Кафедра приборостроения Методические указания
к лабораторной работе по дисциплине
«МП в СИ»
Лабораторная работа № 7
Работа с микропроцессором RISC- архитектуры
(изучение контроллерных функций, программа «Бегущие огни»)
Составили: Андреева Е.В.
Горовой В.И.
НТУУ «КПИ»-2003
1. Цель работы:
изучение функций и областей применения микропроцессоров с RISC-архитектурой (микро ЧИПов);
работа с памятью микроконтроллера Р1С16С84.
2. Теоретические сведения:
Однокристальная микро ЭВМ (ОЭВМ) - это одна БИС, но содержащая, кроме центрального процессора, еще память и схемы управления вводом/выводом.
Таким образом, для ОЭВМ требуется минимальное число внешних компонентов и она может быть изготовлена малогабаритной и дешевой. Следует сразу заметить, что в отличие от микропроцессоров даже очень высокая степень интеграции не позволяет им достигнуть хорошей вычислительной мощности (малый объем ОЗУ).
Встроенные МПС на основе ОЭВМ стали органической частью та называемых «интеллектуальных» приборов, которые применяются для измерения многочисленных и разнообразных параметров (как электрических, так и неэлектрических). Кроме того, ОЭВМ стали основой построения модных «умных» игрушек, ультрасовременных бытовых приборов и многого другого, что одновременно удивляет, радует и пугает нас сегодня.
Архитектура ОЭВМ - это результат эволюции архитектуры микропроцессоров и микропроцессорных систем за последнее десятилетие.
Стремительное развитие получили однокристальные ЭВМ с так называемой RISC-архитектурой (иначе микро ЧИПы, в частности, серии PIC 16CXX).
На сегодняшний день альтернативы применению микро ЧИПов в качестве встроенных систем в мире не существует.
Для разработчика встроенных МПС имеется большой выбор ОЭВМ, изготовленных по разной технологии, с различной емкостью памяти и числом кортов ввода/вывода.
В настоящее время более двух третей мирового рынка микропроцессорных средств уже составляют именно БИС ОЭВМ.
Часто однокристальную микро ЭВМ (ОЭВМ) называют «микроконтроллером» (в аббревиатуре МК). Объясняется это именно тем, что ОЭВМ имеют незначительные емкости памяти и другие особенности, которые ограничивают их применение в качестве вычислителей. Поэтому их эффективно применять для решения задач управления и регулирования в приборах, устройствах и системах автоматики, а не для решения задач обработки данных.
Структурна схема PIC16C84
Методические рекомендации
Для успешного выполнения работы необходимо вспомнить:
а) принцип формирования временных задержек программным путем (лаб. № 3, «бегущие огни»);
б) различие в построении внутренней и внешней петлей задержки (лаб. №3);
в) понятие память микропроцессора (внутренняя и внешняя);
г) понятия: RISC-архитектура, конвейерная обработка данных, КЭШ-
память.
3. Ход выполнения работы
При выполнении работы необходимо последовательно заполнить таблицы 1-2 в конце протокола записать выводы (об особенностях использования и программирования микроЧИПов).
Включить ПЭВМ. Проверить наличие связей.
Найти директорию Лаб_р_7 вызвать прогр. 'cpic.exe' для работы с программатором.
(на экране появится заставка)
-
File: II ComPic-1 VI.4 (С)1996 ORMIX Ltd.|
0000: 3FFF 3FFF 3FFF 3FFF 3FFF 3FFF 3FFF 3FFF 0008: 3FFF 3FPF 3FFF 3FFF 3FFF 3FPF 3FFF 3FFF — 16C84 — 0010: 3FFF 3FFP 3FFF 3FFF 3PFP 3PFF 3FFF 3FFF ProgSize : 1024 0018: 3PFF 3PPP 3FFP 3FFF 3FPF 3PFF 3PPF 3FFP DataSize : 64 0020: 3PFF 3PPP 3FFP 3FFF 3FPF 3PFF 3PPF 3FFP 0028: 3PFF 3PPP 3FFP 3FFF 3FPF 3PFF 3PPF 3FFP 0030: 3FFP 3FPF 3FPF 3FPF 3FFP 3FFF 3FFF 3FFF ProgPulae: lOuS 0038: 3FFF 3FFF 3FFF 3FPF 3FFF 3FFF 3FFF 3FPF ProgTime : 25,3,1 0040: 3FFF 3FFF 3FFF 3FPF 3FPF 3FFF 3FFF 3FFF Fuses : 3FF3 0048: 3PFP 3FPF 3FFF 3PFF 3FFP 3FFP 3FFF 3FFF 0050: 3PFF 3FPF 3FFF 3FFF 3FFF 3FFF 3FFP 3FFF Osc - RC 0058: 3FFF 3FFF 3FFF 3FFF 3FFF 3FFF 3FPF 3FFF WDT - Off 0060: 3FFF 3FPF 3FFF 3PFF 3FFF 3FFF 3FPF 3FFF PWRTE - Off 0068: 3FFF 3FFF 3FFF 3FFF 3FFF 3FFF 3FFF 3FFF CP - Off 0070: 3FPP 3FFF 3FFF 3FPF 3FFF 3FFF 3FFF 3FFF 0078: 3FFF 3FFF 3FFF 3FFF 3FFF 3PFF 3FFF 3FFF ID : FFFF 0080: 3PFF 3FFP 3FFF 3FPF 3FFF 3PFP 3FFP 3FFF SER : Off 0088: 3PPP 3FFF 3PPF 3PFF 3FFF 3FFF 3FFF 3PFF 0090: 3PFF 3FFF 3FFF 3FFF 3PFF 3FFP 3FFP 3PFF 0098: 3FFF 3FFF 3PPF 3FPP 3FFF 3FFF 3FFF 3PPF OOAO: 3FFP 3FPF 3FPF 3FFF 3FFF 3FFF 3FFF 3FPF OOA8: 3FFF 3FFF 3PFF 3PFP 3PFF 3FPF 3FPF 3PFF 13:00
|lAbout 2Save 3Load 4Edit 5Prog 6Read 7Verify 8Blank? 9Select lOQuit |
рис. 1
3.4. С помощь команды: ' Edit' занести программу «бегущие огни» в ОЗУ ПЭВМ. (см. приложение 1)
3.5. Окончить режим ввода программы (команда 'Quit')
3.6. Проверить правильность подключения линий связи ПЭВМ с лаб. установкой и программатором, (рис. 2)
Рис.2
Внимание! До выполнения работы кнопка "ON" на лаб. установке отжата (выключено).
3.7. С помощью команды 'Prog' запрограммировать микроЧИП.
3.8. Лаб. установку микроЧИП отсоединить от программатора, подключить блок питания и включить лабораторную установку нажатием кнопки "ON"
Рис.3
3.9. В соответствии с вариантом задать нужный режим работы микро ЧИПа
(поворотом ручки) и определить время горения светодиодов.
Поворотом ручки задается тактовая частота fгти встроенного генератора. 3.10.В соответствии с вариантом заполнить таблицу 1.
Табл. 1.
Положение |
№ метки |
Число периодов |
|
Общее время t, с |
|
3.11. Вычислить частоту тактового генератора (fгти) и записать в таблицу 2
Табл. 2.
Режим |
1 |
2 |
3 |
4 |
Длит, цикла |
|
|
|
|
fгти |
|
|
|
|
З.12. В соответствии с вариантом задать в программе длительность горения светодиодов.
4.Содержание протокола. Протокол должен содержать:
Цель работы.
Краткие теоретические сведения (по собственному усмотрению).
Основные схемы, алгоритмы, программы и заполненные таблицы.
Краткие выводы по работе.
5. Вопросы для самоконтроля.
Что такое ОЭВМ ? В чем особенности их структурной организации и применения?
Что представляет собой Гарвардская архитектура? В чем ее преимущества ?
Охарактеризуйте внутренние физические и логические компоненты микро ЧИПов (Особенности построения памяти).
Где могут быть использованы микро ЧИПы ? Что ограничивает их повсеместное применение ?
Что необходимо разработчику встроенной МПС для успешного встраивания микро ЧИПа в измерительный прибор?
Приложение
Адреса |
Коды |
Метки |
Команды |
Комментарии |
|
0000 |
2900 |
|
GOTO |
BEGIN |
Переход по адресу |
|
|
|
|
Инициализация портов ввода/вывода |
|
0100 |
1683 |
BEGIN |
bsf |
STATUS, PRO |
|
0101 |
3000 |
|
MOVLW |
INITA |
|
0102 |
0085 |
|
MOVWF |
TRISA |
|
0103 |
3000 |
|
MOVLW |
INITB |
|
0104 |
0086 |
|
MOVWF |
TRISB |
|
0105 |
1283 |
|
bcf |
STATUS, PRO |
|
|
|
|
|
|
|
0106 |
3092 |
SEQ |
MOVLW |
92H |
Установка горения 1,4,7 |
0107 |
0086 |
|
MOVWF |
DATAPORT |
светодиодов |
0108 |
2110 |
|
CALL |
DELAY |
|
0109 |
3049 |
|
MOVLW |
49H |
Установка горения 2,5,8 |
010А |
0086 |
|
MOVWF |
DATAPORT |
светодиодов |
010В |
2110 |
|
CALL |
DELAY |
|
010С |
3024 |
|
MOVLW |
24H |
Установка горения 3,6 |
010D |
0086 |
|
MOVWF |
DATAPORT |
светодиодов |
010Е |
2110 |
|
CALL |
DELAY |
|
010F |
2906 |
|
GOTO |
SEQ |
Возврат в основную программу «Бегущие огни» |
|
|
|
|
|
|
0110 |
3010 |
DELAY |
MOVLW |
010h |
Начало петли задержки |
0111 |
008С |
|
MOVWF |
STRATCH |
|
0112 |
30FF |
DELAY 1 |
MOVLW |
0FFh |
|
0113 |
008Е |
|
MOVWF |
STRATCH 1 |
|
0114 |
0В8Е |
LOOP |
DECFSZ |
STRATCH 1,1 |
уменьшать STRATCH 1на 1 |
0115 |
2914 |
|
GOTO |
LOOP |
и переходить обратно, пока не 0 |
0116 |
0В8С |
|
DECFSZ |
STRATCH, 1 |
уменьшать STRATCH на 1 |
0117 |
2912 |
|
GOTO |
DELAY 1 |
и переходить обратно, пока не 0 |
0118 |
0008 |
|
RETURN |
Возврат |
|
|
|
|
END |
|
|
Варианты
1. |
1-я метка, 15 периодов, 1,0 с |
2. |
1-я метка, 20 периодов, 0,8с |
3. |
2-я метка, 10 периодов, 1,2с |
4. |
2-яметка, 20 периодов, 0,5с |
5. |
3-я метка, 15 периодов, 1,5с |
6. |
3-я метка, 25 периодов, 0,6с |
7. |
4-я метка, 10 периодов, 0,7с |
8. |
4-я метка, 20 периодов, 0,9с |