Techniki mikroprocesorowe i systemy wbudowane

Transkrypt

1 Intel 8051 układy Techniki mikroprocesorowe i systemy wbudowane Wykład 6 Układy oparte na procesorach rodziny Intel 51 Wojciech Kordecki wojciech.kordecki@pwsz-legnica.eu Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa im. Witelona w Legnicy Wydział Nauk Technicznych i Ekonomicznych Zakład Informatyki Semestr zimowy 2018/19 1 / 30

2 Intel 8051 układy Architektura Intel 8051 Intel 8051 Microarchitecture P0.0 - P0.7 P2.0 - P2.7 Vcc Port 0 Port 2 Vss Drivers Drivers RAM Addr. Register RAM Port 0 Latch Port 2 Latch EPROM/ ROM 8 ACC Stack Pointer Program Address Register B Register TMP2 TMP1 Buffer ALU Interrupt, Serial Port, and Timer Blocks PC Incrementer 16 PSW 8 Program Counter PSEN# ALE/PROG# EA#/VPP RST Timing and Control Instruction Register DPTR Port 1 Latch Port 3 Latch OSC. Port 1 Drivers Port 3 Drivers XTAL1 XTAL2 P1.0 - P1.7 P3.0 - P3.7 2 / 30

3 Dokumentacja Atmela Intel 8051 układy Architecture/default.aspx 3 / 30

4 Intel 8051 układy 8051 źródło wielu schematów Elektronika dla wszystkich Sławomir Surowiński. Mikrokontrolery? To takie proste. Numery 4/97 12/98 Schematy na następnych slajdach pochodzą z tego artykułu. Ten i inne artykuły w: 4 / 30

5 Reset Intel 8051 układy 5 / 30

6 Intel 8051 układy Dołączanie zatrzasku do procesora 6 / 30

7 Intel 8051 układy Dołączanie pamięci zewnętrznej programu do procesora Tryb pracy tylko z zewnętrzną pamięcią programu wymaga zwarcia wyprowadzenia EA (pin 31 procesora 8051/52) 7 / 30

8 Intel 8051 układy Dołączanie pamięci zewnętrznej danych do procesora 8 / 30

9 Wyjścia żarówki Intel 8051 układy ULN2803 bufor mocy. 9 / 30

10 Intel 8051 układy Rozbudowa układów I/O 10 / 30

11 Intel 8051 układy Sterownik synchronizowany przerwaniami Procesory Philips 80C851/83C851 z EEPROM Dokumentacja Program sterownika opartego na procesorze / 30

12 Standard RS-232 Intel 8051 układy Standard RS-232 to łączenie urządzeń DTE (ang. Data Terminal Equipment) i urządzeń DCE (ang. Data Communication Equipment). Standard określa nazwy styków złącza oraz przypisane im sygnały a także specyfikację elektryczną obwodów wewnętrznych. Standard definiuje normy wtyczek i kabli portów szeregowych typu COM. Standard RS-232 (ang. Recommended Standard) opracowano w 1962 roku na zlecenie amerykańskiego stowarzyszenia producentów urządzeń elektronicznych (Electronic Industries Alliance). RS-232 to magistrala komunikacyjna dla do szeregowej transmisji danych. Wersja tego standardu, RS-232C pozwala na transfer na odległość nie przekraczającą 15 m z szybkością maksymalną 20 kbit/s. 12 / 30

13 RS-232 linie Intel 8051 układy Nr Kierunek Ozn. Nazwa angielska Nazwa polska 1 DCE DTE DCD Data Carrier Detected sygnał wykrycia nośnej 2 DCE DTE RxD Receive Data odbiór danych 3 DCE DTE TxD Transmit Data transmisja danych 4 DCE DTE DTR Data Terminal Ready gotowość terminala 5 DCE DTE GND Signal Ground masa 6 DCE DTE DSR Data Set Ready gotowość modemu 7 DCE DTE RTS Request to Send Data żądanie wysyłania 8 DCE DTE CTS Clear to Send Data gotowość wysyłania 9 DCE DTE RI Ring Indicator wskaźnik dzwonka 13 / 30

14 PS/2 Intel 8051 układy PS/2 port komunikacyjny opracowany przez IBM. Jest odmianą portu szeregowego przeznaczoną do podłączania klawiatury i myszy. Pin Nazwa Funkcja 1 +DATA Dane 2 Reserved Zarezerwowane 3 GND Masa 4 Vcc zasilanie +5V prądem stałym o natężeniu do 100mA 5 +CLK Zegar 6 Reserved Zarezerwowane 14 / 30

15 USB Intel 8051 układy Universal Serial Bus uniwersalna magistrala szeregowa, jest rodzajem sprzętowego portu komunikacyjnego komputerów, zastępującego stare porty szeregowe i porty równoległe. Została opracowana przez firmy Microsoft, Intel, Compaq, IBM i DEC. 15 / 30

16 Przewody w USB Intel 8051 układy Przewód Numer Sygnał Opis czerwony 1 VBUS zasilanie +5 V (maks. 0,9 A) biały albo żółty 2 D transmisja danych Datazielony 3 D+ transmisja danych Data+ czarny 4 GND masa 16 / 30

17 Intel 8051 układy Przewody mini- i microusb Przewód Numer Sygnał Opis czerwony 1 VBUS zasilanie +5 V (maks. 0,9 A) biały albo żółty 2 D transmisja danych Datazielony 3 D+ transmisja danych Data+ czarny 4 NC czarny 5 GND masa 17 / 30

18 Intel 8051 układy Typy wtyczek niesymetrycznych 18 / 30

19 Typ C Intel 8051 układy 19 / 30

20 Intel 8051 układy Schemat połączeń USB 20 / 30

21 Warianty kolorów Intel 8051 układy Czasem można spotkać się z następującymi kolorami przewodów: niebieski, pomarańczowy, zielony, biały. Wówczas kolor biały odpowiada czerwonemu (według powyższego schematu jest to przewód nr 1), zielony biały albo żółty (według powyższego schematu jest to przewód nr 2), pomarańczowy zielony (według powyższego schematu jest to przewód nr 3), niebieski czarny (według powyższego schematu jest to przewód nr 4). W niektórych przypadkach przewód czarny znaczony jest kolorem białym, natomiast kolor biały bywa zastępowany niebieskim. 21 / 30

22 USB 3.0 Intel 8051 układy Numer Sygnał Opis 5 SSRX Odbiór Danych USB SSRX+ Odbiór danych USB GND DRAIN Masa USB SSTX Nadawanie danych USB SSTX+ Nadawanie danych USB / 30

23 Zasilanie Intel 8051 układy Standardowym napięciem zasilania dla pojedynczego urządzenia podłączonego do portu USB 1.1/2.0 jest 5 V przy czym specyfikacja określa, że powinno być ono między 4,75 V a 5,25 V. Dla portu USB 3.0 podstawowe napięcie jest takie samo, lecz dopuszczalny zakres jest szerszy i wynosi 4,45 5,25 V. Dla portu USB 2.0 podstawową jednostką zasilania jest 100 ma, a dla USB ma i są to minimalne wartości prądu jakie może podać port. Otrzymuje się je odpowiednio przy napięciach 4.0 V i 4,4 V. Przy standardowym napięciu zasilania prąd płynący w obwodzie jest 5 razy większy dla standardu USB 2.0 (wynosi on 500 ma) i 6 razy większy dla USB 3.0 (czyli 900 ma). Są to wartości maksymalne dla tych specyfikacji. 23 / 30

24 Intel 8051 układy Standard zasilania tabela Typ Natężenie Napięcie Moc USB 1.x and ma 5 V 2.5 W USB 3.x 900 ma 5 V 4.5 W USB BC A 5 V W USB Type-C 500/900 ma 5 V 2.5/4.5 W 1.5 A 5 V 7.5 W 3 A 5 V 15 W Battery Charging: BC. 24 / 30

25 Intel 8051 układy Układy UART i USART Układ UART jest przeznaczony do prowadzenia asynchronicznej transmisji szeregowej (bit po bicie). Układ USART może prowadzić transmisję synchroniczną. Do transmisji szeregowej asynchronicznej potrzebne są dwie linie: nadawcza TxD odbiorcza RxR Do transmisji synchronicznej potrzebna jest jeszcze linia taktująca XCK. 25 / 30

26 Intel 8051 układy Transmisja asynchroniczna Format jednostki informacyjnej. st pole danych kt sp sp Bit st jest bitem startu. Potem bity danych. Na końcu 1 lub 2 bity stopu. Bit kontrolny kt jest albo bitem parzystości (kt = 1, gdy nieparzysta liczba jedynek w polu danych albo bitem nieparzystośc w przeciwnym przypadku. Typowe wartości szybkości transmisji w bitach na sekundę: 1200, 2400, 4800, 9600, i większe. 26 / 30

27 Intel 8051 układy Port szeregowy w 8051 Port szeregowy wykorzystuje linie TxD (nadawanie) i RxD (odbieranie) portu P3. Dane są wysyłane/odbierane przez wpisanie/odczytanie rejestru SBUF o adresie 99h. Sterowanie portem szeregowym odbywa się za pomocą bitów rejstru SCON o adresie 98h, adresowanego bitowo. Przesyłanie danych może następować w czterech trybach, określonych bitami SM0 i SM1. TI jest znacznikiem wysłania słowa i zgłoszenia przerwania. RI jest znacznikiem odebrania słowa i zgłoszenia przerwania. Znaczniki TI i RI są zerowane wyłącznie programowo. REN jest znacznikiem uaktywnienia odbiornika transmisji szeregowej. 27 / 30

28 Tryb 1. Intel 8051 układy Bit startu, 8 bitów danych, bit stopu. Szybkość transmisji ustalana jest programowo przy wykorzystaniu zegara T1 w trybie 2: bd = 2SMOD 32 f osc 12(256 (TH1)), gdzie (TH1) jest liczbą wpisaną do rejestru TH1. 28 / 30

29 Tryb 3. Intel 8051 układy Jak w trybie 1, ale ostatni bit, to kt. Jest nim przy wysyłaniu TB8. a przy odbieraniu RB8 oba z rejestru SCON. Obsługa tych bitów wyłącznie programowa. Zarówno wysłanie jak i przyjęcie bajtu danych, powoduje przerwanie, którego procedura obsługi musi znajdować się pod adresem 0023h. 29 / 30

30 Szybkości transmisji Intel 8051 układy Szybkości transmisji przy kwarcu f osc = MHz. Szybkość SMOD wart. pocz FDh FDh FAh F4h E8h D0 30 / 30