В начало

Однокристальные микро-ЭВМ семейства 1816 (Лекция)

ПЛАН ЛЕКЦИИ

– Назначение, состав и основные технические характеристики

– Структурная схема БИС 1816

– Память данных

– Средства реального времени

– Расширение микроконтроллерной системы

 

Назначение, состав и основные технические характеристики

            БИС включает в себя интегральные микросхемы трех серий: КМ1816, КР1816, КС1816, которые отличаются корпусом. Всего существует 7 кристаллов. Эти микросхемы выполнены по n-МОП технологии и являются 8-разрядными.

Отличие кристаллов друг от друга

1. Наличием или отсутствием программной памяти.

2. Типом и объемом программной памяти при ее наличии.

3. Объемом внутреннего ОЗУ.

4. Максимальным быстродействием (частотой).

Состав и технические характеристики

            Общие характеристики: разрядность команд и данных — 8, канала адреса — 12, число РОН — 16, напряжение питания +5В. Объем программной памяти и ОЗУ может быть расширен путем подключения внешних БИС. Программная память расширяется до 4 Кб, а ОЗУ до 320 байт.

            БИС 1816 предназначена для использования в качестве микроконтроллеров различного назначения.

Структурная схема БИС 1816

 

ALU — арифметико-логическое устройство. 8-ми разрядное сложение с переносом и без, логика, инкримент, декримент, цикличесткий сдвиг влево и вправо, обмен тетрад в байте, десятичная коррекция.

A — аккумулятор (как в 580)

BFA — буфер аккумулятора

T — регистр временного хранения

DAA — схема десятичной коррекции

CFF — схема формирования флагов

PSW — регистр слова состояния в программе

TCNT — таймер счетчика. 8-разрядный суммирующий счетчик. Подсчет внешних событий, формирование временных задержек. Содержимое может быть прочитано в аккумулятор.

IR — регистр команд

DCI — дешифратор команд

CU — блок управления

 

RGA — регистр адреса

RAM — ОЗУ 64 байта ( два банка РОН по 8 разрядов и восьми уровневый стек)

PC — программный счетчик (12 разрядов)

ROM — программная память

P0 — двунаправленный, восьмиразрядный, тристабильный порт ввода вывода. Если микро ЭВМ с внешней памятью, то P0 — восьмиразрядная мультиплексированная шина данных.

P1,P2 — два восьмиразрядных квазидвунаправленных порта ввода-вывода. Каждая из линий портов может быть независимо построена на ввод, вывод или на режим двунаправленной передачи данных.

P2(3-0) — используется для вывода 4-х старших разрядов при использовании внешней памяти. Эти линии используются для расширения системы ввода-выода. Через эти линии возможен доступ к 4 портам ввода-вывода.

Функциональное назначение выводов.

D(7-0) — линии порта P0 — 8-разрядная, двунаправленная тристабильная шина порта P0. При работе с внешними устройствами эта шина используется как совмещенная шина адреса и данных. При работе с ПЗУ 8 младших разрядов счетчика, которые по срезу сигнала ALE, младший байт программного счетчика запоминается во внешнем регистре. (???) А затем читаем команды по сигналу PME. (???)

            При обращении к внешнему ОЗУ по этой шине вначале выдается адрес данных, который фиксируется во внешнем регистре сигналом ALE, а затем по сигналу RD, WR производится ввод или вывод байта данных.

            В режимах программирования-проверки встроенного ПЗУ эта шина служит для:

1. приема младших 8 разрядов адреса, который формируются в программном счетчике по фронту сигнала RESET.

2. для приема программируемых данных от программатора

3. для выдачи только что записанных в ПЗУ данных. Считывание данных для проверки при 1 на выводе T0.

P1(7-0), P2(7-0) — 8 разрядные квазидвунаправленные шины портов P1 и P2. При обращении к внешнему ПЗУ P2(3-0) содержат старшие 4 разряда счетчика команд.

            В режиме программирования-проверки внутреннего ПЗУ линии P2 (1-0) служат для приема старших двух разрядов адреса.

P2(3-0) — младшие 4 линии порта P2 служат для доступа к четырем внешним портам (P4-P7). Эти порты имеют возможность обмена в младшими полубайтами аккумулятора.

CR1, CR2 — подключение кварцевого резонатора LC-контура или внешнего генератора 1-6 МГц.

 

RESET — вход установки начального состояния, управление передается на адрес 0.

SS — вход управления работой БИС в пошаговом режиме.

RD — выход строба чтения из внешнего ОЗУ.

WR — выход строба записи во внешнее ОЗУ.

ALE — выход строба адреса для внешнего ОЗУ и ПЗУ.

PME — выход строба приема команд из внешнего ПЗУ.

INT — выход сигнала запроса прерывания. ENI, DISI.

T0 — вход внешних логических устройств анализируемый по командам условных переходов. JT0, JNT0.

            ENTO CLK — в результате выполнения этой команды T0 становится выходом тактовых сигналов.

            Этот же вывод служит для выбора режима: 0-программ, 1-проверка.

T1 — вход внешних логических устройств анализируемый по командам условных переходов JT1,JNT1. Вход — счетчик внешних событий после STRT CNT.

PROG — вход импульса программирования внутреннего ПЗУ. При работе с внешними портами P4-P7 на этом выводе формируется выходной строб, фиксирующий вводимые данные с этих портов.

EMA — вход выбора внешней или внутренней памяти программ.

Память программ.

SEL MB0 — 11 разряд в 0

SEL MB1 — 11 разряд в 1

000h — этой ячейке передается управление после RESET,

003h — вектор внешнего прерывания,

007h — переход на эту ячейку при переполнении таймера.

            Память делиться на 16 страниц по 256 байт. Разряды 7-0 указывают номер внутри страницы, а разряды 10-8 — номер самой страницы. Команды условного перехода меняют только 8 разрядов, то есть условные переходы возможны только внутри страницы. Команда JMP может адресовать ко всей памяти.

            Для чтения констант: непосредственная адресация, при которой операнд находиться во втором байте команды, и косвенная, при которой содержимое аккумулятора используется в качестве указателя данных в текущей страницы.

            MOV PA,@A

            При использовании обоих блоков памяти необходимо следить чтобы вызывающие подпрограммы находились в одном блоке памяти. Все обработчики прерываний находятся в блоке 1.

Память данных

            Два адресных пространства: резидентная (64б), и внешняя — страничная (256 байт).

 

 

BS — флаг банка РОН,

AC — флаг вспомогательного переполнения,

F0 — флаг пользователя.

            На дополнительных тригерах фиксируются дополнительные флаги.

F1 — флаг пользователя,

Z — флаг нулевого результата,

TF — флаг переполнения таймера,

JB0-JB2 — передача управления по битам аккумулятора,

MB — флаг текущего байта.

Средства реального времени

по флагу переполнения можно формировать временные интервалы.

            Система прерываний — одноуровневая.

            27 резидентных линий ввода-вывода, организованных в три 8-битных порта.

P0 — порт шина (порт 0). Порт двунаправленный тристабильный

P1,2 — два восьмибитных квазидвунаправленных порта.

            Квазидвунправленность определяется схемным решением порта — выводимый код буферизируется, а вводимый заноситься в аккумулятор. Прежде чем ввести через порт, надо в него внести FFh (все 1). Имеется возможность создания внешних портов.

            Есть команды работы с портами.

Расширение микроконтроллерной системы

            Если необходимо, то можно расширить: память, порты, контроллеры прерываний и так далее.