Курсовая: Осуществление обмена информацией между персональным компьютером и микроконтроллером семейства MCS-51 фирмы Intel - текст курсовой. Скачать бесплатно.
Банк рефератов, курсовых и дипломных работ. Много и бесплатно. # | Правила оформления работ | Добавить в избранное
 
 
   
Меню Меню Меню Меню Меню
   
Napishem.com Napishem.com Napishem.com

Курсовая

Осуществление обмена информацией между персональным компьютером и микроконтроллером семейства MCS-51 фирмы Intel

Банк рефератов / Компьютерные сети

Рубрики  Рубрики реферат банка

закрыть
Категория: Курсовая работа
Язык курсовой: Русский
Дата добавления:   
 
Скачать
Microsoft Word, 139 kb, скачать бесплатно
Заказать
Узнать стоимость написания уникальной курсовой работы
Текст
Факты использования курсовой

Узнайте стоимость написания уникальной работы

Перечень сокращений
БИС — большая интегральная схема.
МК — микроконтроллер.
ОЗУ — оперативное запоминающее устройство.
ПЗУ — постоянное запоминающее устройство.
ПК — персональный компьютер.
УАПП — универсальный асинхронный приемопередатчик.
ЭВМ — электронная вычислительная машина.
 
Введение
Развитие микроэлектроники и широкое применение ее изделий в промышленном производстве, в устройствах и системах управления самыми разнообразными объектами и процессами является в настоящее время одним из основных направлений научно-технического прогресса.
Использование микроконтроллеров в изделиях не только приводит к повышению технико-экономических показателей (стоимости, надежности, потребляемой мощности, габаритных размеров), но и позволяет сократить время разработки изделий и делает их модифицируемыми, адаптивными. Использование микроконтроллеров в системах управления обеспечивает достижение высоких показателей эффективности при низкой стоимости.
Микроконтроллеры представляют собой эффективное средство автоматизации разнообразных объектов и процессов.
Все это определяет необходимость изучения микропроцессорных систем. В настоящее время в РАУ имеются учебные методические комплексы УМК ВЭФ, базирующиеся на микропроцессоре I8080, позволяющие получить знания в программировании микропроцессоров. К сожалению, на кафедре нет лабораторной установки, позволяющей получить практические навыки в программировании микроконтроллеров.
Необходимо создание новой лабораторной базы, использующей на наиболее распространенные микроконтроллеры. Такими микроконтроллерами могут послужить микроконтроллеры семейства MCS-51 фирмы Intel.
Такие лабораторные установки могут использоваться не только как учебно-методическое пособие при изучении курса микропроцессоров, но и как устройства управления другими учебно-методическими комплексами, используемыми в других курсах.
Вышесказанное указывает на актуальность рассмотрения вопроса организации обмена информацией между персональным компьютером и микроконтроллером MCS-51 фирмы Intel.
 
Анализ состояния вопроса
В устройствах управления объектами (контроллерах) на основе МК аппаратурные средства и программное обеспечение существует в форме неделимого аппаратурно-программного комплекса. При проектировании контроллеров приходиться решать одну из самых сложных задач разработки, а именно задачу оптимального распределения функций контроллера между аппаратурными средствами и программным обеспечением. Решение этой задачи осложняется тем, что взаимосвязь и взаимовлияние аппаратурных средств и программного обеспечения в микропроцессорной технике претерпевают динамические изменения. Если в начале развития микропроцессорной техники определяющим было правило, в соответствии с которым аппаратурные средства обеспечивают производительность, а программное обеспечение — дешевизну изделия, то в настоящее время это правило нуждается в серьезной корректировке. Так как МК представляет собой стандартный массовый (относительно недорогой) логический блок, конкретное назначение которого определяет пользователь с помощью программного обеспечения, то с ростом степени интеграции и, следовательно, функционально-логических возможностей МК резко понижается стоимость изделия в пересчете на выполняемую функцию, что в конечном итоге и обеспечивает достижение высоких технико-экономических показателей изделий на МК. При этом затраты на разработку программного обеспечения изделия в 2 – 10 раз превышают затраты на приобретение и изготовление аппаратурных средств.
В настоящее время наибольшее распространение получил методологический прием, при котором весь цикл разработки контроллеров рассматривается как последовательность трех фаз проектирования:
·анализа задачи и выбора (и/или разработки) аппаратурных средств контроллера;
·разработка прикладного программного обеспечения;
·комплексирования аппаратурных средств и программного обеспечения в прототипе контроллера и его отладки.
Фаза разработки программного обеспечения, т. е. фаза получения прикладных программ, в свою очередь, разбивается на два существенно различных этапа:
·"от постановки задачи к исходной программе";
·"от исходной программы к объектному модулю".
Этап разработки "от исходной программы к объектному модулю" имеет целью получение машинных кодов прикладных программ, работающих в МК. Этот этап разработки прикладного программного обеспечения легко поддается формализации и поддержан всей мощью системного программного обеспечения МК, направленного на автоматизацию процесса получения прикладных программ. В состав средств системного программного обеспечения входят трансляторы с различных алгоритмических языков высокого уровня, ассемблеры, редакторы текстов, программы-отладчики, программы-документаторы и т. д. Наличие всех этих системных средств придает инженерной работе на этом этапе проектирования контроллеров характер ремесла, а не инженерного творчества. Так как в конечном изделии имеются только МК и его средства сопряжения с объектом, то выполнять отладку разрабатываемого прикладного программного обеспечения на нем невозможно (из-за отсутствия средств ввода, вывода, ОЗУ большой емкости и операционной системы), и, следовательно, разработчик вынужден обращаться к средствам вычислительной техники для выполнения всех формализуемых стадий разработки: трансляции, редактирования, отладки, загрузки объектных кодов и программируемую постоянную память МК.
Этап разработки "от постановки задачи к исходной программе" не поддается формализации и, следовательно, не может быть автоматизирован. Проектная работа здесь носит творческий характер, изобилует решениями, имеющими "волевую" или "вкусовую" окраску, и решениями, продиктованными конъюнктурными соображениями. На этом этапе разработчик стакивается с наибольшим количеством трудностей.
На обоих этапах разработки необходимо тестировать программное обеспечение не только на эмуляторах, но и на "живом" МК, с целью выявления специфических ошибок (неправильная логика работы устройства, ошибки, связанные с эмуляцией). Это требует многократного перепрограммирования МК, что связанно с большой затратой времени (время стирания информации в ПЗУ с ультрафиолетовым, или электрическим стиранием может достигать нескольких десятков минут). Это время можно сократить, используя в качестве памяти программ не ПЗУ, а ОЗУ.
Разрабатываемое устройство значительно упростит оба этапа разработки, позволяя отлаживать программное обеспечение непосредственно на "живом" МК и позволит сэкономить время, связанное с записью и стиранием тестируемых программ.
При решении задач об оптимальном распределении функций между аппаратурными средствами и программным обеспечением необходимо исходить из того, что использование специализированных интерфейсных БИС упрощает разработку и обеспечивает высокое быстродействие системы в целом, но сопряжено с увеличением стоимости, объема и потребляемой мощности. Больший удельный вес программного обеспечения позволяет сократить число компонентов системы и стоимость ее аппаратурных средств, но это приводит к снижению быстродействия и увеличению затрат и сроков разработки и отладки прикладных программ. При этом еще может несколько увеличиваться число БИС внешней памяти МК — системы. Решение о выборе того или иного варианта распределения функций между аппаратурными и программными средствами системы принимается в зависимости от тиражности изделия, ограничений по стоимости, объему, потребляемой мощности и быстродействию изделия. Программная реализация основных элементов алгоритма работы контроллера допускает его модификацию путем перепрограммирования. В то время как возможность изменения уже существующей фиксации элементов алгоритма в аппаратуре контроллера практически отсутствует.
После получения объектного кода программы неизбежно наступает этап отладки, т. е. установления факта ее работоспособности, а также выявления и устранения ошибок. Без этого этапа разработки никакое программное обеспечение вообще не имеет права на существование.
Обычно отладка прикладного программного обеспечения осуществляется в несколько этапов. Простые (синтаксические) ошибки выявляются уже на этапе трансляции. Далее необходимо выполнить:
·автономную отладку каждой процедуры в статическом режиме, позволяющую проверить правильность проводимых вычислений, правильность последовательности переходов внутри процедуры (отсутствие "зацикливания") и т. п.;
·комплексную отладку программного обеспечения в статическом режиме, позволяющую проверить правильность алгоритма управления (по последовательности формирования управляющих воздействий);
·комплексную отладку в динамическом режиме без подключения объекта для определения реального времени выполнения программы и ее отдельных фрагментов.
Эти этапы отладки осуществляются обычно с использованием кросс-систем. В состав кросс-систем входят программы-отладчики, интерпретирующие выполнение программ написанных для МК. Но как бы ни был хорош интерпретатор, он все равно не может полностью заменить реальный МК.
С использованием разрабатываемого устройства можно будет выполнять рассмотренные этапы отладки уже непосредственно на "живом" МК, подключая к нему реальные физические объекты. Эти этапы отладки можно будет объединить со следующими этапами разработки устройства — отладка отдельных фрагментов программного обеспечения на отладочном модуле в режиме реального времени. Можно будет исключить этап комплексной отладки прикладного программного обеспечения на инструментальной микроЭВМ с внутрисхемным эмулятором.
Разрабатываемое устройство должно обеспечить все необходимые возможности, доступные в кросс-системах:
·доступ к любому ресурсу МК;
·пошаговое исполнение программ.
Разрабатываемое устройство позволит промоделировать практически все возможные варианты работы программы и тем самым убедиться в ее работоспособности. Здесь возможна проверка работоспособности программы при нештатных ситуациях в условиях поступления некорректных входных воздействий
Можно будет моделировать среду обитания МК, т. е. различного рода объекты и датчики, подключаемые к нему.
Это устройство устраняет главный недостаток кросс-систем — невозможность прогона программы в реальном масштабе времени, т. е. со скоростью близкой к скорости выполнения программы в самом МК, а также невозможность комплексирования аппаратурных и программных средств разрабатываемой системы. Именно эти причины влияют на достоверность прикладных программ, отлаженных в кросс-системах. Эта достоверность, как правило, недостаточно высока.
Задачей данной работы является разработка необходимого программного обеспечения и аппаратных средств сопряжения МК и ПК.
 
Постановка глобальных задач
Организация обмена информацией предполагает:
·рассмотрение вопросов аппаратных средств;
·создание необходимого программного обеспечения.
Аппаратные средства должны обеспечить:
·физическое сопряжение портов ПК и микроконтроллера;
·сопряжение МК с внешней памятью программ.
Программное обеспечение должно обеспечить решение следующего ряда задач:
·запись программы, отлаженной на ПК, в память программ и данных МК;
·выполнение программы в режиме реального времени;
·выполнение программы в пошаговом режиме;
·запись информации из ПК в программно-доступные узлы МК;
·чтение содержимого программно-доступных узлов и индикация их на мониторе ПК.
Постановка задачи
При реализации процесса обмена информацией между микроконтроллером MCS-51 и персональным компьютером необходимо решить следующий ряд вопросов.
Вопросы аппаратных средств
1.               Разработка схемы сопряжения портов ПК и микроконтроллера с использованием современной электронной базы. Данная схема должна обеспечить согласование уровней сигналов между СОМ-портом ПК и микроконтроллером, не должна требовать дополнительных источников питания, должна иметь небольшие масса-габаритные характеристики, должна быть дешевой и надежной.
2.               Разработка схемы подключения памяти к микроконтроллеру. Данная схема должна обеспечить возможность использования ОЗУ в качестве памяти программ. Во время записи программы пользователя память программ должна использоваться, как память данных. Адресное пространство внешней памяти данных и памяти программ не должно перекрываться.
Вопросы программного обеспечения
1.               Разработать формат передачи данных между ПК и микроконтроллером. Этот формат должен использовать восемь информационных битов.
2.               Разработать алгоритм записи программы, отлаженной на ПК, в память программ МК.
3.               Разработать алгоритм запуска программы в режиме реального времени.
4.               Разработать алгоритм выполнения программы в пошаговом режиме. В этом режиме микроконтроллер на каждом шагу программы должен передавать в персональный компьютер содержимое всех программных узлов, а также следующую команду из памяти программ. При необходимости, по запросу из персонального компьютера микроконтроллер должен передать содержимое любой ячейки памяти данных, или любого блока ячеек памяти данных. Кроме того микроконтроллер должен передавать в персональный компьютер содержимое ячеек памяти программ, если это необходимо. При необходимости должна обеспечиваться запись в программно доступные узлы микроконтроллера, в память программ и память данных. Алгоритм должен позволять запускать программу с любого адреса указанного пользователем, продолжать выполнение прерванной программы в пошаговом режиме, или в режиме реального времени.
5.               Разработать алгоритм записи информации в программно-доступные узлы микроконтроллера.
6.               Разработать алгоритм записи информации в память данных.
7.               Разработать алгоритм чтения информации из программно-доступных узлов микроконтроллера.
8.               Разработать алгоритм чтения информации из памяти данных.
9.               Разработать алгоритм чтения информации из памяти программ.
10.            Разработать алгоритм программы "Монитор". Программа "Монитор" должна обеспечивать запуск всех рассмотренных выше подпрограмм в зависимости от кода, переданного из персонального компьютера. Поэтому необходимо разработать управляющие слова, которые и будут задавать режим работы системы. Управляющие коды не должны превышать 8 бит. Для реализации гибкости системы, необходимо при получении неиспользуемых кодовых комбинаций обеспечить переход выполнения программы в область памяти программ на заранее зарезервированный адрес. Этот адрес можно хранить в памяти программ по строго определенному адресу. Чтобы избежать выполнение случайного кода, во время начальной установки необходимо установить по этому адресу, адрес в памяти программ, в котором находится команда возврата из подпрограммы.
11.            При переходе на разрабатываемые подпрограммы необходимо сохранить в стеке содержимое аккумулятора. Перед выходом из этих подпрограммы содержимое аккумулятора необходимо восстановить.
 
Разработка вопросов аппаратного и программного сопряжения
Аппаратное сопряжение ПК и микроконтроллера
Для решения задачи сопряжения ПК и микроконтроллера было решено использовать интерфейс RS-232C.
Последовательный порт используется в качестве универсального асинхронного приемопередатчика (УАПП) с фиксированной или переменной скоростью последовательного обмена информацией и возможностью дуплексного включения.
Последовательный интерфейс микроконтроллера МК-51 может работать в следующих четырех режимах:
·режим 0. Информация передается и принимается через вход RxD приемника (вывод P3.0). Через выход передатчика TxD (вывод P3.1) выдаются импульсы синхронизации, стробирующие каждый передаваемый или принимаемый бит информации. Формат посылки — 8 бит. Частота приема и передачи — тактовая частота микроконтроллера;
·режим 1. Информация передается через выход передатчика TxD, а принимается через вход приемника RxD. Формат посылки — 10 бит: старт-бит (ноль), восемь бит данных, программируемый девятый бит и стоп-бит (единица). Частота приема и передачи задается таймером/счетчиком 1;
·режим 2. Информация передается через выход передатчика TxD, а принимается через вход приемника RxD. Формат посылки — 11 бит: старт-бит (ноль), восемь бит данных, программируемый девятый бит и 2 стоп-бита (единицы). Передаваемый девятый бит данных принимает значение бита ТВ8 из регистра специальных функций SCON. Бит ТВ8 в регистре SCON может быть программно установлен в "0" или в "1", или в него, к примеру, можно поместить значение бита Р из регистра PSW для повышения достоверности принимаемой информации (контроль по паритету). При приеме девятый бит данных принятой посылки поступает в бит RB8 регистра SCON. Частота приема и передачи в режиме 2 задается программно и может быть равна тактовой частоте микроконтроллера деленной на 32 или на 64;
·режим 3. Режим 3 полностью идентичен режиму 2 за исключением частоты приема и передачи, которая в режиме 3 задается таймером/счетчиком 1.
Для реализации обмена информацией между ПК и микроконтроллером наиболее удобным является режим 2, т. к. для работы в этом режиме не требуется таймер/счетчик. Этот режим полностью удовлетворяет предъявленным требованиям.
Скорость приема/передачи
Скорость приема/передачи, т. е. частота работы универсального асинхронного приемопередатчика (УАПП) в режиме 2 зависит от значения управляющего бита SMOD в регистре специальных функций.
Частота передачи определяется выражением:
f =(2 SMOD /64) f рез.
Иными словами, при SMOD=0 частота передачи равна (1/64) f рез, а при SMOD=1 равна (1/32) f рез.
Скорость приема/передачи должна быть кратна 115,2 Кбод [6].
Исходя из вышеизложенного, выберем частоту приема данных при SMOD=1. Если f рез =1,8432 МГц, тогда частота приема данных будет 57,6 Кбод.
Разработка формата принимаемых и передаваемых данных
Формат принимаемых и передаваемых данных почти полностью описан режимом 2 работы последовательного интерфейса
Формат должен состоять из 11 бит:
·стартовый бит — ноль;
·восемь бит данных;
·девятый бит — контроль по паритету, для повышения достоверности принимаемой информации;
·два стоповых бита — единицы.
Разработка схемы подключения микроконтроллера
При сопряжении интерфейса RS-232 с входами последовательного интерфейса микроконтроллера MCS-51 необходимо обеспечить согласование уровней сигналов. Стандартный уровень сигналов RS-232C — +12 и –12 В. Стандартный уровень сигналов асинхронного интерфейса микроконтроллера MCS-51 — +5 В.
В зависимости от требований, предъявляемых к проектируемой схеме, преобразователи уровней сигналов могут быть выполнены различными способами.
Приемники и передатчики, выполненные на дискретных элементах, имеют ряд недостатков:
·большие массогабаритные характеристики;
·высокая потребляемая мощность;
·недостаточная надежность;
·необходимость в дополнительных источниках питания;
·стоимость.
Исходя из этих соображений, для организации сопряжения уровней портов ПК и микроконтроллера можно воспользоваться микросхемой ADM202 фирмы Analog Devices. Данная микросхема позволяет согласовать уровни сигналов, не требуя дополнительных источников питания [4].
Микроконтроллер принимает данные через вход приемника (вывод P3.0), а передает данные через выход передатчика (вывод P3.1). Микроконтроллер может запретить прием данных из ПК с помощью сигналов на выводе Р2.6. Это необходимо для сигнализации ПК о приеме ошибочных данных. В свою очередь, ПК может запретить передачу данных из микроконтроллера с помощью сигналов на выводе Р2.7.
Выбор источника питания
В зависимости от места установки источником питания может служить либо блок питания ПК, либо отдельный блок питания, специально предназначенный для данной установки. В связи с тем, что данную установку планируется использовать в компьютерном классе, наиболее оптимальным вариантом является использование блока питания ПК. Напряжение источника питания +5V, необходимое для лабораторной установки, можно взять с внешнего разъема клавиатуры.
Реализация подключения потребует изготовления специального переходного кабеля, входящего в состав лабораторной установки.
Подключение внешней памяти программ
Как уже отмечалось ранее, для организации обмена информацией между ПК и микроконтроллером целесообразно использовать в качестве внешней памяти программ ОЗУ. ОЗУ позволит быстро и многократно перепрограммировать микроконтроллер, что позволит использовать его как отладочный модуль или как часто перепрограммируемое устройство управления (например, для управления различными лабораторными установками).
В качестве микросхемы ОЗУ можно использовать микросхему КР537РУ8. Объем памяти данной микросхемы составляет 2 КБ. В связи с тем, что данная установка планируется как УМК в курсе "Микропроцессоры", то этого объема памяти вполне достаточно для размещения программы пользователя, т. к. программы, реализуемые в процессе лабораторных работ, как правило, не превышают 100 команд. Объем таких программ не превышает 300 байт.
При записи программы пользователя в память программ, обращение к ОЗУ осуществляется как к памяти данных. Во время работы программы, как к памяти программ.
Подобная организация памяти программ позволит пользователю сделать программу более гибкой. Во время работы программы можно будет без особого труда изменять значение переменных, жестко зашитых в программе.
Программное сопряжение микроконтроллера и ПК
Начальная установка MCS-51
Инициализация (сброс) микросхемы осуществляется подачей сигнала RST (высокий уровень напряжения) при подключенном кварце. Вход RST — внутренний триггер Шмидта. Состояние RST проверяется в фазе S5P2 каждого машинного цикла. Пока уровень RST высокий, ALE и PME тоже имеют высокий уровень. Их установка происходит после установки "0" на RST. Внутренний алгоритм при подаче сигнала "СБРОС" производит следующие действия:
·устанавливает счетчик команд и все регистры специальных функций, кроме портов — защелок Р0 – Р3, указателя стека и регистра SBUF в ноль;
·указатель стека принимает значение равное 07Н;
·запрещает все источники прерываний, работу таймеров — счетчиков и последовательного порта;
·выбирает БАНК 0 памяти данных, подготавливает порты Р0 – Р3 для приема данных и определяет выводы ALE и PME, как входы для внешней синхронизации;
·в регистрах специальных функций PCON, IP и IE резервные биты принимают случайные значения;
·устанавливает фиксаторы — защелки портов Р0 – Р3 в "1".
Сигнал RST не влияет на внутреннюю память данных микроконтроллера. После включения питания содержимое ячеек внутренней памяти данных принимает случайные значения.
Программное обеспечение организации обмена информацией между МК и ПК
Программа "Монитор"
Как уже отмечалось, программное обеспечение организации обмена информацией между микроконтроллером и ПК должно обеспечивать:
·запись программы пользователя в память программ МК;
·запись информации в программно-доступные узлы МК;
·чтение информации из памяти программ МК;
·чтение информации из программно-доступных узлов МК;
·запуск программы пользователя в режиме реального времени;
·запуск программы пользователя в пошаговом режиме.
Все эти функции выполняет программ "Монитор"
В начале работы программы "Монитор" происходит начальная установка. Эта установка должна произвести следующие действия:
·выбрать БАНК памяти для данных микроконтроллера, для хранения временных переменных, необходимых для работы программы "Монитор";
·установить значение управляющего бита SMOD в регистре специальных функций в 1;
·выдать сообщение ПК о начале работы программы "Монитор".
Программа "Монитор" принимает от ПК код выполняемой операции, декодирует его и запускает соответствующую подпрограмму.
Подпрограмма приема одного байта данных ожидает прихода информации, проверяет правильность данных и заносит принятый байт в регистр R0. Если данные были приняты неверно, то подпрограмма приема одного байта данных заносит в регистр R4 нулевое значение.
В случае неверно принятого кода операции микроконтроллер предлагает ПК повторно передать команду.
После выполнения выбранной подпрограммы программа "Монитор" снова переходит к режиму ожидания очередного кода операции.
В программе "Монитор" зарезервированы следующие коды операций:
·01h — подпрограмма 1 — подпрограмма запуска программы пользователя в режиме реального времени;
·02h — подпрограмма 2 — подпрограмма запуска программы пользователя в пошаговом режиме;
·03h — подпрограмма 3 — подпрограмма записи программы пользователя в память программ МК;
·04h — подпрограмма 4 — подпрограмма записи информации в программно-доступные узлы МК;
·05h — подпрограмма 5 — подпрограмма чтения из памяти программ МК;
·06h — подпрограмма 6 — подпрограмма чтения программно-доступных узлов МК;
·другие — подпрограмма 7 — зарезервированные коды операций для запуска подпрограмм пользователя.
Подпрограмма запуска программы пользователя в режиме реального времени
Перед запуском программы пользователя микроконтроллер принимает из ПК адрес начала программы и сохраняет его в регистре DPTR. Для приема адреса используется подпрограмма приема двух байтов информации.
Для приема байта информации, подпрограмма использует алгоритм приема одного байта данных. Ошибка приема проверяется по содержимому регистра R4. Значение первого принятого байта сохраняется в регистре DPL. Прием второго байта адреса программы пользователя из ПК аналогичен приему первого байта, с той лишь разницей, что его значение сохраняется в регистре DPH. В случае возникновения ошибки подпрограмма завершает свою работу, оставляя без изменения содержимое регистра R4.
Подпрограмма запуска программы пользователя в режиме реального времени проверяет правильность принятия адреса по регистру R4. В случае возникновения ошибки передает в ПК код 0Fh. После чего возвращается в программу "Монитор". Непосредственно перед запуском программы пользователя необходимо изменить рабочий БАНК памяти данных МК на БАНК 0.
Подпрограмма запуска программы пользователя в пошаговом режиме
На этапе отладки прикладной программы очень удобным для разработчика оказывается режим пошагового (покомандного) исполнения программ. Этот режим можно организовать, используя систему прерываний микроконтроллера.
Внешний запрос прерывания не будет обслужен до тех пор, пока обслуживается прерывание с равным приоритетом. Этот запрос будет воспринят лишь после того, как будет выполнена одна команда после команды возврата из подпрограммы. Иными словами, однажды вызвав подпрограмму обслуживания прерывания, вызвать ее вновь невозможно до тех пор, пока хотя бы одна команда основной программы не будет исполнена.
Для использования этого свойства системы прерываний микроконтроллера можно запрограммировать одно из внешних прерываний (например, INT0) на обслуживание пошагового режима работы.
При реализации этого режима можно воспользоваться двумя способами:
·на вывод INT0 подавать сигнал от кнопки "ШАГ", и микроконтроллер по сигналу INT0=0 вызовет подпрограмму обслуживания внешнего прерывания;
·предусмотреть возможность программного изменения состояния уровня сигнала на выводе INT0, используя один из свободных выводов порта Р2.
Второй способ является наиболее удобным, т. к. позволяет организовать пошаговый режим непосредственно на ПК. Кроме того, первый способ требует больших материальных вложений для устранения дребезга контактов от кнопки "ШАГ".
После того, как адрес программы пользователя будет принят и проверен, подпрограмма выдаст активный сигнал на вход P3.2. По этому сигналу микроконтроллер перейдет в режим обработки прерывания INT0. До того, как будет выполнена первая команда в программе пользователя, основная программа должна выполнить две команды (выставить сигнал INT0=0 и запустить программу пользователя). Поэтому в подпрограмме обработки прерывания необходим счетчик пропущенных шагов. Этот счетчик можно будет использовать для выполнения блока команд в режиме пошагового исполнения программы пользователя.
Подпрограмма обработки прерывания INT0 аналогична программе "Монитор". В начале программы выполняется первоначальная установка:
·сохраняется содержимое аккумулятора, слова состояния программы и регистра DPTR в стеке;
·устанавливается БАНК 2, как активный банк памяти данных микроконтроллера;
·в регистр R4 записывается количество допустимых ошибок.
После выполнения первоначальной установки, микроконтроллер проверяет содержимое регистра R3. Этот регистр исполняет роль счетчика пропущенных шагов программы. Если счетчик не равен нулю, то подпрограмма восстанавливает содержимое аккумулятора, слова состояния программы, DPTR и выходит из режима обработки прерывания, для выполнения следующего шага программы пользователя.
Если счетчик был равен нулю, тогда микроконтроллер переходит в режим приема кода операции от ПК.
Алгоритм дешифрации кода операции в программе обработки прерывания INT0 аналогичен алгоритму дешифрации кода операции в программе "Монитор". Здесь предусмотрены следующие коды операций:
·01h — чтение памяти программ МК;
·02h — запись информации в программно-доступные узлы МК;
·03h — запись в память программ МК;
·04h — выдача кода следующей команды;
·05h — выполнение блока команд программы пользователя;
·06h — выполнение программы в режиме реального времени;
·07h — останов программы;
·08h — выполнение следующего шага программы;
·другие — выполнение программ пользователя.
Большая часть подпрограмм, выбираемых пользователем в пошаговом режиме, аналогична подпрограммам, выбираемым в программе "Монитор".
Если значение регистра R5 при выходе из подпрограммы будет нулевым, то будет выполнен следующий шаг основной программы.
Для выполнения останова программы, достаточно перевести состояние сигнала на выходе P2.5 в нулевое состояние и в стеке подменить адрес следующей команды на адрес начала программы "Монитор".
Для того чтобы перевести программу пользователя из пошагового режима в выполнение программы в режиме реального времени, необходимо установить состояние сигнала P2.5 в нулевое состояние.
Для выдачи кода следующей команды необходимо считать 3 байта информации из памяти программ. Начальный адрес следующей команды можно взять из указателя стека
Подпрограмма записи программы пользователя в память программ микроконтроллера
В начале работы подпрограмма принимает количество передаваемых байтов из ПК. Для этого используется подпрограмма приема двух байтов информации. После ее выполнения данные необходимо перенести в счетчик количества принятых байтов. Функцию счетчика выполняют регистры R1 и R2.
После того, как количество принимаемых байтов будет принято, необходимо принять адрес вершины принимаемого массива информации. После этого становится возможным прием самой программы пользователя и запись ее в память программ микроконтроллера.
Адрес следующего байта программы содержится в регистре DPTR. После каждого принятого байта данных процедура проверяет правильность завершения подпрограммы приема одного байта данных, записывает его по адресу, указанному в регистре DPTR, увеличивает значение этого регистра и уменьшает счетчик принятых байтов.
После этого процедура проверяет счетчик принятых байтов программы пользователя и, в случае его обнуления, завершает процесс принятия данных.
Подпрограмма записи информации в программно-доступные узлы микроконтроллера
Подпрограмма записи информации в программно-доступные узлы микроконтроллера аналогична процедуре записи программы пользователя. Разница заключается в том, что для записи информации в программно-доступные узлы используется однобайтовая адресация, а при записи в память программ используется двухбайтовая адресация.
Адрес принимаемых данных находится в регистре R1.
Подпрограмма чтения из памяти программ микроконтроллера
Память программ микроконтроллера имеет емкость в 2 Кбайт. При чтении памяти программ микроконтроллера в ПК необходимо передать все 2 КБ данных. Для обращения к памяти программ микроконтроллера, необходимо иметь два байта адреса.
В качестве указателя адреса ячейки памяти, подлежащей передачи в ПК, и счетчика передаваемых байтов данных используется регистр DPTR. Для пересылки байта информации в МК используется подпрограмма выдачи одного байта данных.
Для реализации этой процедуры необходимо, чтобы байт данных, подлежащий выдачи в ПК, находился в аккумуляторе.
После выдачи каждого байта информации процедура проверяет правильность переданной информации.
Максимальный адрес памяти программ микроконтроллера — 07FFh.
Подпрограмма чтения информации программно-доступных узлов микроконтроллера
Данная подпрограмма аналогична процедуре чтения памяти программ микроконтроллера. Разница заключается в том, что для адресации к программно-доступным узлам МК необходим однобайтовый адрес, а для обращения к памяти программ — двухбайтовый.
В качестве счетчика и указателя адреса передаваемых данных используется регистр R1. Максимально допустимый адрес — FFh.
Подпрограмма выдачи ошибки в ПК
В качестве кода ошибки выбран код 0Fh.
Процедура выдачи ошибки использует подпрограмму выдачи одного байта. Поэтому перед запуском этой процедуры код ошибки необходимо поместить в аккумулятор.
В связи с тем, что для сигнализации ошибки все процедуры используют регистр R4, перед запуском подпрограммы выдачи одного байта данных содержимое регистра R4 необходимо сохранить. Для этой цели используется регистр R7.
Перед завершением подпрограммы значение регистра R4 необходимо восстановить.
Подпрограмма выдачи одного байта информации
Подпрограмма передает данные, находящиеся в аккумуляторе, в последовательный порт вывода. В начале работы процедура переносит бит четности в буфер последовательного порта, задает значения счетчиков ошибок и ожиданий, и ожидает, пока буфер порта будет свободен. Как только последовательный порт будет готов к пересылке информации, программа начнет проверять готовность ПК к приему данных.
Если ПК будет не готов к приему информации долгое время, то процедура завершит свою работу с занесением в регистр R4 кода 00h, символизирующего ошибку передачи данных.
Как только ПК будет готов к приему данных, подпрограмма передаст содержимое аккумулятора в последовательный порт. Подождет, пока порт не будет готов к передаче следующего байта данных и запустит подпрограмму задержки, для того, чтобы ПК успел проверить переданную информацию и, в случае ошибки, выдал бы запрос на повторную передачу данных.
Если ПК выставит сигнал ошибки переданной информации, подпрограмма будет пытаться передать эту информацию еще раз. Этот процесс будет повторяться до тех пор, пока не обнулится счетчик ошибок.
Если счетчик ошибок будет равен нулю, процедура завершит свою работу с ошибкой.
В качестве сигнала готовности ПК, и сигнала ошибки переданной информации используется сигнал на входе P2.7.
Подпрограмма приема одного байта информации
В начале работы, подпрограмма задает счетчик ошибок, счетчик тактов ожидания и разрешает передачу информации из ПК в микроконтроллер.
После этого подпрограмма ожидает приема информации, проверяет ее и, если данные приняты верно, сохраняет результат в регистре R0.
В случае возникновения ошибок микроконтроллер передает в ПК сообщение об ошибке и предлагает повторить передачу.
В случае многократного повторения ошибок подпрограмма завершает свою работу и выставляет в регистре R4 код 00h, символизирующий ошибочность принятых данных.
Если от ПК долгое время не будет передана информация, подпрограмма также завершит свою работу и выставит в регистре R4 код 00h, символизирующий ошибочность принятых данных.
В качестве счетчика времени ожидания используется регистр R6.
 
Заключение
В работе была рассмотрена организация обмена информацией между персональным компьютером и микроконтроллером семейства MCS-51 фирмы Intel. Была разработана, на уровне структурной схемы, аппаратная часть сопряжения микроконтроллера с портами персонального компьютера, а также схема подключения внешней памяти программ к микроконтроллеру. Разработано, на уровне алгоритмов, программное обеспечение микроконтроллера.
На основе проделанной работы можно создать установку, позволяющую автоматизировать процесс программирования микроконтроллерной системы. Данную установку можно применять в качестве лабораторной установки для изучения курса "Микропроцессоры" и в качестве программируемого управляющего элемента более сложной системы.
 
Библиографический список
1.    Бобрыкин А. В., Липовецкий Г. П. и др. Однокристальные микроЭВМ. М., 1994.
2.    Сташин В. В., Урусов А. В., Мологонцева О. Ф. Проектирование цифровых устройств на однокристальных микроконтроллерах. М., 1990.
3.    "1996 IC Master for Windows" /компакт диск/. © Copyright Heart business puplishinc.
4.    STANDART IBM PC. Устройство, установка, техническое обслуживание и ремонт персонального компьютера. Кишинев, 1991.
5.    Фролов А. В., Фролов Г. В. Модемы и факс-модемы. Программирование для MS-DOS и Windows. М.: Диалог-Мифи, 1995.
1Архитектура и строительство
2Астрономия, авиация, космонавтика
 
3Безопасность жизнедеятельности
4Биология
 
5Военная кафедра, гражданская оборона
 
6География, экономическая география
7Геология и геодезия
8Государственное регулирование и налоги
 
9Естествознание
 
10Журналистика
 
11Законодательство и право
12Адвокатура
13Административное право
14Арбитражное процессуальное право
15Банковское право
16Государство и право
17Гражданское право и процесс
18Жилищное право
19Законодательство зарубежных стран
20Земельное право
21Конституционное право
22Конституционное право зарубежных стран
23Международное право
24Муниципальное право
25Налоговое право
26Римское право
27Семейное право
28Таможенное право
29Трудовое право
30Уголовное право и процесс
31Финансовое право
32Хозяйственное право
33Экологическое право
34Юриспруденция
 
35Иностранные языки
36Информатика, информационные технологии
37Базы данных
38Компьютерные сети
39Программирование
40Искусство и культура
41Краеведение
42Культурология
43Музыка
44История
45Биографии
46Историческая личность
47Литература
 
48Маркетинг и реклама
49Математика
50Медицина и здоровье
51Менеджмент
52Антикризисное управление
53Делопроизводство и документооборот
54Логистика
 
55Педагогика
56Политология
57Правоохранительные органы
58Криминалистика и криминология
59Прочее
60Психология
61Юридическая психология
 
62Радиоэлектроника
63Религия
 
64Сельское хозяйство и землепользование
65Социология
66Страхование
 
67Технологии
68Материаловедение
69Машиностроение
70Металлургия
71Транспорт
72Туризм
 
73Физика
74Физкультура и спорт
75Философия
 
76Химия
 
77Экология, охрана природы
78Экономика и финансы
79Анализ хозяйственной деятельности
80Банковское дело и кредитование
81Биржевое дело
82Бухгалтерский учет и аудит
83История экономических учений
84Международные отношения
85Предпринимательство, бизнес, микроэкономика
86Финансы
87Ценные бумаги и фондовый рынок
88Экономика предприятия
89Экономико-математическое моделирование
90Экономическая теория

 Анекдоты - это почти как рефераты, только короткие и смешные Следующий
Девушки, выходите замуж! Ни один мужчина не должен остаться безнаказанным!
Anekdot.ru

Узнайте стоимость курсовой, диплома, реферата на заказ.

Обратите внимание, курсовая по компьютерным сетям "Осуществление обмена информацией между персональным компьютером и микроконтроллером семейства MCS-51 фирмы Intel", также как и все другие рефераты, курсовые, дипломные и другие работы вы можете скачать бесплатно.

Смотрите также:


Банк рефератов - РефератБанк.ру
© РефератБанк, 2002 - 2016
Рейтинг@Mail.ru