Простір введення, виведення AVR - МК (тема 4)

1.

Національний аерокосмічний університет ім. М.Є. Жуковського
Цифрові пристрої
Digital devices
&
Microprocessors
Мікропроцесори
Тема 4:
Простір введення\виведення AVR-МК.
Джерела перезавантаження AVR-МК
к.т.н., доцент каф.501
Мазуренко О.В.

2.

Розподіл адресного простору ОЗП AVR-МК (ATmega16)
1
ОЗП (RAM) - 1К х 8
Фізична адресація (Адреса КП ОЗП)
Внутрішня адресація:
Комірка ОЗП
біти:
$045E
RAMEND = $045F
© Мазуренко О.В., 2018
R1
R2
R3
R30
R31
$0000
$0001
$0002
$0003
Простір
введення\виведення
(I\O Space)
ОЗП користувача
$001E
$001F
$0020
$0021
$0023
$0024
$005E
$005F
$0060
$0061
$0063
$0064
R0
НОЗП
Регістровий файл
(Register File)
Адреса: b7 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0
$0000
$0001
$0002
$0003
$003E
$003F
Внутрішні
адреси
простору
введення\
виведення
(I\O Adress)
XH
XL
R27
R26
YH
YL
Y =YH:YL
R29
R28
ZH
ZL
Z =ZH:ZL
R31
R30
X =XH:XL
Мікропроцесори і їх програмування

3.

Простір введення/виведення (I/O Space) МК ATmega16
Адреса I/O
(адреса RAM)
$3F ($5F)
$3E ($5E)
$3D ($5D)
$3C ($5C)
$3B $5B)
$3A ($5A)
$39 ($59)
$38 ($58)
$36 ($56)
$35 ($55)
$34 ($54)
$33 ($53)
$32 ($52)
$31 ($51)
$30 ($50)
$2F ($4F)
$2E ($4E)
$2D ($4D)
$2C ($4C)
SREG
SPH
SPL
OCR0
GICR
GIFR
TIMSK
TIFR
TWCR
MCUCR
MCUСSR
TCCR0
TCNT0
OSCCAL
SFIOR
TCCR1A
TCCR1B
TCNT1H
TCNT1L
$2B ($4B)
OCR1AH
$2A ($4A)
OCR1AL
$29 ($49)
OCR1BH
Позначення
© Мазуренко О.В., 2018
2
Функція
Регістр статусу (Status Register)
Старший байт вказівника стека (Stack Pointer High)
Молодший байт вказівника стека (Stack Pointer Low)
Регістр збігу таймера/лічильника 0 (Timer/Counter0 Output Compare Register)
Регістр керування зовнішніми перериваннями
Регістр прапорців зовнішніх переривань
Регістр масок переривань таймерів/лічильників (Timer/Interrupt Mask register)
Регістр прапорців переривань таймерів/лічильників (Timer/Interrupt Flag Register)
Регістр керування двошинним інтерфейсом
Загальний регістр керування МК (MCU General Control Register)
Регістр керування й статусу МК (MCU Control and Status Register)
Регістр керування таймером/лічильником 0 (Timer/Counter0 Control Register)
Таймер/лічильник 0 (Timer/Counter0 (8-bit))
Регістр налаштування частоти тактового генератора (Oscillator Calibration Register)
Регістр керування спеціальними функціями введення\виведення
Керуючий регістр A таймера/лічильника 1 (Timer/Counter1 Control Register A)
Керуючий регістр B таймера/лічильника 1 (Timer/Counter1 Control Register A)
Старший байт таймера/лічильника 1 (Timer/Counter1 High Byte)
Молодший байт таймера/лічильника 1 (Timer/Counter1 Low Byte)
Старший байт регістру збігу A таймера/лічильника 1 (Timer/Counter1 Output
Compare Register A High Byte)
Молодший байт регістру збігу A таймера/ лічильника 1 (Timer/Counter1 Output
Compare Register A Low Byte)
Старший байт регістру збігу B таймера/лічильника 1 (Timer/Counter1 Output
Compare Register B High Byte)
Мікропроцесори і їх програмування

4.

Простір введення/виведення МК ATmega16 (продовження)
Адреса I/O
(адреса RAM)
Позначення
$28 ($48)
OCR1BL
$27 ($47)
ICR1H
$26 ($46)
ICR1L
$25 ($45)
$24 ($44)
$23 ($43)
$22 ($42)
$21 ($41)
$20 ($40)
$1F ($3F)
$1E ($3E)
$1D ($3D)
$1C ($3C)
$1B ($3B)
$1A ($3A)
$19 ($39)
$18 ($38)
$17 ($37)
$16 ($36)
$15 ($35)
$14 ($34)
$13 ($33)
$12 ($32)
$11 ($31)
$10 ($30)
TCCR2
TCNT2
OCR2
ASSR
WDTCR
UBRRH
EEARH
EEARL
EEDR
EECR
PORTA
DDRA
PINA
PORTB
DDRB
PINB
PORTC
DDRC
PINC
PORTD
DDRD
PIND
© Мазуренко О.В., 2018
3
Функція
Молодший байт регістру збігу B таймера/лічильника 1 (Timer/Counter1 Output
Compare Register B Low Byte)
Старший байт регістру захоплення таймера/лічильника 1 (Timer/Counter1 Input
Capture Register High Byte)
Молодший байт регістру захоплення таймера/лічильника 1 (Timer/Counter1
Input Capture Register Low Byte)
Регістр керування таймером/лічильником 2 (Timer/Counter2 Control Register)
Таймер/лічильник 2 (Timer/Counter2 (8-bit))
Регістр збігу таймера/лічильника 2 (Timer/Counter2 Output Compare Register)
Регістр статусу асинхронного режиму (Asynchronous Mode Status Register)
Регістр керування вартовим таймером (Watchdog Timer Control Register)
Регістр керування швидкістю УАПП (UART Baud Rate Register) старший байт
Старший байт регістру адреси ППЗПЕС (EEPROM Address Register High)
Молодший байт регістру адреси ППЗПЕС (EERPOM Address Register Low)
Регістр даних ППЗПЕС (EEPROM Data Register)
Регістр керування ППЗПЕС (EEPROM Control Register)
Регістр даних порта A (Data Register, Port A)
Регістр напрямку даних порта A (Data Direction Register, Port A)
Регістр входів порта A (Input Pins, Port A)
Регістр даних порта B (Data Register, Port B)
Регістр напрямку даних порта B (Data Direction Register, Port B)
Регістр входів порта B (Input Pins, Port B)
Регістр даних порта C (Data Register, Port C)
Регістр напрямку даних порта C (Data Direction Register, Port C)
Регістр входів порта C (Input Pins, Port C)
Регістр даних порта D (Data Register, Port D)
Регістр напрямку даних порта D (Data Direction Register, Port D)
Регістр входів порта D (Input Pins, Port D)
Мікропроцесори і їх програмування

5.

Простір введення/виведення МК ATmega16 (закінчення)
Адреса I/O
(адреса RAM)
$0F ($2F)
$0E ($2E)
$0D ($2D)
$0C ($2C)
$0B ($2B)
$0A ($2A)
$09 ($29)
SPDR
SPSR
SPCR
UDR
UCSRA
UCSRB
UBRRL
$08 ($28)
ACSR
$07 ($27)
$06 ($26)
$05 ($25)
$04 ($24)
ADMUX
ADCSRA
ADCH
ADCL
Позначення
© Мазуренко О.В., 2018
4
Функція
Регістр даних SPI (SPI I/O Data Register)
Регістр статусу SPI (SPI Status Register)
Регістр керування SPI (SPI Control Register)
Регістр даних УАПП (UART I/O Data Register)
Регістр А керування й статусу УАПП (UART Status Register)
Регістр У керування й статусу УАПП (UART Control Register)
Регістр керування швидкістю УАПП (UART Baud Rate Register) молодший байт
Регістр статусу й керування аналогового компаратора (Analog Comparator
Control and Status Register)
Регістр вибору мультиплексора АЦП (ADC Multi plexer Select Register)
Регістр статусу й керування АЦП (ADC Control and Status Register)
Старший байт регістру даних АЦП (ADC Data Register High)
Молодший байт регістру даних АЦП (ADC Data Register Low)
Мікропроцесори і їх програмування

6.

5
Регістр статусу і вказівник стеку МК ATmega16
Регістр статусу
Біти:
7
$3F ($5F) SREG
I
Зчитування\Запис: R\W
Початковий стан:
0
6
T
R\W
0
5
H
R\W
0
4
S
R\W
0
3
V
R\W
0
2
N
R\W
0
1
Z
R\W
0
0
C
R\W
0
Bit 7 - I: Global Interrupt Enable – Біт глобального дозволу переривань
Bit 6 - T: Bit Copy Storage – Біт зберігання користувацького прапорця*
Bit 5 - H: Half Carry Flag – Прапорець напівпереносу
Bit 4 - S: Sign Bit, S = N V – Біт знаку
Bit 3 - V: Two’s Complement Overflow Flag – Прапорець переповнення додаткового коду
Bit 2 - N: Negative Flag – Прапорець від’ємного значення
Bit 1 - Z: Zero Flag – Прапорець нульового значення
Bit 0 - C: Carry Flag – Прапорець переносу
Вказівник стеку
Біти: 15
14
13
12
11
10
$3E ($5E) SPH SP15 SP14 SP13 SP12 SP11 SP10
$3D ($5D) SPL SP7 SP6 SP5 SP4 SP3 SP2
Біти:
7
6
5
4
3
2
Зчитування\Запис: R\W R\W R\W R\W R\W R\W
R\W R\W R\W R\W R\W R\W
0
0
0
0
0
0
Початковий стан:
0
0
0
0
0
0
9
SP9
SP1
1
R\W
R\W
0
0
8
SP8
SP0
0
R\W
R\W
0
0
*Прапорцями називають біти регістрів статусу, що вказують на ознаку чого-небудь. Установці прапорця за звичай
відповідає значення біта рівне лог. «1».
© Мазуренко О.В., 2018
Мікропроцесори і їх програмування

7.

6
Джерела перезавантаження AVR-МК
Перезавантаження при подачі напруги живлення
+Uж
UPOT
t
Reset
URST
t
Затримка
перезавантаження
tTOut
Стан МК
Скидання
t
Виконання програми
t
Рис.8. Початковий запуск MК (вивід RESET підключено до +Uж)
© Мазуренко О.В., 2018
Мікропроцесори і їх програмування

8.

7
Джерела перезавантаження AVR-МК (продовження)
Перезавантаження при подачі напруги живлення
+Uж
UPOT
t
Reset
URST
Затримка
перезавантаження
Стан МК
t
tTOut
t
Скидання
Виконання програми
t
Рис.9. Початковий запуск MК з затримкою сигналу на виводі RESET
© Мазуренко О.В., 2018
Мікропроцесори і їх програмування

9.

8
Джерела перезавантаження AVR-МК (продовження)
Зовнішне скидання
+Uж
t
Reset
URST
Затримка
перезавантаження
Стан МК
t
tTOut
t
Скидання
Виконання програми
t
Рис.10. Зовнішне скидання підчас роботи мікроконтролера
© Мазуренко О.В., 2018
Мікропроцесори і їх програмування

10.

9
Джерела перезавантаження AVR-МК (продовження)
Перезавантаження по сигналу вартового таймера
+Uж
t
Reset
t
Сигнал
вартового
таймера
Затримка
перезавантаження
Стан МК
ТГТІ
t
tTOut
t
Скидання
Виконання програми
t
Рис.11. Перезавантаження по сигналу вартового таймера підчас роботи мікроконтролера
© Мазуренко О.В., 2018
Мікропроцесори і їх програмування

11.

10
Джерела перезавантаження AVR-МК (продовження)
Перезавантаження при зниженні напруги живлення
+Uж
UBOT+
UBOT-
t
Reset
Затримка
перезавантаження
Стан МК
t
tTOut
t
Скидання
Виконання програми
t
Рис.12. Перезавантаження при зниженні напруги живлення
© Мазуренко О.В., 2018
Мікропроцесори і їх програмування

12.

11
Параметры схеми перезавантаження AVR-МК
Часові й електричні параметри схеми скидання (Uж = +5 В)
Позначення
UPOT
URST
UBOT
Ttout
Умови
(Fuse Bits)
Параметр
Порогове значення скидання при
подачі напруги живлення
Порогове значення скидання на
виводі RESET
Порогове значення скидання при
зниженні напруги живлення
Період затримки сигналу
скидання
Мін.
Тип.
Макс.
Одиниці
виміру
1,4
2
2,3
В
0,85Uпит
В
3,2
4,2
В
0,4
2,7
4,0
5
0,5
0,6
тактів
мс
SUT 1/0 = 10
3,2
4,0
4,8
мс
SUT 1/0 = 11
12,8
16
19,2
мс
0,2Uпит
BODLEVEL = 1
BODLEVEL = 0
SUT 1/0 = 00
SUT 1/0 = 01
2,5
3,7
UBOT UBOT 25мВ
UBOT UBOT 25мВ
© Мазуренко О.В., 2018
Мікропроцесори і їх програмування

13.

Регістр керування і статуса мікроконтролера
12
Регістр керування й статуса мікроконтролера
Біти
7
$34 ($54) MCUCSR JTD
Зчитування\Запис R\W
Початковий стан
0
6
ISC2
R\W
0
5
R
0
4
3
2
1
0
JTRF WDRF BORF EXTRF PORF
R\W
R\W
R\W
R\W
R\W
0
0
0
0
0
Bit 7 – JTD: JTAG Disable – Біт заборони роботи внутрішньосхемного емулятора
Bit 6 – ISC2: Interuppt Sense Control 2 – Біт вибору форми активного сигналу зовнішнього
переривання 2
Bits 5 - Res: Reserved Bit – Зарезервований біт
Bit 4 – JTRF: JTAG Reset Flag – Прапорець скидання МК від внутрішньосхемного
емулятора
Bit 3 – WDRF: Watchdog Reset Flag – Прапорець скидання МК від вартового таймера
Bit 2 – BORF: Brown-out Reset Flag – Прапорець скидання МК при зниженні напруги
живлення
Bit 1 - EXTRF: External Reset Flag – Прапорець зовнішнього скидання МК
Bit 0 - PORF: Power On Reset Flag – Прапорець скидання МК при подачі напруги живлення
© Мазуренко О.В., 2018
Мікропроцесори і їх програмування