systemy wbudowane
Download
Skip this Video
Download Presentation
Systemy wbudowane

Loading in 2 Seconds...

play fullscreen
1 / 32

Systemy wbudowane - PowerPoint PPT Presentation


  • 151 Views
  • Uploaded on

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

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about ' Systemy wbudowane' - palmer


An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript
systemy wbudowane

Systemy wbudowane

Wykład nr 6:

Komunikacja mikrokontrolerów ze światem zewnętrznym

Piotr Bilski

bloki wsp pracy z otoczeniem
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
wsp praca z pami ci zewn trzn
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)
przyk ad cyklu szyny
Przykład cyklu szyny

XTAL1

CLKOUT

ALE

READY

Szyna

ADRES

DANE

RD

WR

tryby pracy szyny pami ci
Tryby pracy szyny pamięci
  • Tryb pracy nominalny i obniżonej mocy, tryb ochrony pamięci i ograniczenie liczby stanów oczekiwania
  • Rejestr konfiguracji (CCR):

7

6

5

4

3

2

1

0

  • 4 – IRC0 (Internal Ready Control Mode)
  • 5 – IRC1
  • 6 – LOC0 (Program Lock Mode)
  • 7 – LOC1
  • 0 – zezwolenie na tryb obniżonej mocy
  • 1 – szerokość szyny (8/16b)
  • 2 – Wybór strobu zapisu
  • 3 – Wybór strobu ważnego adresu
sterowanie szynami
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
wstrzymanie dost pu do szyny
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
ilustracja wstrzymania dost pu do szyny hold intel 8xc196
Ilustracja wstrzymania dostępu do szyny (hold) – Intel 8xC196

CLKOUT

HOLD

HLDA

BREQ

dane/

adresy

ADRES

DANE

ALE

pod czenie zewn trznych pami ci rom
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
komunikacja z pami ciami eeprom i flash
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
pami ci z dost pem szeregowym
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
    • I2C EEPROM z protokołem transmisji szeregowej firmy Philips
pod czenie pami ci eeprom do mikrokontrolera przez port
Podłączenie pamięci EEPROM do mikrokontrolera przez port

Vcc

  • Operacje wykonywanie przez procedury programowe (konwersja szeregowo-równoległa)
  • Kody polecenia 3-bitowe (READ, ERASE, ERAL itp.)

OSC1

OSC2

CS

PA0

PA1

SK

PA2

DI

RESET

RESET

PA3

DO

Vcc

IRQ/VPP

EEPROM

PA7

390 Ω

Vcc

Vss

Vcc

  • Tryb 8- i 16-bitowy
pod czenie pami ci eeprom do mikrokontrolera przez spi
Podłączenie pamięci EEPROM do mikrokontrolera przez SPI

Vcc

  • Sprzętowa konwersja szeregowo-równoległa
  • Praca w trybie z przerwaniami

Vcc

CS

PA5

SCK

SK

MOSI

DI

ORG/NC

MISO

DO

Vss

GND

PA4

SS

4.7kΩ

bezpo redni dost p do pami ci dma
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
budowa kontrolera dma
Budowa kontrolera DMA

Wbudowana pamięć ROM

SARn

Sterowanie iteracjami

SARn

Wbudowana pamięć RAM

SARn

Rejestr kontrolny

Wbudowane układy peryferyjne

Kontroler startu DMA

CHCRn

Kontroler priorytetów żądań dostępu

DREQ0, DREQ1

ITU/SCI/ konwe. A/C, SCI

DEIn

DACK0, DACK1

DMAOR

Zewnętrzna pamięć ROM

Interfejs szyny

Zewnętrzna pamięć RAM

Sterownik szyny

Urządzenia zewnętrzne

system przerwa
System przerwań
  • Obsługa urządzeń zewnętrznych
    • Programowe testowanie stanu urządzeń (polling)
    • System przerwań (obsługa sprzętowo-programowa)
  • Wymagany rejestr kontrolny dla każdego urządzenia
  • Możliwość obsługi priorytetowej
obs uga przerwa
Obsługa przerwań
  • Wykonywana tylko gdy przynajmniej jedno urządzenie zgłosiło przerwanie
  • Identyfikacja urządzenia
    • Polling
    • Łańcuchowanie urządzeń (daisy chain)
    • Przerwania wektoryzowane
  • Obsługa przerwania programowa (procedury)
porty transmisji r wnoleg ej
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
programowanie uk ady wej cia wyj cia pio
Programowanie układy wejścia-wyjścia (PIO)
  • Uniwersalne scalone układy wejścia-wyjścia
  • Służą do obsługi dużej liczby urządzeń
  • Wykorzystanie rejestru sterującego:

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)

interfejsy transmisji szeregowej
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
porty uniwersalne
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
standard uart
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
rejestry uartx microchip pic24f
Rejestry UARTx (Microchip PIC24F)
  • UxMODE – rejestr trybu pracy
  • UxSTA – rejestr statusu i kontrolny
  • UxRXREG – rejestr odbiorczy
  • UxTXREG – rejestr nadawczy
  • UxBRG – rejestr generatora baudrate

UTXBF

UEN1

TRMT

UEN0

URXISE1

WAKE

LPBACK

URXISE0

ADDEN

ABAUD

RXINV

RIDLE

PERR

BRGH

UARTEN

UTXISE1

UTXINV

UFRZ

UTXISE0

USIDL

--

IREN

RTSMD

UTXBRK

UTXEN

ALTIO

PDSEL1

FERR

PDSEL0

OERR

STSEL

URXDA

interfejs i 2 c
Interfejs I2C
  • Standard w elektronice przemysłowej i ogólnego użytku
  • Transmisja szeregowa, dupleksowa
  • Taktowanie szyny do 100kHz
  • Za transmisję odpowiadają specjalizowane kontrolery
  • Tryb pracy master/slave
liczniki
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
blok licznika konfiguracja podstawowa
Blok licznika – konfiguracja podstawowa
  • Podstawowy układ – programowany dzielnik częstotliwości impulsów zegarowych (prescaler)
  • Zajście zdarzenia może powodować generowanie przerwania do CPU

Zegar/prescaler

zerowanie

Programowanie aktywnego zbocza

Licznik n-bitowy

zezwolenie

Rejestr zatrzaskowy rejestratora zdarzeń

Układ wyboru zbocza

zdarzenie

Szyna danych

blok licznika generator impuls w z podw jnym kana em
Blok licznika – generator impulsów z podwójnym kanałem
  • Tzw. licznik z buforem (nie gubi impulsów zegara na wyjściu)

Rejestr kanału 1

Szyna danych

=

Komparator kanału 1

Zerowanie

Układ selekcji kanału

Licznik modulo

Zegar (prescaler)

=

Komparator kanału 2

Rejestr kanału 2

bloki licznik w og lnego przeznaczenia
Bloki liczników ogólnego przeznaczenia

OC1/PGP3

OC1-2/PGP4

OC3-1/PGP5

OC4-1/PGP6

IC4/OC5-1/ PGP7

Blok rejestratora/komparatora

IC1/PGP0

IC2/PGP1

IC3/PGP2

Licznik impulsów

PAI

Prescaler

PCLK

PWMA

PWMB

Blok PWM

Interfejs szyny

Szyna IMB

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