Занимательно о микроконтроллерах, Микушин А.В., 2006

Занимательно о микроконтроллерах, Микушин А.В., 2006.

   Собраны материалы, затрагивающие различные аспекты проектирования микропроцессорной техники: от сведений о простейших логических элементах до изложения принципов разработки микропроцессорных систем и достаточно сложных многомодульных программ для них. Из всего многообразия микропроцессоров в качестве примера рассматриваются "классические", доступные и распространенные микроконтроллеры семейства MCS-51, поддерживаемые такими крупнейшими производителями, как Analog Devices и Texas Instruments. Большое внимание уделено построению структуры, принципам написания и отладке программ для микроконтроллеров на языках Си и ассемблере. Приведены готовые шаблоны для написания программ на ассемблере и показаны особенности применения языка Си для реализации конкретных устройств. При подготовке книги были использованы материалы лекций по микропроцессорам, читаемых автором в течение ряда лет в Сибирском государственном университете телекоммуникаций и информатики.
Для широкого круга радиолюбителей и программистов.




Микроконтроллеры.
Термин «контроллер» образовался от английского слова to control — управлять. Контроллеры можно реализовать на устройствах различного принципа действия: от механических или оптических до электронных, аналоговых или цифровых элементов. Механические устройства управления (контроллеры) обладают низкой надежностью и высокой стоимостью по сравнению с электронными, поэтому в дальнейшем мы их рассматривать не будем. Электронные аналоговые устройства имеют недостаточно стабильные параметры и потому требуют периодической подстройки и регулировки, что увеличивает стоимость их эксплуатации. Поэтому такие устройства к настоящему времени стараются не использовать. Наиболее распространенными на сегодняшний день являются электронные устройства управления, построенные на основе цифровых микросхем.

В зависимости от стоимости и габаритов устройства, которым требуется управлять, определяются и требования к контроллеру. Если объект управления занимает десятки квадратных метров, как, например, автоматические телефонные станции, базовые станции сотовых систем связи или радиорелейные линии связи, то в качестве контроллеров можно использовать универсальные компьютеры. Управление при этом можно осуществлять через их встроенные порты компьютера: LPT, COM, USB или ETHERNET. В оперативную память таких компьютеров при включении питания заносится управляющая программа, которая и превращает универсальный компьютер в контроллер.

ОГЛАВЛЕНИЕ.
Введение.
Как пользоваться книгой.
Глава 1. Что такое микроконтроллеры, микропроцессоры и сигнальные процессоры.
Классификация микропроцессоров.
Универсальные процессоры.
Микроконтроллеры.
Сигнальные процессоры.
Итак, подведем итоги.
Глава 2. Цифровая техника.
Простейшие логические элементы.
Принципы реализации цифровых устройств по произвольной таблице истинности.
Сумматоры.
Дешифраторы.
Мультиплексоры.
Демультиплексоры.
Шинные формирователи.
Итак, подведем итоги.
Глава 3. Запоминающие устройства.
Постоянные запоминающие устройства.
Триггеры.
Регистры.
Статические оперативные запоминающие устройства (ОЗУ).
Динамические оперативные запоминающие устройства (ОЗУ).
Итак, подведем итоги.
Глава 4. Принципы работы микропроцессора.
Виды двоичных кодов.
Беззнаковые двоичные коды.
Прямые знаковые двоичные коды.
Знаковые обратные двоичные коды.
Знаковые дополнительные двоичные коды.
Представление рациональных чисел в двоичном коде с фиксированной запятой.
Представление рациональных чисел в двоичном коде с плавающей запятой.
Представление десятичных чисел.
Суммирование двоично-десятичных чисел.
Представление текстовых данных в памяти процессора.
Арифметико-логические устройства.
Классификация микропроцессоров.
Операционный блок микропроцессора.
Блок микропрограммного управления.
Команды микропроцессора.
Микропрограммирование.
Итак, подведем итоги.
Глава 5. Принципы работы микропроцессорной системы.
Системная шина.
Адресное пространство микропроцессорного устройства.
Способы расширения адресного пространства микропроцессора.
Согласование быстродействия памяти и универсальных микропроцессоров.
Подключение внешних устройств к микропроцессору.
Принципы построения параллельного порта.
Принципы построения последовательного порта.
Синхронные последовательные порты.
Асинхронные последовательные порты.
Принципы построения таймеров.
Итак, подведем итоги.
Глава 6. Принципы работы микроконтроллеров.
Семейство микроконтроллеров MCS-51.
Архитектура микроконтроллеров MCS-51.
Система команд микроконтроллеров MCS-51.
Арифметические команды.
Логические команды с байтовыми переменными.
Команды пересылки данных.
Битовые команды.
Команды ветвления и передачи управления.
Способы адресации операндов.
Устройство параллельных портов микроконтроллеров MCS-51.
Особенности построения памяти микроконтроллеров семейства MCS-51.
Память программ микроконтроллеров MCS-51.
Внешняя память данных микроконтроллеров MCS-51.
Внутренняя память данных микроконтроллеров MCS-51.
Регистры специальных функций.
Внутренние таймеры микроконтроллера, особенности их применения.
Режим 0.
Режим 1.
Режим 2.
Режим 3.
Управление таймерами/счетчиками.
Использование таймера в качестве измерителя длительности импульсов.
Использование таймера в качестве частотомера.
Последовательный порт микроконтроллеров семейства MCS-51.
Скорость приема/передачи информации через последовательный порт.
Режим 0. Синхронный режим работы последовательного порта.
Режим 1. Асинхронный 8-битовый режим.
Режим 2. Асинхронный 9-битовый режим с фиксированной
скоростью передачи.
Режим 3. Асинхронный 9-битовый режим.
Итак, подведем итоги.
Глава 7. Принципы создания программ для микроконтроллеров.
Языки программирования для микроконтроллеров.
Виды программ-трансляторов.
Виды компиляторов.
Применение подпрограмм.
Стек, его организация и структура.
Подпрограммы-процедуры и подпрограммы-функции.
Применение комментариев.
Структурное программирование.
Линейная цепочка операторов.
Условное выполнение операторов.
Конструкция управления циклическим выполнением оператора с проверкой условия после тела цикла.
Структурная конструкция циклического выполнения оператора с проверкой условия до тела цикла.
Понятие многофайлового и многомодульного программирования.
Многофайловые программы.
Многомодульные программы.
Программа-монитор.
Использование таймера для организации параллельных программных потоков.
Использование прерываний для ввода информации о кратковременных сигналах и событиях, наступающих в произвольный момент времени.
Итак, подведем итоги.
Глава 8. Язык программирования ASM-51.
Исходный текст программы на языке программирования ASM-51.
Символы языка ASM-51.
Идентификаторы.
Ключевые слова.
Встроенные имена.
Определяемые имена.
Числа и литеральные строки.
Директивы языка программирования ASM-51.
Управляющие команды.
Реализация подпрограмм на языке ASM-51.
Реализация подпрограмм-процедур на языке ASM-51.
Передача переменных-параметров в подпрограмму.
Реализация подпрограмм-функций на языке ASM-51.
Реализация подпрограмм обработки прерываний на языке ASM-51.
Структурное программирование на языке ASM-51.
Многомодульные программы.
Использование сегментов в языке программирования ассемблер.
Итак, подведем итоги.
Глава 9. Язык программирования С-51.
Структура программ С-51.
Элементы языка С-51.
Используемые символы алфавита.
Лексические единицы, разделители и использование пробелов.
Идентификаторы.
Ключевые слова.
Константы.
Использование комментариев в тексте программы.
Типы данных языка программирования С-51 и их объявление.
Категории типов данных.
Целочисленный тип данных.
Числа с плавающей запятой.
Переменные перечислимого типа.
Указатели.
Указатели общего вида.
Специализированные указатели.
Массивы.
Структуры.
Битовые поля.
Объединения (смеси).
Определение типов.
Инициализация данных.
Выражения.
Операнды и операции.
Преобразования типов при вычислении выражений.
Операции унарного минуса, логического и поразрядного отрицания.
Операции разадресации и вычисления адреса.
Операция sizeof.
Мультипликативные операции.
Аддитивные операции.
Операции сдвига.
Поразрядные операции.
Логические операции.
Операция последовательного вычисления.
Условная операция.
Операции инкремента и декремента.
Простое присваивание.
Составное присваивание.
Приоритеты операций и порядок вычислений.
Побочные эффекты.
Преобразование типов.
Операторы.
Оператор-выражение.
Пустой оператор.
Составной оператор.
Оператор if.
Оператор switch.
Оператор break.
Оператор цикла for.
Оператор цикла while.
Оператор цикла do-while.
Оператор continue.
Оператор возврата из функции return.
Оператор безусловного перехода goto.
Использование функций в языке программирования С-51.
Определение и вызов функций.
Итак, подведем итоги.
Приложение. Справочные данные по системе команд микроконтроллера MCS-51 и кодировке символов.
Литература.
Предметный указатель.

Купить .








Теги: учебник по электронике :: электроника :: электротехника :: Микушин :: микроконтроллер