanału 1 Komparator kanału 1 Licznik modulo Komparator kanału 2 Rejestr kanału 2 Układ selekcji kanału = = Szyna danych Zegar (prescaler) Zerowanie

30 Bloki liczników ogólnego przeznaczenia Blok rejestratora/komparatora Licznik impulsów Prescaler Blok PWM Interfejs szyny IC1/PGP0 IC2/PGP1 IC3/PGP2 OC1/PGP3 OC1-2/PGP4 OC3-1/PGP5 OC4-1/PGP6 IC4/OC5-1/ PGP7 PAI PCLK PWMA PWMB Szyna IMB

31 Przetworniki A/C Wykorzystują metody: –Sukcesywnej aproksymacji –Jednozboczowego ładowania pojemności Zawierają układ próbkująco-pamiętający (sample-and-hold), komparator, rejestr aproksymacyjny oraz układ sterujący

32 Charakterystyki przejściowe i dokładność przetwarzania A/C


Pobierz ppt "Systemy wbudowane Wykład nr 6: Komunikacja mikrokontrolerów ze światem zewnętrznym Piotr Bilski."

Podobne prezentacje


Reklamy Google