45
ררר- ררררר8051

מיקרו-בקר 8051

Embed Size (px)

DESCRIPTION

מיקרו-בקר 8051. מה נלמד. מקרו-בקרים 8051 ארכיטקטורה פעולה רגיסטרים. הקדמה. מיקרו בקר היא מערכת סגורה משובצת מחשב, אשר מקיימת את התנאים הבאים: בעלת לוגיקה פנימית מוגדרת מראש. התוכנה והחומרה נקבעות בשלב התכנון. המערכת פועלת כמעט ללא התערבות אדם. - PowerPoint PPT Presentation

Citation preview

בקר- 8051מיקרו

נלמד מה

בקרים-• מקרו•8051ארכיטקטורה•פעולה•רגיסטרים•

הקדמה

• , את מקיימת אשר מחשב משובצת סגורה מערכת היא בקר מיקרו : הבאים התנאים

•. מראש מוגדרת פנימית לוגיקה בעלת•. התכנון בשלב נקבעות והחומרה התוכנה•. אדם התערבות ללא כמעט פועלת המערכת•. הזמן רוב מאוד גבוהה אמינות ברמת לפעול נדרשת המערכת•. מאד נמוכה בכמות חשמל לצרוך נדרשת המערכת•. מהחשמל ניתוקה היא המערכת לכיבוי המקובלת הדרך•: הבאות היחידות בגודל מוגבלת המערכת

זיכרון –מרכזית )– נתונים עיבוד (CPUיחידתפלט – קלט יחידת

: רקע- בקר מיקרובקר-• , מיקרו , המוכללת שלמה פונקציונאלית מחשב מערכת למעשה שהוא מתוכנת רכיב הינו

אלקטרוני ב .רכיב בודד - , כמו מחשב מערכת של המקובלים המרכיבים כל את הרכיב בתוך למצוא ניתן כך

עיבוד . זיכרוןו יחידת- , , - , נמצא כך ולצורך תהליכים על לבקר היא בקר המיקרו של מטרתו מרמז ששמו כפי

ויציאות- ) כניסות רכיבי גם בקרים העולם(, I/Oבמיקרו עם ולתקשורת לבקרה המשמשיםהחיצוני.

• , / כלי- כגון כלשהו חשמלי אלקטרוני אלמנט המכיל מוצר בכל כמעט כיום מצויים בקרים מיקרו. וצעצועים, ומשרדיות ביתיות מכונות רכב

– - כ בקר במיקרו משולב השימוש , מעגל - ( , ובקרי זכרונות מעבד מיקרו נפרדים רכיבים מספר במקום בודדI/O. מוצרים(, של היצור ועלות בגודל להקטין מאפשר

• - נפוצות בקרים מיקרו משפחות•PIC חברת MICROCHIPשלחברת 8051• INTELשל•AVR חברת ATMELשל•ARM חברת ARMשל•MSP חברת Texas Instrumentsשל

: מבנה- בקר מיקרו•: עיקריים- מרכיבים ממספר בנוי בקר מיקרוהמרכזית • העיבוד - יחידת המרכזית – העיבוד יחידת הוא בקר במיקרו המרכזי . CPUהרכיב

, , שונים נתונים הבאת פענוחן מהזיכרון הקוד פקודות הבאת על בעיקר אחראית זו יחידה . מ נע בקרים במיקרו המילה רוחב עליהן הפקודות וביצוע ביותר 4מהזיכרונות בפשוטים ביט

.32ועד ביט :זיכרון• קבוצות – לשני הזיכרונות את לחלק ניתן כללי באופן

. . כיום. – נדיף לא תמיד כמעט יהיה זה זיכרון המשתמש שכתב הקוד נשמר עליו תוכנה זיכרון אפלאש מסוג הם אלה זיכרונות של FLASHמרבית רב מספר הקוד את עליהם לצרוב שניתן כך

.) / שלא ) ושיודעים המוני בייצור הלקוח אצל שינויים תוכנה ולעדכוני פיתוח לשלבי יעיל פעמים , ב גם שימוש עושים הייצור לאחר לקוד שינוי .ROMיעשה

. נדיף. – כלל בדרך הוא זה זיכרון משתנים של שונים וערכים נתונים נשמרים עליו מידע זיכרון בRAMומסוג

דיגיטאליות/ • יציאות ולשלוט – כניסות דיגיטאליים אותות של נתונים לקבל הבקר יכול דרכםמסך ) למשל דיגיטאליים פלט (.LCDבהתקני

לתקשורת/ • יציאות . כניסות ישנם – אחרים דיגיטאליים רכיבים עם לתקשר יכול הבקר דרכםשבהם שהנפוצים פרוטוקולים / UART, I2C,SPI,SSP,CANמספר דרישות מהגדרות חלק

. בפרוטוקולי תומכים שאף מתקדמים בקרים ישנם בבקר בחומרה ממומש הפרוטוקולכגון .Ethernet , USBתקשורת ועוד

•. , , , ותזמון שעון איפוס בקרת מתח ספק זיכרון בקרת

: מבנה- בקר מיקרו•/ מחשב בקר מיקרו של הבסיסיים המרכיבים שלשת אלה

מעבד פורטיםזיכרון

מיקרו של כללית מלבנים דיאגרמתבקר

איפוס בקרת

ותזמון שעוןRAM

םטיורפ

ספקמתח

מעבד

שעון

איפוס

הזנהזיכרון בקרת

ויציאה כניסה רגלי

נלמד מה

בקרים-• מקרו•8051ארכיטקטורה•פעולה•רגיסטרים•

הקדמה

• - ה " MCS-51משפחת אינטל חברת י ע פותחהמעבדים • משובצות במערכות נרחב בשימוש

, , , כביסה מכונות מקררים ברמזורים אותם נמצאוכו'

תכונות- 8051

•CPU בקרה 8אופטימאלי אפליקציות עבור ביטיםשל • זיכרון תכנות 64Kמרחב עבורשל • זיכרון 64Kמרחבתוכנה 4K Bytesעד • זיכרוןכיווניים I/Oקווי 32• דו•2 / של מונים אחד bit 16שעונים כל•6/ דרגות 5מקורות שתי עם פסיקות של ווקטורים

קדימות.

תכונות- 8051

נלמד מה

בקרים-• מקרו•8051ארכיטקטורה•פעולה•רגיסטרים•

ארכיטקטורה- 8051

בלוקים • מבנהיציאות/• כניסותהזיכרון • מיפוי•- ה CPUשעוןהפסיקות • מבנההפורטים • מבנהמונים/• שעונים•Reset

בלוקים ארכיטקטורה- 8051 מבנה

ארכיטקטורה- 8051יציאות/ כניסות

ארכיטקטורה- 8051יציאות/ כניסות

מבוא סימון שם הסבר

P0.0 – p0.7 0פורט - כיווני דו פורטוקריאת לכתיבהגם, משמש מידע

לזיכרון גישה עבורמידע ) חיצוני

וכתובת( P1.0 – p1.7 1פורט - כיווני דו פורט

וקריאת לכתיבהמידע

P2.0 – p2.7 2פורט - כיווני דו פורטוקריאת לכתיבהגם, משמש מידע

לזיכרון גישה עבורבלבד ) יציאה חיצוני

) כתובות של

יציאות/ ארכיטקטורה- 8051 כניסות) המשך)

מבוא סימון שם הסבר

P3.0 – p3.7 3פורט - לכתיבה כיווני דו פורט , גם משמש מידע וקריאת

טורית UART)לתקשורתetc ,).פסיקות לקבלת

מונים, לקבלת חיצוניותבקרה ולקווי חיצוניים

חיצוניים לזיכרונות

~PSEN Program Store Enable גישות עבור משמשחיצוני לזכרון

RST Reset של מחדש אתחולהמעבד

שלו והרגיסטרים

~EA External Access Enable קוד הבאת מאפשרחיצוני מזכרון

ALE/~PROG Address Latch Enable גישות עבור משמשחיצוני לזכרון

יציאות/ ארכיטקטורה- כניסות) המשך)

מבוא סימון שם הסבר

NC No Connect חיבור אין

XTAL1 Crystal 1 להפעלת כניסה משמשהפנימי השעון

XTAL2 Crystal 2 מהשעון יציאה משמשהפנימי

Power Supply Power Supply מתח הספקת

Ground Ground אדמה

8051 - הזיכרון ארכיטקטורה- מיפוי

והמידע • התוכנה זיכרון בין לוגית הפרדההתוכנה – זיכרון עבור שונות המידע( )ROM)כתובות (RAMוזיכרון-8bitsגישת – " ה י ע המידע זיכרון CPUאל

תוכנה • זיכרוןבלבד – קריאההוא – הכתובות עד 16bitsמרחב של בגודל הוא 64Kולכןהליבה )– - coreבתוך ל( עד 4K Bytesיש–PSEN (Program Store Enable) חיצוני לזיכרון גישה מאפשר

מידע • זיכרון–128 Bytes הפקודות של מהירה גישה עבור פנימייםמיוחדים – רגיסטרים Special Function Registers (SFRs)ישנם–- ל מחולק הפנימי רגיסטרים 4הזיכרון שמונה של בנקיםעד – של חיצוני " “64K Bytesזיכרון י ע ”movxנגיש

ארכיטקטורה- 8051הזיכרון מיפוי

הפנימי • Bytes 128 הזיכרון

- ה CPUשעון

בקר- • שעון 8051למיקרו כניסת יש

הפסיקות מבנה

:4מספק 8051ה-• פסיקות של מקורותחיצוניים 2–השעונים 2– של פנימיים

הפורטים מבנה

פורטים 4מכיל 8051ה-••- כיוונים דו הם הפורטים כליש • פורט מיוחדים 4לכל SFR (Specialרגיסטרים

Function Registers P0 through P3) ודוחפים הכניסה עבור כחוצצים המשמשים

המוצא עבור( 0פורט • ופורט ) ויציאה ( 2כניסה יציאה )

חיצוני לזיכרון גישה עבור גם משמשים

הפורטים מבנה

פורט • . 3כניסות מופעלים הם שימושיים רב הםנכתב ' -1כאשר SFRב'

מונים/ שעונים

רגיסטרים 8051ל-• שני של 16bitsיש: מונים/ השעונים

–Timer 0 –Timer 1•. מיקרים כמוני או כשעונים לשמש יכולים הםלעבוד • יכולים שהם מצבים ארבעה להם יש

בהם.

Reset

•- ה הכניסה Resetכניסת דרך RSTהיא

נלמד מה

בקרים-• מקרו•8051ארכיטקטורה•פעולה•רגיסטרים•

הפנימי לזיכרון וגישות פקודות

באסמבלר 8051ל-• פקודות סט ישהפנימי • לזיכרון ישירה לגישה אפשרות יש

- ה SFRולרגיסטרירגיסטרים • דרך ישירה לא לגישה אפשרות יש

מיוחדים

הפקודות סט

באסמבלר 8051ל-• פקודות סט יש•: סוגים לשישה מתחלקות הגישות•Arithmetic Instructions•Logical Instructions•Data Transfers•Lookup Tables•Boolean Instructions•Jump Instructions

(Interrupts)פסיקות

:4מספק 8051ה-• פסיקות של מקורותחיצוניים 2–השעונים 2– של פנימיים

• : " הרגיסטרים י ע נשלטים SFRs, IE and IPהם• . בנפרד פסיקה כל לאפשר או למסך ניתן•. ביחד הפסיקות כל את למסך ניתן• . בנפרד פסיקה לכל קדימת לתת ניתן

(Interrupts)פסיקות

• " י ע נמוכה קדימות בעלת לפסיקה להפריע ניתןגבוהה קדימות בעלת פסיקה

• , קדימות באותה פסיקות שתי זמנית בו מגיעות כאשר. שתיהן מבין הקדימות את יש למי בחירה מנגנון יש

הפסיקות • בין הקדימות את מראה הבא המבנהקדימות אותה בעלות

(Interrupts)פסיקות

חיצוניות • INT0, ~INT1~פסיקות•: ברגיסטרים בביטים כתלות לפעול אפשרויות שתי

רמה–מצב – שינוי

• : מהשעונים TIMER 0 and TIMER 1פסיקותמהדגלים • נוצרות ברגיסטרי TF0, TF1הפסיקות

השעונים

טיפול(- Interrupts)פסיקות

•: פסיקה לחסימת תנאים כמה–. כרגע מטופלת יותר גבוהה או שווה קדימות עם פסיקהלרגיסטרים – כתיבה IPאו IEמתבצעת•: הבאים השלבים מתבצעים חסימה ואין במידהבמחסנית )• הרגיסטרים ערכי כל (stackשמירת• - ה של הערך במחסנית Program Counter(PC)שמירת

. בפסיקה הטיפול רוטינת של בערך מחדש ואיתחולוויש • הפסיקה את שיצר הדגל ניקוי יש בהם מיקרים יש

. שלא מיקריםקבוע • במיקום נמצאת פסיקה בכל הטיפול רוטינת

טיפול(- Interrupts)פסיקות

External Interrupt 0 -במקום 0003HשמורהTimer 0 -במקום 000BHשמורה

External Interrupt 1 -במקום 0013HשמורהTimer 1 -במקום 001BHשמורה

Reset

•- ה כניסת Resetכניסת rstהיאלשני • לפחות גבוהה להיות חייבת הכניסה

. שעון מחזורי•- ל -RESETבתגובה פנימי Resetמבצע CPUה

Reset -פנימי

הרגיסטרים RESETבזמן • ' 0נכתב 'SFRלכלהמחסנית ומצביע הפורטים לחוצצי מלבד

נכתב • הפורטים המחסנית FFHלחוצצי ולמצביע07Hנכתב:

לתת '• - ALEברגליים' 0אסור הרכיב PSENו אז כי. ידוע לא למצב ייכנס

•- ה במהלך משתנה לא הפנימי . RESETהזיכרוןלא הזיכרון ערכי המתח את מכבים כאשר אך

מוגדרים.

נלמד מה

בקרים-• מקרו•8051ארכיטקטורה•פעולה•רגיסטרים•

רגיסטרים

רגיסטרים

•PSW: Program Status Word (bit addressable)- ה מצב על סטאטוס ביטי כמה CPUמכיל

רגיסטרים

•IE: Interrupt Enable Register (bit addressable)הוא הביט מאופשרת 0אם לא הפסיקה אז

. מאופשרת הפסיקה אחרת

רגיסטרים

•IP: Interrupt Priority Register(bit addressable)הוא הביט בקדימות 0אם היא הפסיקה אז

נמוכה.

רגיסטרים

•TCON: Timer/Counter Control Register(bit addressable)

רגיסטרים

•TMOD: Timer/Counter Mode Control Register (not bit addressable)

בסיסיים מעבדים- מושגיםמעבדים- במיקרו

•CISC לעומת RISC :עיבוד צינור המצאת לפני תוכננו הראשונים המעבדיםשאינן יחסית מורכבות פעולות ביצוע איפשרה שלהם הסף שפת ולכן הנתונים

. יותר קטנים לחלקים יעיל באופן להתחלק יכולותמעבדי • כונו אלו " CISCמעבדים של ) ת (.Complex Instruction Set Computerר• , שפה עם חדשים מעבדים פותחו הנתונים עיבוד צינור של השיטה המצאת עם

. זו לשיטה במיוחד שהותאמהלחלק • קל אותן יותר פשוטות פקודות הכילה אלו מעבדים של המכונה שפת

כונו, ולכן " RISCלשלבים של ) ת (. Reduced Instruction Set Computerרשמעבדי • פי על , ) RISCאף כולל ותואמיהם אינטל מעבדי יותר ליעילים נחשבו

של -AMDהמעבדים ה( בשיטת לעבוד לשפת CISCהמשיכו תאימות על לשמור כדי- , . ה לעומתם הקודמים המעבדים של ה PowerPCהמכונה במחשבי המשמש

מעבד מקינטוש . RISCהוא• , בין בביצועים הפער הצטמצם הזמן עם זאת -CISCעם מעבדי, RISCל CISCכאשר

- הפנטיום כגון המורכבת 4מודרניים המכונה בשפת פקודה כל מתרגמים והאתלוןלשפת .RISCשלהם פנימית

פנימי- 8051 מבנה