Основы схемотехники однокристальной ВМ х51 (1320,00 руб.)

Стр.3

Стр.4

Стр.5

Стр.6

УДК 004.318(075.8) ББК 32.973.26-04я73-1 А19 Допущено учебно-методическим объединением вузов по университетскому политехническому образованию в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению «Информатика и вычислительная техника». Рецензент кандидат технических наук, доцент филиала ГОУВПО «МЭИ (ТУ)» в г. Смоленске Ю. В. Троицкий. Аверченков О. Е. А19 Основы схемотехники однокристалльной ВМ х51: учебное пособие по курсу «Схемотехника ЭВМ». – М.: ДМК Пресс, 2012. – 104 с. ISBN 978-5-94074-384-2 Пособие предназначено для первоначального ознакомления со структурой и основными особенностями однокристальной ВМ (ОВМ) семейства х51, ставшей промышленным стандартом для 8-битных процессоров. Изложены базовые сведения о схемотехнике выходных цепей и внутренних узлов ОВМ. Приведено описание системы команд, особенностей оформления программ, примеры типовых процедур, которые могут быть использованы при курсовом проектировании. УДК 004.318(075.8) ББК 32.973.26-04я73-1 Все права защищены. Любая часть этой книги не может быть воспроизведена в какой бы то ни было форме и какими бы то ни было средствами без письменного разрешения владельцев авторских прав. Материал, изложенный в данной книге, многократно проверен. Но, поскольку вероятность технических ошибок все равно существует, издательство не может гарантировать абсолютную точность и правильность приводимых сведений. В связи с этим издательство не несет ответственности за возможные ошибки, связанные с использованием книги. © Аверченков О. Е., 2012 ISBN 978-5-94074-384-2 © Оформление, ДМК Пресс, 2012

Стр.3

СОДЕРЖАНИЕ Введение .......................................................................................................................................... 6 1 Внутренние ресурсы ОВМ семейства х51 ................................................................. 8 1.1. Общее описание ОВМ х51 ........................................................................................ 9 1.1.1. Внутренняя структура ОВМ ........................................................................ 9 1.1.2. Процессорное ядро ........................................................................................... 9 1.1.3. Внутренняя периферия ................................................................................10 1.1.4. Условное графическое обозначение .........................................................10 1.1.5. Служебные выводы общего назначения ................................................12 1.1.6. Выводы для обслуживания внешней памяти .......................................13 1.1.7. Альтернативные функции порта Р3 .........................................................14 1.2. Особенности выходных цепей портов.................................................................15 1.2.1. Выходные цепи порта Р0 .............................................................................15 1.2.2. Выходные цепи портов Р1, Р2, Р3 ............................................................16 1.2.3. Особенности маловыводного варианта х51 ..........................................17 1.2.4. Подключение нагрузки к выводу порта .................................................18 1.2.5. Внешний ключ на n-p-n-транзисторе ......................................................20 1.2.6. Внешний ключ на p-n-p-транзисторе ......................................................22 1.3. Работа ОВМ и структура памяти ........................................................................22 1.3.1. Общие сведения ..............................................................................................22 1.3.2. Структура памяти команд (ПЗУ).............................................................23 1.3.3. Способы занесения кодов во внутреннее ПЗУ ....................................24 1.3.4. Структура памяти данных ...........................................................................25 1.3.5. Навигация по ячейкам памяти ..................................................................26 1.4. Спецрегистры ОВМ х51 ...........................................................................................27 1.4.1. Аккумулятор ....................................................................................................27 1.4.2. Регистр признаков..........................................................................................28 1.4.3. «Нефиксируемые» признаки результата ...............................................29 1.4.4. Особые биты регистра признаков .............................................................29 1.4.5. Регистры-указатели .......................................................................................30 1.4.6. Спецрегистры внутренней периферии ...................................................30 1.5. Память данных – регистры и операнды .............................................................31 1.5.1. Структура основного ОЗУ ................................................................................31 1.5.2. Определение операндов пользователя ....................................................32 1.5.3. Использование зарегистрированных имен ...........................................33 1.6. Методы адресации операндов ................................................................................34 1.6.1. Непосредственная адресация .....................................................................34 1.6.2. Регистровая адресация .................................................................................34 1.6.3. Прямая адресация ..........................................................................................35 1.6.4. Косвенная адресация .....................................................................................35 1.6.5. Относительная адресация ...........................................................................36 2 Перечень команд ОВМ х51 ...........................................................................................37 2.1. Особенности ассемблерных команд.....................................................................38 2.1.1. Мнемокоды команд........................................................................................38 2.1.2. Особенности записи мнемокода команды .............................................38

Стр.4

4 СОДЕРЖАНИЕ 2.2. Команды пересылки данных...................................................................................39 2.2.1. Общий вид команд пересылки ...................................................................39 2.2.2. Регистровые пересылки ...............................................................................40 2.2.3. Пересылки с косвенно-регистровой адресацией .................................41 2.2.4. Пересылки с прямой адресацией .............................................................42 2.2.5. Пересылка (загрузка) констант ................................................................43 2.2.6. Загрузка констант из ПЗУ с адресацией по сумме регистров ........43 2.3. Арифметические команды.......................................................................................44 2.3.1. Общие особенности .......................................................................................44 2.3.2. Команды сложения (ADD) .........................................................................45 2.3.3. Команды вычитaния ......................................................................................45 2.3.4. Команда десятичной коррекции аккумулятора ...................................46 2.3.5. Команда умножения ......................................................................................47 2.3.6. Команда деления.............................................................................................47 2.4. Логические команды .................................................................................................47 2.4.1. Команды логического умножения ............................................................47 2.4.2. Команды логического сложения ...............................................................48 2.4.3. Команды «иcключaющeго ИЛИ» .............................................................48 2.4.4. Команды ротации (сдвига) .........................................................................49 2.4.5. Команды очистки и инвертирования аккумулятора .........................49 2.4.6. Команды побитовой обработки .................................................................50 2.5. Команды передачи управления ............................................................................51 2.5.1. Общие сведения ..............................................................................................51 2.5.2. Разновидности команд перехода ...............................................................52 2.5.3. Безусловные переходы .................................................................................52 2.5.4. Условные переходы ........................................................................................54 2.5.5. Сдвоенные условные команды перехода ..............................................55 2.5.6. Вызовы подпрограмм ...................................................................................56 2.6. Оформление ассемблерной программы .............................................................57 2.6.1. Структура ассемблерной программы ......................................................57 2.6.2. Определение констант и распределение внешних выводов ............58 2.6.3. Резервирование ячеек для переменных в памяти данных ...............59 2.6.4. Заполнение особых ячеек в ПЗУ ..............................................................59 2.6.5. Текст основной части программы ............................................................60 2.6.6. Подпрограмма и макрос ...............................................................................60 2.6.7. Тексты используемых процедур ................................................................61 2.6.8 Размещение массивов констант в ПЗУ ..................................................62 2.6.9 Общие советы ...................................................................................................62 3 Управление внутренней аппаратурой ОВМ х51 .......................................................64 3.1. Запись (вывод) информации битовыми командами......................................65 3.1.1. Особенности адресации битов ...................................................................65 3.1.2. Установка, сброс и инвертирование отдельных битов ......................66 3.1.3. Вывод – копирование групп битов ..........................................................66 3.1.4. Вывод битов в последовательном формате ...........................................67 3.2. Чтение (ввод) информации битовыми командами .......................................68 3.2.1. Ввод (чтение) одиночного бита .................................................................68 3.2.2. Чтение и анализ бита.....................................................................................69 3.2.3. Чтение групп битов из разных портов ....................................................70 3.2.4. Чтение последовательного формата битов ............................................70

Стр.5

СОДЕРЖАНИЕ 5 3.3. Ввод-вывод информации байтовыми командами ..........................................71 3.3.1. Вывод (запись) байтовых констант и переменных.............................72 3.3.2. Установка групп битов байтовыми командами ...................................72 3.3.3. Сброс групп битов байтовыми командами ...........................................74 3.3.4. Инвертирование групп битов байтовыми командами .....................74 3.3.5. Ввод (чтение) байтовой информации .....................................................74 3.3.6. Ввод (чтение) информации групп битов байтовыми командами ....................................................................................................................75 3.4. Управление прерываниями ....................................................................................75 3.4.1. Общие сведения ..............................................................................................75 3.4.2. Регистр разрешения прерываний IE ........................................................76 3.4.3. Регистр управления приоритетами IP ....................................................76 3.4.4. Управление типом внешних прерываний ..............................................77 3.4.5. Запросы прерываний .....................................................................................77 3.5. Пример программы для внешнего прерывания ...............................................78 3.5.1. Организация внешнего прерывания ........................................................78 3.5.2. Пример процедуры внешнего прерывания............................................79 3.5.3. Использование процедуры прерывания .................................................79 3.6. Регистры и возможности таймеров .....................................................................80 3.6.1. Регистр управления таймерами TCON ..................................................80 3.6.2. Формат регистра режима TMOD .............................................................81 3.6.3. Инициализация (загрузка) регистра TMOD .......................................82 3.6.4. Загрузка регистров данных .........................................................................82 3.6.5. Чтение регистров данных ............................................................................83 3.7. Счет времени при помощи таймеров ..................................................................83 3.7.1. Общие сведения ..............................................................................................83 3.7.2. 16-битный счет времени ..............................................................................84 3.7.3. 8-битный счет времени с перезагрузкой .................................................86 3.7.4. Отсчет времени без использования прерывания ................................87 3.7.5. Отсчет времени с использованием прерываний ..................................87 3.8. Управление последовательным портом .............................................................89 3.8.1. Общие сведения ..............................................................................................89 3.8.2. Назначение битов регистра управления SCON ...................................91 3.8.3. Управление режимами последовательного порта ..............................92 3.8.4. Режим аппаратного различения 9-го бита при приеме .....................94 3.8.5. Бит последовательного порта в регистре управления мощностью PCON .....................................................................................................95 3.9. Особенности инициализации последовательного порта .............................96 3.9.1. Выбор режима тактирования последовательного порта .................96 3.9.2. Использование таймера Т1 для тактирования последовательного порта .......................................................................................97 3.9.3. Погрешность задания стандартной скорости .......................................98 3.9.4. Пример инициализации последовательного порта ............................99 3.10. Процедуры для последовательного порта ....................................................100 3.10.1. Программное ожидание посылки .........................................................100 3.10.2. Прием по прерыванию..............................................................................100 3.10.3. Передача байта без использования прерываний .............................101 3.10.4. Передача с ожиданием окончания посылки .....................................102 3.10.5. Передача пакета данных по прерыванию ..........................................102 Список используемых сокращений ..................................................................................103 Литература ..................................................................................................................................103

Стр.6