 |
Карта памяти данных PIC16F87x
|
|
|
|
Введение
Современное состояние технологии в электроэнергетике требует от специалистов знания микроконтроллеров. В настоящее время в составе выпускаемых изделий многих фирм в дальнем и ближнем зарубежье содержатся микроконтроллеры, и область их применения постоянно увеличивается.
Микроконтроллеры широкого назначения выпускаются многочисленными зарубежными фирмами: Motorola, NEC Corporation, Siemens, Microchip и другими.
Применение методов и технических средств обработки информации цифровой вычислительной техникой в релейной защите и автоматике (РЗА) привело к созданию интегрированных комплексов, выполняющих все функции традиционных устройств РЗА и обладающих широкими информационными свойствами и сервисными возможностями, существенно повышающими надежность и эффективность функционирования технических средств автоматического управления электроэнергетическими установками [1].
Для обучения студентов цифровой технике и программированию микроконтроллеров на кафедре имеется учебный микропроцессорный комплект (УМК-7). Помимо обучения языку ассемблер на примере контроллера PIC16F877, студенты знакомятся с внутренней и внешней структурой современных микроконтроллеров, применяемых в оборудовании.
До дня проведения работы студенты должны к ней подготовиться: прочитать описание лабораторной работы и составить программы для своего варианта задания.
Отчет о лабораторной работе должен содержать титульный лист, задание, текст программы, заполненную таблицу результатов, рисунки с копиями экрана и ответы на контрольные вопросы.
Лабораторная работа должна быть защищена студентом.
Оборудование и программное обеспечение для проведения лабораторных работ: Windows 98 или выше, среда MPLAB, комплект УМК-7.
|
|
|
Каждая команда PIC16C87ХХ представляет собой 14-битовое слово, которое разделено на следующие части: первая- код операции, вторая-поле для одного операнда, который может участвовать или нет в этой команде. Система команд PIC16C87ХХ включает в себя байт-ориентированные команды, бит-ориентированные, операции с константами и команды передачи управления.
Для байт-ориентированных команд "f" обозначает собой регистр,
с которым производится действие; "d" - бит определяет, куда положить
результат. Если "d" =0, то результат будет помещен в регистр W. (аккумулятор), при "d"=1 результат будет помещен в регистр с адресом
"f", упомянутом в команде.
Для бит-ориентированных команд "b" обозначает номер бита,
участвующего в команде, а "f" -это регистр, в котором этот бит
расположен.
Для операций с константами и команд передачи управления, "k"
обозначает восьми или одиннадцати битную константу.
Все команды выполняются в течение одного командного цикла. В
двух случаях исполнение команды занимает два командных цикла:
проверка условия и переход либо изменение программного счетчика как
результат выполнения команды GOTO и CALL. Один командный цикл
состоит из четырех периодов генератора. Таким образом, для генератора с частотой 4 МГц время исполнения командного цикла будет 1 мкс, а производительность контроллера составит 1 миллион операций в секунду (1 MIPS – 1 million instructions per second).
ОБЩЕЕ ОПИСАНИЕ MPLAB IDE И MPLAB–ICD
MPLAB IDE (Integrated Development Environment) –интегрированная среда разработки, представляет собой программный продукт, работающий под управлением операционной системы WINDOWS и предназначенный для написания, отладки и оптимизации программ для Microchip PIC контроллеров. MPLAB IDE включает в себя:
MPLAB Project Manager– менеджер проекта;
MPLAB Editor – текстовый редактор,
|
|
|
MPLAB-SIM Simulator – симулятор;
MPASM – универсальный Ассемблер, а так же MPLINK (Линковщик) и MPLIB (Библиотекарь).
Для контроллеров семейства PIC17, PIC18, а так же dsPIC, в среде
MPLAB IDE есть возможность работать с компиляторами языка Си –более высокого уровня, по сравнению с ассемблером.
Ряд аппаратных средств, работающих под управлением MPLAB
IDE, приведен ниже:
-MLPAB-ICE Emulator – эмулятор;
-программаторы PICSTART Plus и PRO MATE 2;
-инструментальные средства третьих лиц – большое количество
других компаний делают инструментальные средства разработки,
работающие с MPLAB.
MPLAB-ICD (In Circuit Debugging) - внутрисхемный отладчик,
позволяет выполнять внутрисхемную отладку программы в реальной
схеме, используя генератор и периферию отлаживаемого контроллера.
Для отладки используются только два вывода контроллера, работа идёт
по ICSPTM интерфейсу.
Используя ICD, можно отлаживать аппаратно-зависимые участки
кода, которые трудно, а порой невозможно воспроизвести в симуляторе,
например: работа с АЦП, измерение временных параметров входного
сигнала, организация обратной связи с управляемым объектом, отладка интерфейсов USART, SPI, I2C и т.п.
MPLAB-ICD работает под управлением универсальной программной среды MPLAB и обладает следующими возможностями:
-отладка в режиме реального времени и пошаговая отладка;
-связь с компьютером по RS-232;
-одна задаваемая точка останова;
-просмотр и модификация содержимого управляющих регистров, RAM и EEPROM.
-внутрисхемная отладка и встроенная система программирования PIC -контроллеров серии PIC16F87x.
-работа от источника питания отлаживаемой конструкции в диапазоне от 3,0 до 5,5 В.
-диапазон рабочих частот от 32 кГц до 20 МГц.
Лабораторная работа № 1. Системы счислений. Карта памяти данных PIC16F87x
Цель работы: изучение систем счисления и организации карты памяти данных.
Системы счисления
В микроконтроллере данные и промежуточные результаты представлены в двоичной системе счисления. Все регистры памяти в микроконтроллере нумеруются в шестнадцатеричной системе. Системы счислений, применяющиеся в цифровой технике, представлены в приложении А. Там же приведен алгоритм перевода чисел из двоичной системы в шестнадцатеричную и наоборот [2].
|
|
|
В десятичной системе прибавление к цифре 9 единицы дает в результате число 10, то есть 9+1=10. Аналогичный результат и в шестнадцатеричной системе F+1=10 или 2F+1=30. То есть в младший разряд записываем цифру 0, в старший добавляем 1. В двоичной системе 1+1=10.
Задание 1.Сложите числа в двоичной системе. Представьте слагаемые и результаты вычислений в шестнадцатеричной, десятичной и в двоично-десятичной системах счислений.
Т а б л и ц а 1.1 – Варианты к заданию 1
| Вариант | ||||||
| Число А | ||||||
| Число В |
| Вариант | ||||||
| Число А | ||||||
| Число В |
| Вариант | ||||||
| Число А | ||||||
| Число В |
Карта памяти данных PIC16F87x
В МК этого семейства существует память программ и память данных. Память данных состоит из четырех банков, нумеруемых 0, 1, 2 и 3 (приложение Б). Информация в банках хранится в регистрах, состоящих из 8 разрядов (бит). Они делятся на регистры общего назначения (РОН), которые может использовать программист для хранения констант, и регистры специального назначения (РСН), выполняющие определенные функции управления работой микроконтроллера. Банки имеют нумерацию в двоичной системе: 00 – банк ‘0’, 01 – банк ‘1’, 10 – банк ‘2’, 11 – банк ‘3’.
В каждом банке находится 128 регистров.
Адреса регистров нумеруются в шестнадцатеричной системе, начиная с адреса 00h, который находится в нулевом банке и кончая адресом 1FFh, который находится в 3-м банке. К РСН обычно обращаются по его имени. Программист, используя РОН для хранения констант или промежуточных данных, обычно присваивает им имена, названия которых позволяют легче реализовывать разработанный алгоритм.
Задание 2. Определите имена регистров и банка по двоичному адресу.
Т а б л и ц а 1.2 - Варианты к заданию 2
| Вариант | ||||||
| Регистр А | ||||||
| Регистр В |
|
|
|
| Вариант | ||||||
| Регистр А | ||||||
| Регистр В |
| Вариант | ||||||
| Регистр А | ||||||
| Регистр В |
Задание 3. По имени регистра и банка определите его адрес.
Т а б л и ц а 1.3 - Варианты к заданию 3
| Вариант | ||||||
| Банк | ||||||
| Имя | PCL | FSR | INTCON | STATUS | TRISB | INTCON |
| Вариант | ||||||
| Банк | ||||||
| Имя | PCL | TMR1 | INTCON | STATUS | TRISD | TRISB |
| Вариант | ||||||
| Банк | ||||||
| Имя | PCL | PIR1 | PIE2 | PIR2 | PIE1 | FSR |
|
|
|
