Разработка микропроцессорной системы
Дипломная работа - Компьютеры, программирование
Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование
семейства AVR обеспечиваются следующими особенностями архитектуры:
В качестве памяти программ используется внутренняя флэш-память. Она организована в виде массива 16-разрядных ячеек и может загружаться программатором, либо через порт SPI;
16-разрядные память программ и шина команд вместе с одноуровневым конвейером позволяют выполнить большинство инструкций за один такт синхрогенератора (50 нс при частоте FOSC=20 МГц);
память данных имеет 8-разрядную организацию. Младшие 32 адреса пространства занимают регистры общего назначения, далее следуют 64 адреса регистров ввода-вывода, затем внутреннее ОЗУ данных объемом до 4096 ячеек. Возможно применение внешнего ОЗУ данных объемом до 60 Кбайт;
внутренняя энергонезависимая память типа EEPROM объемом до 4 Кбайт представляет собой самостоятельную матрицу, обращение к которой осуществляется через специальные регистры ввода-вывода.
Как видно из рис. 1.2 и 1.3, 32 регистра общего назначения (РОН) включены в сквозное адресное пространство ОЗУ данных и занимают младшие адреса. Хотя физически регистры выделены из памяти данных, такаяорганизация обеспечивает гибкость в работе. Регистры общего назначения прямо связаны с АЛУ. Каждый из регистров способен работать как аккумулятор. Большинство команд выполняются за один такт, при этом из регистров файла могут быть выбраны два операнда, выполнена операция и результат возвращен в регистровый файл. Старшие шесть регистров могут использоваться как три 16-разрядных регистра, и выполнять роль, например, указателей при косвенной адресации.
Рис.3. Регистры общего назначения микроконтроллера ATmega64
Следующие 64 адреса за регистрами общего назначения занимают регистры ввода-вывода (регистры управления/состояния и данныхПри использовании команд IN и OUT используются адреса ввода-вывода с $00 по $3F. Но к регистрам ввода-вывода можно обращаться и как к ячейкам внутреннего ОЗУ. При этом к непосредственному адресу ввода-вывода прибавляется $20. Адрес регистра как ячейки ОЗУ приводится далее в круглых скобках. Регистры ввода-вывода с $00 ($20)по $1F ($3F) имеют программно доступные биты. Обращение к ним осуществляется командами SBI и CBI, а проверка состояния - командами SBIS и SBIC. В таблице B1 приведен список регистров ввода-вывода.
Таблица 1. Некоторые регистры ввода-вывода микроконтроллера ATmega64
НазваниеФункцияPORTGРегистр данных порта GDDRGРегистр направления данных порта GPINGВыводы порта GPORTFРегистр данных порта FDDRFРегистр направления данных порта FSREGРегистр состоянияSPHУказатель стека, старший байтSPLУказатель стека, младший байтTIMSKРегистр маски прерываний от таймеров/счетчиковTIFRРегистр флагов прерываний от таймеров/счетчиковMCUCRРегистр управления микроконтроллеромMCUCSRРегистр управления и состояния микроконтроллераTCCR0Регистр управления таймером/счетчиком Т0TCNT0Счетный регистр таймера/счетчика Т0OCR0Регистр совпадения таймера/счетчика Т0ASSRРегистр состояния асинхронного режимаTCCR1AРегистр управления А таймера/счетчика Т1PORTAРегистр данных порта АDDRAРегистр направления данных порта АPINAВыводы порта АPORTBРегистр данных порта ВDDRBРегистр направления данных порта ВPINBВыводы порта ВPORTCРегистр данных порта СDDRCРегистр направления данных порта СPINCВыводы порта СPORTDРегистр данных порта DDDRDРегистр направления данных порта DPINDВыводы порта DSPDRРегистр данных SPISPSRРегистр состояния SPISPCRРегистр управления SPIACSRРегистр управления и состояния аналогового компаратораADMUXРегистр управления мультиплексором АЦПADCSRAРегистр управления и состояния АЦПADCHРегистр данных АЦП, старший байтADCLРегистр данных АЦП, младший байтPORTEРегистр данных порта ЕDDREРегистр направления данных порта ЕPINEВыводы порта ЕPINFВыводы порта F
Рис.4 - Блок-схема микроконтроллера Atmega64
2. Микросхемы памяти
Микросхема ОЗУ приведена на рис. 13.
Рис. 13 УГО микросхемы КР565РУ1А
Назначение выводов
1 - напряжение питания (-Uп3);
, 3, 4, 8, 9, 10, 13, 14, 15, 19, 20, 21 - входы адресные А0...А11;
- вход сигнала выбора микросхемы;
- вход информационный;
- выход информационный;
- напряжение питания (Uп2);
- вход сигнала выбор режима;
- свободный;
- вход сигнала разрешения;
- напряжение питания (Uп1);
- общий.
ИС имеет три источника питания, первым подключают и последним отключают источник питания Uп3 = -5В, так как он подается на подложку (кристалл), в противном случае может произойти тепловой пробой под воздействием двух других источников питания Uп1 и Uп2. Режим регенерации осуществляют по циклу считывания или считывания-модификации-записи при выполнении условия CS = 1, обеспечивающего блокировку информационных входов и выходов микросхемы и возможность работать ей на себя. Выход микросхемы в это время находится в Z-состоянии. После включения питания нормальный режим функционирования устанавливается через восемь циклов.
Микросхема ПЗУ приведена на рис. 14.
Рис. 14 УГО микросхемы КР1601РР1
A0 A9 - входы адреса
D0 D3 - входы / выходы данных- выбор кристалла- вход сигнала считывания- вход сигнала программирования- вход сигнала стиранияPR -вход напряжения программирования
Режимы работы микросхемы представлены в таблице 1.
Таблица 1
CSERPRRDA0A9UPRD1/0Режим0XXXXXRoffХранение1010X-33-31 BXОбщее стирание1000A-//-XИзбирательное стирание1100A-//-D1Запись данных1111A-335 BD0Считывание
2.1 Карта распределения адресного пространства памяти
B000hПЗУA000h9FFFhОЗУ9ВFFhРис. 15. Карта распределения а