Дополнительные модули МК - Лекция. Микроконтроллеры и их типовые элементы

^ Дополнительные модули МК
Описанные выше модули составляют так именуемый базисный набор МК и входят в состав хоть какого современного контроллера. Явна необходимость включения в состав МК дополнительных модулей, состав и способности которых определяются определенной решаемой Дополнительные модули МК - Лекция. Микроконтроллеры и их типовые элементы задачей. Посреди таких дополнительных модулей следует, сначала, отметить:
^ Модули поочередного ввода/вывода
Наличие в составе 8-разрядного МК модуля контроллера поочередного ввода Дополнительные модули МК - Лекция. Микроконтроллеры и их типовые элементы/вывода стало в ближайшее время обыденным явлением. Задачки, которые решаются средствами модуля контроллера поочередного ввода/вывода, можно поделить на три главные группы:

Исходя из убеждений организации обмена информацией упомянутые типы интерфейсов Дополнительные модули МК - Лекция. Микроконтроллеры и их типовые элементы поочередной связи отличаются режимом передачи данных (синхронный либо асинхронный), форматом кадра (число бит в посылке при передаче б полезной инфы) и временными диаграммами сигналов на линиях (уровни сигналов и положение фронтов при переключениях).

Число Дополнительные модули МК - Лекция. Микроконтроллеры и их типовые элементы линий, по которым происходит передача в поочередном коде, обычно равно двум (I2C, RS-232C, RS-485) либо трем (SPI, некие неординарные протоколы). Данное событие позволяет спроектировать модули контроллеров поочередного обмена таким Дополнительные модули МК - Лекция. Микроконтроллеры и их типовые элементы макаром, чтоб с помощью их на аппаратном уровне можно было воплотить несколько типов поочередных интерфейсов. При всем этом режим передачи (синхронный либо асинхронный) и формат кадра поддерживаются на уровне логических сигналов Дополнительные модули МК - Лекция. Микроконтроллеры и их типовые элементы, а реальные физические уровни сигналов для каждого интерфейса получают при помощи особых ИС, которые именуют приемопередатчиками, конверторами, трансиверами.

Посреди разных типов интегрированных контроллеров поочередного обмена, которые входят в состав тех либо других 8-разрядных Дополнительные модули МК - Лекция. Микроконтроллеры и их типовые элементы МК, сложился эталон "де-факто" — модуль UART (Universal Asynchronous Receiver and Transmitter). UART — это универсальный асинхронный приемопередатчик. Но большая часть модулей UART, не считая асинхронного режима обмена, способны также воплотить режим синхронной передачи Дополнительные модули МК - Лекция. Микроконтроллеры и их типовые элементы данных.

Не все производители МК употребляют термин UART для обозначения типа модуля контроллера поочередного обмена. Так, в МК компании Motorola модуль асинхронной приемопередачи, который поддерживает те же режимы асинхронного Дополнительные модули МК - Лекция. Микроконтроллеры и их типовые элементы обмена, что и UART, принято именовать SCI (Serial Communication Interface). Необходимо подчеркнуть, что модуль типа SCI обычно реализует только режим асинхронного обмена, другими словами его многофункциональные способности уже по сопоставлению с модулями типа UART Дополнительные модули МК - Лекция. Микроконтроллеры и их типовые элементы. Но бывают и исключения: под этим же именованием SCI в МК МС68НС705В16 прячется модуль синхронно-асинхронной передачи данных.

Модули типа UART в асинхронном режиме работы позволяют воплотить протокол обмена для интерфейсов Дополнительные модули МК - Лекция. Микроконтроллеры и их типовые элементы RS-232C, RS-422А, RS-485, в синхронном режиме — неординарные синхронные протоколы обмена, и в неких моделях — SPI. В МК конторы Motorola обычно предусмотрены два модуля поочередного обмена: модуль SCI Дополнительные модули МК - Лекция. Микроконтроллеры и их типовые элементы с возможностью реализации только протоколов асинхронной приемопередачи для интерфейсов RS-232C, RS-422A, RS-485 и модуль контроллера синхронного интерфейса в эталоне SPI.

Протоколы интерфейсов локальных сетей на базе МК (I2C и CAN) отличает Дополнительные модули МК - Лекция. Микроконтроллеры и их типовые элементы более непростая логика работы. Потому контроллеры CAN интерфейса всегда производятся в виде самостоятельного модуля. Интерфейс I2C с возможностью работы как в ведущем, так и ведомом режиме, также обычно поддерживается особым Дополнительные модули МК - Лекция. Микроконтроллеры и их типовые элементы модулем (модуль поочередного порта в МК 89С52 конторы Philips). Но если реализуется только ведомый режим I2C, то в МК PIC16 компании Microchip он удачно смешивается с SPI: настройка 1-го и Дополнительные модули МК - Лекция. Микроконтроллеры и их типовые элементы такого же модуля на один из протоколов осуществляется методом инициализации.

В ближайшее время появилось огромное количество МК со встроенными модулями контроллеров CAN и модулями универсального поочередного интерфейса устройств перифирии USB (Universal Serial Bus Дополнительные модули МК - Лекция. Микроконтроллеры и их типовые элементы). Любой из этих интерфейсов имеет довольно сложные протоколы обмена, для ознакомления с которыми нужно обращаться к специальной литературе.


^ Порты передачи данных

Порты ввода-вывода в большей степени употребляются для управления ординарными наружными Дополнительные модули МК - Лекция. Микроконтроллеры и их типовые элементы устройствами: если бит установлен, мотор вертится (заслонка открыта, нагреватель включен и т. д.), и напротив. Если же устройство более сложное, и работа с ним подразумевает обмен последовательностями команд и ответов, либо просто большенными объемами данных Дополнительные модули МК - Лекция. Микроконтроллеры и их типовые элементы, обычный порт оказывается не очень комфортен.

Основная неувязка при использовании обычного порта в качестве средства обмена данными заключается в том, что принимающему устройству следует знать, выставило ли передающее устройство Дополнительные модули МК - Лекция. Микроконтроллеры и их типовые элементы на собственных выходах новейшую порцию данных, либо еще как бы нет. Три главных подхода к решению этой задачи именуются синхронной, асинхронной и изохронной передачами данных.

При синхронной передаче мы или предоставляем дополнительный сигнал, строб Дополнительные модули МК - Лекция. Микроконтроллеры и их типовые элементы (рис. 9.6), или тем либо другим методом передаем синхросигналы по этим же проводам, что и данные. К примеру, можно установить, что любая последующая порция данных должна хотя бы одним битом отличаться Дополнительные модули МК - Лекция. Микроконтроллеры и их типовые элементы от предшествующей. При всем этом нужно предугадать протокол, средством которого передатчик будет кодировать, а приемник декодировать повторяющиеся последовательности знаков. К примеру, 2-ой знак из пары схожих поочередных знаков можно подменять на особый знак Дополнительные модули МК - Лекция. Микроконтроллеры и их типовые элементы повторения, вобщем, в данном случае нам нужно предугадать и метод кодировки знака, совпадающего по значению с эмблемой повторения. Реальные методы совмещения кодирующих и синхронизующих сигналов в одном проводе относительно сложны и их детализированное Дополнительные модули МК - Лекция. Микроконтроллеры и их типовые элементы обсуждение было бы более уместно в книжке, посвященной сетевым технологиям.




Рис. Временная диаграмма стробируемого порта


Передача стробирующего сигнала просит прокладки дополнительных проводов, но с реализационной точки зрения еще проще совмещения синхросигнала и данных Дополнительные модули МК - Лекция. Микроконтроллеры и их типовые элементы и потому обширно применяется в самых различных ситуациях. Большая часть стробируемых портов асимметричны: одно из устройств, ведущий (master — владелец), генерирует стробовый сигнал, а 2-ое ведомый (slave — раб), пользуется этим сигналом для Дополнительные модули МК - Лекция. Микроконтроллеры и их типовые элементы приема либо передачи. Часто заместо одиночного строба употребляется несколько разных сиг налов — к примеру, один сигнал выставляется передатчиком и докладывает чт последующая порция данных готова, а 2-ой сигнал — приемником и сооб Дополнительные модули МК - Лекция. Микроконтроллеры и их типовые элементы шает, что приемник принял эти данные и готов принять последующие Дополнительные сигналы могут также решать вопрос о том, какое из устройств в данном цикле будет приемником, а какое — передатчиком.

При асинхронном обмене данными передающее устройство Дополнительные модули МК - Лекция. Микроконтроллеры и их типовые элементы отправляет особый стартовый знак, сигнализирующий о том, что на данный момент пойдут данные, и с фиксированным интервалом выставляет на собственных выходах знаки данных. Передаваемый за один прием блок данных обычно невелик Дополнительные модули МК - Лекция. Микроконтроллеры и их типовые элементы по объему — ведь нужно считаться с угрозой того, что часы приемника и передатчика, средством которых они отмеряют интервал меж поочередными порциями данных, недостаточно точны и могут разойтись. Обычно блок данных состоит из Дополнительные модули МК - Лекция. Микроконтроллеры и их типовые элементы фиксированного количества знаков и именуется кадром либо фреймом (frame). Кадр обычно заканчивается одним либо несколькими стоповыми знаками. Не найдя этих знаков (либо найдя на месте этих знаков неправильные значения), приемник может осознать Дополнительные модули МК - Лекция. Микроконтроллеры и их типовые элементы, что его часы все-же разошлись с часами передатчика.

Асинхронная передача позволяет сберечь на проводах (не требуется стробирующих сигналов) и при всем этом избежать сложных методов кодировки, соответствующих для совмещенной синхронной передачи Дополнительные модули МК - Лекция. Микроконтроллеры и их типовые элементы, но стартовые и стоповые знаки составляют значительную часть потока передаваемых данных и делают осязаемые затратные расходы.

Не считая того, при передаче огромного объема данных в виде плотно последующих вереницей кадров велика Дополнительные модули МК - Лекция. Микроконтроллеры и их типовые элементы опасность, что приемник растеряет заголовок еще одного кадра и не сумеет вернуть структуру потока, потому многие асинхронные протоколы требуют паузы меж поочередными кадрами.

Асинхронная передача данных комфортна в ситуациях, когда объем Дополнительные модули МК - Лекция. Микроконтроллеры и их типовые элементы передаваемых данных невелик, а потребность в их передаче появляется в труднопредсказуемые моменты. Обычно асинхронные порты работают на маленьких скоростях, менее нескольких килобит за секунду.

^ Изохронная передача данных по идее припоминает асинхронную, с тем только различием Дополнительные модули МК - Лекция. Микроконтроллеры и их типовые элементы, что при обмене данными приемник и передатчик пользуются высокостабильными, но независящими — при использовании 1-го тактового генератора получится синхронная передача — тактовыми генераторами, и благодаря этому могут обмениваться кадрами огромного размера Дополнительные модули МК - Лекция. Микроконтроллеры и их типовые элементы. В эталоне, изохронная передача соединяет достоинства синхронной и асинхронной. но на практике трудности обеспечения стабильности и калибровки тактовых операторов довольно значительны и в чистом виде изохронная передача употребляется очень изредка.

Как синхронные Дополнительные модули МК - Лекция. Микроконтроллеры и их типовые элементы, так и асинхронные порты бывают последующих типов (рис. 9.7):

симплексные (simplex — передавать данные может только одно устройство);

полудуплексные (half-duplex — оба устройства могут принимать и передавать данные, но не способны делать это сразу, к примеру, поэтому Дополнительные модули МК - Лекция. Микроконтроллеры и их типовые элементы, что прием и передача идут по одному проводу);

полнодуплексные (full-duplex) либо просто дуплексные (оба устройства способны сразу передавать и принимать данные, в большинстве случаев -по разным проводам).



Рис. Симплексные, полудуплексные и Дополнительные модули МК - Лекция. Микроконтроллеры и их типовые элементы полнодуплексные порты


Еще одна фактически принципиальная систематизация портов передачи данных - это деление их на поочередные и параллельные порты (рис. 9.8).

Поочередный порт состоит из 1-го провода, по которому, как надо из наименования, поочередно Дополнительные модули МК - Лекция. Микроконтроллеры и их типовые элементы передаются биты данных, также, может быть, синхронизационные либо стартовые и стоповые биты. Параллельный порт имеет несколько линий передачи данных, обычно 8 (чтоб можно было передать за один прием один б), а время Дополнительные модули МК - Лекция. Микроконтроллеры и их типовые элементы от времени и больше.

Правило, поочередные порты — асинхронные либо синхронные с совмещенной передачей синхросигнала, но исключения из этого правила — стробируемые поочередные порты — также нередки. Напротив, если уж мы проложили восемь проводов для Дополнительные модули МК - Лекция. Микроконтроллеры и их типовые элементы данных, то сберегать на девятом — синхронизующем проводе — было бы совершенно уж тупо, потому подавляющee большая часть фактически применяемых параллельных портов — синхронные стробируемые.



Рис. Поочередные и параллельные порты


^ Поочередные порты созданы для обмена информацией процессоров Дополнительные модули МК - Лекция. Микроконтроллеры и их типовые элементы меж собой, также для связи с устройствами в каких критично количество соединительных проводов. В истинное время обширно употребляются два вида поочередных портов:

  1. синхронные поочередные порты;

  2. асинхронные поочередные порты.

^ Синхронные поочередные порты

При рассмотрении работы Дополнительные модули МК - Лекция. Микроконтроллеры и их типовые элементы параллельного порта в режиме обмена данными с другим компом либо принтером уже рассматривался режим поочередной передачи байтов. В поочередном порту режим поочередной передачи применяется не только лишь к б, да Дополнительные модули МК - Лекция. Микроконтроллеры и их типовые элементы и к отдельным битам снутри б. В данном случае для передачи данных довольно только 1-го провода. Передаваемая и принимаемая информация обычно представляется в виде однобайтовых либо многобайтовых слов. Вес каждого бита в слове различен Дополнительные модули МК - Лекция. Микроконтроллеры и их типовые элементы, потому не считая битовой синхронизации, аналогичной байтовой синхронизации для параллельного порта, требуется кадровая синхронизация. Кадровая синхронизация позволяет совершенно точно определять номер каждого бита в передаваемом слове. Временная диаграмма передачи кадра Дополнительные модули МК - Лекция. Микроконтроллеры и их типовые элементы по синхронному поочередному порту приведена на рисунке.



Рис. Временная диаграмма передачи 1-го кадра двоичной инфы по поочередному порту


Временная диаграмма, приведённая на рисунке 1, применяется в синхронных поочередных портах, которые употребляются в большинстве случаев Дополнительные модули МК - Лекция. Микроконтроллеры и их типовые элементы в сигнальных микропроцессорах для обмена информацией с кодеками речи, аналого-цифровыми и цифро-аналоговыми преобразователями. На приведённой временной диаграмме показаны два сигнала синхронизации: сигнал тактовой синхронизации CLK и сигнал кадровой синхронизации FS. Сигнал Дополнительные модули МК - Лекция. Микроконтроллеры и их типовые элементы кадровой синхронизации формируется аппаратно из сигнала WR# при записи еще одного б в параллельный порт вывода. Полярность сигналов синхронизации находится в зависимости от определенного типа используемых микросхем, потому в большинстве сигнальных микропроцессоров Дополнительные модули МК - Лекция. Микроконтроллеры и их типовые элементы вероятна настройка полярности сигналов синхронизации.

Упрощённая схема синхронного поочередного порта приведена на рисунке. На этой схеме видно, что в состав поочередного порта заходит параллельный порт, который позволяет подключаться к системной шине процессора Дополнительные модули МК - Лекция. Микроконтроллеры и их типовые элементы. Для преобразования параллельного кода, который поступает из системной шины в поочередный, употребляется сдвиговый регистр. При воззвании центрального микропроцессора к поочередному порту вырабатывается сигнал записи в поочередный порт, который подаётся на Дополнительные модули МК - Лекция. Микроконтроллеры и их типовые элементы вход параллельной записи V универсального регистра. Тот же сигнал употребляется в качестве сигнала кадровой синхронизации FS. Сигнал тактовой синхронизации CLK, вырабатываемый отдельным генератором, подаётся на вход поочередного сдвига C универсального регистра порта.



Рис. Упрощённая схема Дополнительные модули МК - Лекция. Микроконтроллеры и их типовые элементы синхронного поочередного порта


Количество передаваемых в одном кадре бит может изменяться от восьми до тридцатидвух. В качестве примера использования синхронного поочередного порта на рисунке приведена схема подключения аналого-цифрового преобразователя конторы Дополнительные модули МК - Лекция. Микроконтроллеры и их типовые элементы Analog Devices к синхронному поочередному порту сигнального микропроцессора той же конторы.



Рис. Схема подключения кодека к синхронному поочередному порту


В рассмотренной схеме синхронного поочередного порта на приёмном конце нужно подсчитывать количество тактовых импульсов Дополнительные модули МК - Лекция. Микроконтроллеры и их типовые элементы, прошедшее после импульса кадровой синхронизации. Не считая того, в таком синхронном поочередном порту информация передаётся безпрерывно, что, естественно, комфортно для устройств с непрерывным потоком инфы, как, к примеру, в кодеках речи. Но есть устройства Дополнительные модули МК - Лекция. Микроконтроллеры и их типовые элементы, к которым нужно обращаться только временами, как, к примеру, синтезаторы частоты, микросхемы приёмников, блоков цветности телевизоров, микросхем памяти данных и многие другие устройства. В этих случаях употребляются другие виды синхронных Дополнительные модули МК - Лекция. Микроконтроллеры и их типовые элементы поочередных портов такие как SPI порт и I2C шина. Временная диаграмма SPI интерфейса приведена на рисунке.



Рис. Временная диаграмма SPI интерфейса


Основное отличие этого интерфейса от приведённого выше, состоит в том, что Дополнительные модули МК - Лекция. Микроконтроллеры и их типовые элементы сигнал тактовой синхронизации передаётся исключительно в момент деяния импульса кадровой синхронизации. Активный уровень сигнала кадровой синхронизации продолжается до окончания передачи последнего бита в передаваемом кадре. По одним и этим же линиям Дополнительные модули МК - Лекция. Микроконтроллеры и их типовые элементы передачи данных MISO (вход для головного, выход для ведомого) и MOSI (выход для головного, вход для ведомого) может передаваться информация к совсем разным микросхемам. Выбор, для какой из микросхем предназначена информация, делается сигналом SS Дополнительные модули МК - Лекция. Микроконтроллеры и их типовые элементы (выбор ведомого). В SPI интерфейсе в приёмнике не требуется счётчик тактовых импульсов. Запись принятой инфы делается по окончанию кадрового импульса.

Если в устройстве употребляется несколько микросхем, то количество линий выбора Дополнительные модули МК - Лекция. Микроконтроллеры и их типовые элементы ведомого становится значимым, потому в таких случаях употребляется ещё один вид синхронного поочередного интерфейса: I2C шина (шина TWI для МК компании ATMEL). Временная диаграмма этого интерфейса приведена на рисунке. В I2C шине Дополнительные модули МК - Лекция. Микроконтроллеры и их типовые элементы приём и передача данных, также передача адреса микросхемы и адреса регистра снутри микросхемы, к которому осуществляется воззвание, делается по одному и тому же проводу. Для подключения к этому проводу употребляются микросхемы с открытым Дополнительные модули МК - Лекция. Микроконтроллеры и их типовые элементы коллектором. Нагрузкой для всех микросхем, присоединенных к полосы SDA служит наружный резистор. Естественно, что скорость передачи данных по такому порту будет ниже, по сопоставлению с SPI портом. Тактовая синхронизация в I2C Дополнительные модули МК - Лекция. Микроконтроллеры и их типовые элементы шине передаётся по полосы SCL. Начало работы с микросхемой обозначается особенной композицией сигналов SDA и SCL, которая именуется условием старта. Эта же композиция сразу производит кадровую синхронизацию. Окончание работы с микросхемой Дополнительные модули МК - Лекция. Микроконтроллеры и их типовые элементы обозначается ещё одной композицией сигналов SDA и SCL. В качестве примера микросхем, использующих интерфейс I2C можно именовать микросхемы EEPROM серии 24сXX.



Рис. Временная диаграмма I2C интерфейса


^ Асинхронные поочередные порты

Рассмотренные синхронные поочередные порты Дополнительные модули МК - Лекция. Микроконтроллеры и их типовые элементы позволяют добиться огромных скоростей передачи данных, но провод, по которому ведётся передача синхросигнала, фактически не несёт инфы. Таковой сигнал можно было бы сформировать и на приёмном конце полосы передачи, если заблаговременно условиться Дополнительные модули МК - Лекция. Микроконтроллеры и их типовые элементы о скорости передачи. Единственная неувязка - это то, что нереально выстроить два полностью схожих генератора. Генераторы нужно синхронизировать. Для синхронизации внутренних генераторов употребляется особенное условие начала асинхронной передачи: старт. Всё время, пока Дополнительные модули МК - Лекция. Микроконтроллеры и их типовые элементы не ведётся передача инфы, на полосы находится стоп-сигнал единичного уровня. До передачи каждого б передаётся старт-бит, сигнализирующий приемнику о начале посылки данных, за которым следуют информационные биты. Стартовый Дополнительные модули МК - Лекция. Микроконтроллеры и их типовые элементы бит всегда передаётся нулевым уровнем с продолжительностью, равной продолжительности информационных бит. В неких случаях после передачи информационных бит может передаваться, бит паритета (четности). Заканчивается передача данных стоп-сигналом. Малая продолжительность стопового сигнала должна быть 1,5 продолжительности Дополнительные модули МК - Лекция. Микроконтроллеры и их типовые элементы информационных бит, но обычно употребляют паузу меж примыкающими пакетами данных две продолжительности информационного бита. Временная диаграмма передаваемых сигналов при асинхронной передаче приведена на рисунке.



Рис. Временная диаграмма передаваемых сигналов Дополнительные модули МК - Лекция. Микроконтроллеры и их типовые элементы при асинхронной передаче


 Продолжительность стопового бита не ограничена. Это позволяет регулировать скорость передачи зависимо от скорости поступления инфы.


Порт RS232

Протокол поочередного асинхронного обмена RS5232/ССIТТ V24 обширно применяется для подключения к компу алфавитно-цифровых Дополнительные модули МК - Лекция. Микроконтроллеры и их типовые элементы терминалов, низкоскоростных печатающих устройств, позиционных устройств ввода (мышей, планшетов), низкоскоростного телекоммуникационного оборудования и т.д., а время от времени и для соединения компов меж собой, к примеру, если более высокоскоростное сетевое оборудование Дополнительные модули МК - Лекция. Микроконтроллеры и их типовые элементы отсутствует либо не может быть применено.

Такие порты употребляются для передачи данных за границы корпуса компьютера, потому не считая полосы передачи данных предусмотрен также провод, передающий опорное нулевое напряжение, Заместо TTL Дополнительные модули МК - Лекция. Микроконтроллеры и их типовые элементы-совместимых напряжений, RS232 употребляет в качестве 1 напряжения в спектре от -25 до -3 В, а в качестве 0 — соответственно, в спектре от +3 до +25 В (рис.).

RS232 подразумевает двухсторонний обмен данными. Для этой цели предвидено две полосы Дополнительные модули МК - Лекция. Микроконтроллеры и их типовые элементы данных — для приема и для передачи, обозначаемые ТХ и RX-В согласовании со эталоном, устройства делятся на два типа: "компы и "терминалы". Различие меж ними заключается в том, что "компьютер" передает данные по Дополнительные модули МК - Лекция. Микроконтроллеры и их типовые элементы полосы ТХ, а получает по полосы RX, а "терминал" — напротив. Для соединения 2-ух "компов" нужен особый, так именуемый нуль-модемный кабель, в каком провода ТХ и RX перекрещены. Интересно, что Дополнительные модули МК - Лекция. Микроконтроллеры и их типовые элементы стандартные порты IBM PC являются "терминалами", а не "компьютерами".



Рис. Диаграмма напряжений RS232


Обмен данными осуществляется кадрами, состоящими из стартового бита, 7 либо восьми битов данных (младший бит передается первым), может быть — контрольного бита Дополнительные модули МК - Лекция. Микроконтроллеры и их типовые элементы четности, и 1-го либо 2-ух стоповых битов. Игнорируя ошибки четности либо вообщем не проверяя четность, можно использовать этот бит для передачи данных, и получить, таким макаром, девять битов данных в одном Дополнительные модули МК - Лекция. Микроконтроллеры и их типовые элементы кадре.

Малая скорость передачи составляет 300 бит/с, следующие допустимые скорости получаются удвоением предшествующей— 600 бит/с, 1200, 2400 и т.д. Современные реализации RS232 поддерживают скорости 115 200 бит/с и поболее. Скорость и варианты формата кадра определяются Дополнительные модули МК - Лекция. Микроконтроллеры и их типовые элементы опциями приемника и передатчика. Нужно, чтоб у соединенных портом устройств эти опции совпадали, но протокол сам по для себя не предоставляет средств для их согласования.

Не считая линий приема, передачи, нуля и Дополнительные модули МК - Лекция. Микроконтроллеры и их типовые элементы питания спецификация RS232 предугадывает ряд дополнительных сигналов, в просторечии именуемых модемными линиями— признак несущей, разрешение передачи данных (чисткой этого сигнала приемник может говорить передатчику, что он не успевает обрабатывать поступающие данные) и Дополнительные модули МК - Лекция. Микроконтроллеры и их типовые элементы др. Эти сигналы не должны непременно поддерживаться всеми устройствами и употребляются, приемущественно, акустическими модемами, откуда и происходит заглавие. Полная спецификация при использовании 25-контактного разъема предугадывает также возможность синхронной передачи данных с Дополнительные модули МК - Лекция. Микроконтроллеры и их типовые элементы отдельными стробирующими сигналами, но основная масса реализаций RS232 этого не поддерживает.

Протокол RS232 очень прост и просто может быть реализован программными средствами с внедрением 2-ух бит порта ввода-вывода (пример 9.1) — вобщем, в данном Дополнительные модули МК - Лекция. Микроконтроллеры и их типовые элементы случае будет нужно еще наружняя микросхема приемопередатчика, модифицирующая TTL-совместимые напряжения в спектр напряжений RS232. Но использующие этот протокол, используются очень обширно, и многие модели микроконтроллеров и фактически все комплекты вспомогательных Дополнительные модули МК - Лекция. Микроконтроллеры и их типовые элементы микросхем для процессоров предлагают аппаратные реализации этого эталона.


^ USART микроконтроллера PIC

В качестве примера аппаратной реализации поочередного порта, которую, кроме других вариантов использования, можно применить и для реализации RS232, давайте разглядим устройство USART Дополнительные модули МК - Лекция. Микроконтроллеры и их типовые элементы (Universal Synchronous Asynchronous Receiver Transmitter).

USART может употребляться или как полнодуплексный асинхронный порт с форматом кадра, совместимым с RS232, или как полудуплексный синхронный стробируемый порт. Устройство состоит из приемника (receiver), передатчика (transmitter) и генератора Дополнительные модули МК - Лекция. Микроконтроллеры и их типовые элементы тактовой частоты (baud rate generator) (рис. 9.10).



Рис. Структура USART


Генератор тактовой частоты представляет собой двоичный счетчик, уменьшаемый на единицу на каждом такте центрального микропроцессора. Когда счетчик доходит до нуля, генерируется Дополнительные модули МК - Лекция. Микроконтроллеры и их типовые элементы один такт и счетчик инициализируется начальным значением. Практически, генератор представляет собой делитель тактовой частоты микропроцессора в данном отношении. Документация обычно содержит таблицу, по которой можно высчитать коэффициент деления, чтоб из обычных тактовых частот микропроцессора Дополнительные модули МК - Лекция. Микроконтроллеры и их типовые элементы получить (время от времени с определенной ошибкой) стандартные частоты RS232.

Счетчик генератора тактовой частоты программно недоступен, а изначальное значение этого счетчика (оно же коэффициент деления) задается 8-разрядным регистром SPBRG Дополнительные модули МК - Лекция. Микроконтроллеры и их типовые элементы. USART употребляет одну и ту же тактовую частоту и для приемника, и для передатчика. При синхронной работе в режиме ведомого интегрированный генератор тактовой частоты не употребляется вообщем.

Приемник и передатчик почти во Дополнительные модули МК - Лекция. Микроконтроллеры и их типовые элементы всем подобны по структуре и имеют по два программно-доступных 8-разрядных регистра. 1-ый регистр именуется регистром управления и статуса (status and control register), а 2-ой — регистром данных. И приемник, и передатчик имеют также Дополнительные модули МК - Лекция. Микроконтроллеры и их типовые элементы программно-недоступный сдвиговый регистр, именуемый TSR (Transmit Shift Register) у передатчика и RSR (Receive Shift Register) у приемника.

При передаче значение регистра данных передатчика помещается в сдвиговый регистр и может быть расширяется девятым Дополнительные модули МК - Лекция. Микроконтроллеры и их типовые элементы битом из управляющего регистра. Значение младшего бита выставляется на выходе TX микроконтроллера. Потом на каждом такте генератора регистр двигается на один бит — в итоге выходит поочередная передача бит кадра с данной скоростью. Когда Дополнительные модули МК - Лекция. Микроконтроллеры и их типовые элементы биты кончаются, передатчик устанавливает бит управляющего регистра и, если это требуется, генерирует прерывание по окончании передачи.

Приемник имеет несколько более сложное устройство. Значение входа RX анализируется не один раз за каждый Дополнительные модули МК - Лекция. Микроконтроллеры и их типовые элементы такт генератора, а 16 раз и усредняется — благодаря этому существенно возрастает помехоустойчивость. Не считая того, приемник USART имеет сокрытый буферный регистр, в который помещается значение принятого б, если регистр данных приемника еще Дополнительные модули МК - Лекция. Микроконтроллеры и их типовые элементы не был прочитан с момента последнего приема.




Рис. Принципная схема передатчика USART




Рис. Временная диаграмма работы приемника USART




Рис. Принципная схема приемника USART


Приемники большинства современных аппаратных реализаций RS232 имеют буферные регистры. Так, поочередные Дополнительные модули МК - Лекция. Микроконтроллеры и их типовые элементы порты подавляющего большинства современных IBM PC-совместимых компов основаны на микросхеме National Semiconductor PC16552 [NS PC16552D] и имеют буферы объемом 16 б (у уникальной IBM PC были небуферизованные порты).

Кроме освобождения центрального Дополнительные модули МК - Лекция. Микроконтроллеры и их типовые элементы микропроцессора от выполнения работы сдвиговых регистров, аппаратная реализация RS232 позволяет поменять ожидание данных в режиме опроса на работу по прерываниям, что в почти всех случаях тоже очень полезно. Многопортовые адаптеры, применяемые, к примеру, для организации Дополнительные модули МК - Лекция. Микроконтроллеры и их типовые элементы модемных пулов интернет-провайдеров, нередко могут передавать данные в режиме ПДП.

^ Модули аналогового ввода/вывода
Необходимость приема и формирования аналоговых сигналов просит наличия в МК модулей аналогового ввода/вывода.

Простым Дополнительные модули МК - Лекция. Микроконтроллеры и их типовые элементы устройством аналогового ввода в МК является интегрированный компаратор напряжения. Компаратор ассоциирует входное аналоговое напряжение с опорным потенциалом VREF и устанавливает на выходе логическую "1", если входное напряжение больше опорного. Компараторы удобнее всего использовать для Дополнительные модули МК - Лекция. Микроконтроллеры и их типовые элементы контроля определенного значения входного напряжения, к примеру, в термостатах. В композиции с наружным генератором линейно изменяющегося напряжения интегрированный компаратор позволяет воплотить на МК интегрирующий аналого-цифровой преобразователь (АЦП).

Но более широкие Дополнительные модули МК - Лекция. Микроконтроллеры и их типовые элементы способности для работы с аналоговыми сигналами дает АЦП, интегрированный в МК. В большинстве случаев он реализуется в виде модуля многоканального АЦП, созданного для ввода в МК аналоговых сигналов с датчиков физических величин Дополнительные модули МК - Лекция. Микроконтроллеры и их типовые элементы и преобразования этих сигналов в двоичный код. Структурная схема типового модуля АЦП представлена на рис.



Рис. Структура модуля АЦП


Многоканальный аналоговый коммутатор К служит для подключения 1-го из источников аналоговых сигналов (PTx0...PTx7) ко Дополнительные модули МК - Лекция. Микроконтроллеры и их типовые элементы входу АЦП. Выбор источника сигнала для преобразования осуществляется средством записи номера канала коммутатора в надлежащие разряды регистра управления АЦП.

Два вывода модуля АЦП употребляются для задания опорного напряжения Uоп: VREFH — верхний предел Uоп Дополнительные модули МК - Лекция. Микроконтроллеры и их типовые элементы, VREFL — нижний предел. Разность потенциалов на входах VREFH и VREFL и составляет Uоп. Разрешающая способность АЦП составляет Uоп/2n, где n — число двоичных разрядов в слове результата. Наибольшее значение опорного Дополнительные модули МК - Лекция. Микроконтроллеры и их типовые элементы напряжения, обычно, равно напряжению питания МК. Если измеряемое напряжение Uизм > VREFH, то итог преобразования будет равен FF, код 00 соответствует напряжениям Uизм < VREFL. Для заслуги наибольшей точности измерения следует избрать очень допустимое значение Uоп. В Дополнительные модули МК - Лекция. Микроконтроллеры и их типовые элементы данном случае напряжение смещения нуля входного буфера и нелинейность передаточной свойства АЦП будут заносить относительно малые погрешности.

Фактически аналого-цифровой преобразователь выполнен по способу поочередного приближения. Фактически во всех моделях 8-разрядных МК Дополнительные модули МК - Лекция. Микроконтроллеры и их типовые элементы разрядность АЦП также составляет 8 разрядов. Соответственно, формат представления результатов измерения АЦП — однобайтовый. Исключение составляют только модули АЦП микроконтроллеров для управления преобразователями частоты для электроприводов, разрешающая способность которых равна 10 разрядам. Два младших Дополнительные модули МК - Лекция. Микроконтроллеры и их типовые элементы разряда результата получают при помощи дополнительного емкостного делителя, не связанного с регистром поочередного приближения.

Продолжительность такта преобразования задает генератор синхронизации: один цикл равен двум периодам частоты генератора tADC. Время преобразования для Дополнительные модули МК - Лекция. Микроконтроллеры и их типовые элементы типовых модулей АЦП микроконтроллеров составляет от единиц до 10-ов микросекунд.

Источником синхронизации модуля АЦП может служить интегрированный RC-генератор (Г) либо импульсная последовательность тактирования межмодульных магистралей МК. В первом случае частота синхронизации АЦП непременно Дополнительные модули МК - Лекция. Микроконтроллеры и их типовые элементы окажется хорошей, другими словами той, которая рекомендуется в техническом описании. Во 2-м случае избранная по другим суждениям fBUS возможно окажется неподходящей для модуля АЦП. На этот случай в составе неких Дополнительные модули МК - Лекция. Микроконтроллеры и их типовые элементы модулей предусмотрен программируемый делитель частоты fBUS.

Момент окончания каждого цикла преобразования отмечается установкой триггера готовности данных. Если прерывания от модуля АЦП разрешены, то генерируется запрос на прерывания. Обычно, чтение регистра результата сбрасывает Дополнительные модули МК - Лекция. Микроконтроллеры и их типовые элементы триггер готовности.

Большая часть модулей АЦП имеют только режим программного пуска: установка 1-го из битов регистра режима запускает еще одно измерение. Более универсальные модули АЦП имеют также режим автоматического пуска, при котором Дополнительные модули МК - Лекция. Микроконтроллеры и их типовые элементы после окончания 1-го цикла преобразования немедля начинается последующий. Но данные измерения каждого цикла должны быть считаны программным методом.

Цифро-аналоговые преобразователи в составе МК являются большой редкостью. Функция цифро-аналогового преобразователя реализуется Дополнительные модули МК - Лекция. Микроконтроллеры и их типовые элементы средствами модуля программируемого таймера в режиме ШИМ. На одном из выводов МК формируется частотная импульсная последовательность с регулируемой продолжительностью импульса. Приобретенный сигнал сглаживается фильтром нижних частот на операционном усилителе. Разрешающая способность такового Дополнительные модули МК - Лекция. Микроконтроллеры и их типовые элементы ЦАП определяется дискретностью регулирования коэффициента наполнения в режиме ШИМ.




dopolnitelnie-sredstva-i-rekomendacii.html
dopolnitelnie-svedeniya-o-pohode.html
dopolnitelnie-svedeniya-ob-nlo-nablyudavshimsya-nad-petrozavodskom-20-sentyabrya-1977-goda-4-glava.html