|
ТЕМА ВЫПУСКНОЙ МАГИСТЕРСКОЙ РАБОТЫ :
"Исследование и разработка системы проектирование специализированных компьютерных средств."
Научный руководитель: Мальчева Раиса Викторовна.
Содержание
Общее положение.
Особенности микроконтроллера КМ1816ВЕ51.
Операционная часть.
Память.
Устройство управления.
Внешние устройства.
Обзор программных эмуляторов микроконтроллера КМ1816ВЕ51.
Выводы.
Перспективы.
Литература.
Общее положение.
В наше время широкое распространение получила цифровая техника с применением микроконтроллеров. Они применяются в различных сферах жизни человека: в бытовой технике, в производственных станках, в оборудовании для научных исследований. В связи с этим есть необходимость в развитии у студентов навыков разработки и отладки программ для построения простейших цифровых управляющих устройств на базе микроконтроллеров и разработке различных схем на их основе. Один из популярных, доступных и широко распространенных отечественных микроконтроллеров - микроконтроллер КМ1816ВЕ51. Это аналог распространенного микроконтроллера 8951 фирмы Intel, входящего в семейство iMCS-51. Микроконтроллер совместим с архитектурой iMCS-51, имеет большую ёмкость памяти программ и данных, аппаратно ориентирован на работу в режиме реального времени. Для отладки программ предлагается использовать эмулятор микроконтроллера AFD-51 для ПЭВМ класса IBM PC XT/AT.
Особенности микроконтроллера КМ1816ВЕ51.
Микроконтроллер (МК) КМ1816ВЕ51 относится к классу однокристальных микроЭВМ и предназначен для построения несложных цифровых систем управления. Микроконтроллер (МК) выполнен на базе n-МОП технологии, упакован в корпус с двухрядным расположением выводов СБИС (имеет 40 контактов). БИС питается от одного источника напряжением 5В.
|
|
Рис. 1. Структурная схема микроконтроллера.
Операционная часть.
В состав операционной части МК включены следующие устройства:
АЛУ, выполняющее 51 различную операцию над битами, восьмиразрядными двоичными числами и десятичными числами;
восьмиразрядные временные регистры Т1 и Т2;
аккумулятор А;
расширитель аккумулятора В (для выполнения операций умножения и деления);
регистр слова состояния программы PSW.
|
|
Рис. 2. Пространство RSEG
Память
Микропроцессор содержит:
RAM- резидентную память данных объемом 128 байт, доступ к которой осуществляется через регистр адреса RAR или указатель стека SP;
EPROM - встроенную перепрограммируемую память программ, при выборке команд из которой используется 16-разрядный указатель адреса РС. Если из памяти команд выбираются данные (константы), то для адресации используется 16-разрядный указатель адреса DPTR (младший байт адреса помещается в DPL, а старший в DPH).
Устройство управления
В состав устройства управления МК входят:
IR - регистр команд, в котором хранится код выполняемой команды;
OSC - встроенный генератор синхроимпульсов Х1, Х2;
Устройство синхронизации и управления работой МК.
Внешние устройства
МК имеет 4 квази двунаправленных порта Р0-Р3 для подключения внешних устройств, причем порт Р3 может выполнять альтернативные функции.
В состав МК входят:
два 16-ти разрядных таймера-счетчика для временной синхронизации временных процессов;
последовательный приемо-передатчик SIO;
схема обработки внутренних и внешних прерываний.
Обзор программных эмуляторов микроконтроллера КМ1816ВЕ51.
AFD-51
В настоящее время для отладки программ предлагается использовать эмулятор микроконтроллера AFD-51 для ПЭВМ класса IBM PC XT/AT. Полноэкранный отладчик-эмулятор для программ, написанных на языке ассемблера однокристальных микро-ЭВМ КР1816ВЕ51/КМ1816ВЕ51/КР1816ВЕ35 обеспечивает полный набор возможностей для логической отладки программ. В качестве загружаемой для отладки программы используются стандартные файлы, вырабатываемые ISIS-1I MACRO ASSEMBLER’ом , а также файлы чистого двоичного кода программы, полученные например, считыванием ПЗУ. Загруженную программу можно выполнить по шагам и в непрерывном режиме с остановкой по точкам прерывания, задаваемых пользователем. Обеспечивается трассировка выполнения программы, печать десассемблированного текста, дампов памяти данных и программ. По ходу выполнения программы можно оперативно корректировать содержимое ОЗУ, регистров и вносить изменения в саму программу в мнемонических обозначениях языка ассемблера и машинных кодах. Отладчик иммет счетчик времени выполнения загруженной программы. Предполагается, что тактовая частота равна 12 Мгц. При другой частоте пересчет производится простым умножением на коэффициент.
|
 |
Рис. 3. Внешний интерфейс AFD-51.
Вовремя написания, эмулятор AFD-51 полностью соответствовал предъявляемым к нему требованиям. Но в настоящее время он устарел. Основные недостатки эмулятор AFD-51:
Нестабильная работа в ОС Windows9x/WindowsNT/Windows2000/WindowsXP.
Плохо развитый интерфейс.
Отсутствие возможности расширения и модернизации.
Невозможность эмуляции каких либо других микроконтроллеров кроме, КМ1816ВЕ51.
Несоответствие современным задачам.
Keil µVision2
Это современный комплекс для разработки и отладки программного обеспечения для микроконтроллеров. Он включает в себя : компиляторы для ASSEMBLR-ного и C-ного кодов, отладчик, а также дополнительный инструментарий для работы с микроконтроллером. Keil µVision2 полностью отвечает современным требованиям к соответствующим программным продуктам. Он стабильно работает в ОС Windows9x/WindowsNT/Windows2000/WindowsXP и имеет органомичный интерфейс(рис.4),что существенно облегчит работу студентов. Позволяет расширять количество микроконтров эмулирумых отладчиком(рис.5),что позволит, в случае необходимости, ввести новые номенклатуры микроконтроллеров в учебный процесс без дополнительных затрат.
|
|
|
Рис. 4. Внешний интерфейс Keil µVision2.
|
|
Рис. 5. Внешний интерфейс Keil µVision2.
Выводы.
Из приведенного выше видно, что использование Keil µVision2 в качестве эмулятора микроконтроллера КМ1816ВЕ51 - облегчит работу студентов и позволит им приобрести навыки работы с современными пакетами по разработке и отладке программного обеспечения для микроконтроллеров.
Перспективы.
Введение пакета Keil µVision2 в учебный процесс позволит, в случае необходимости, расширить номенклатуру изучаемых микроконтроллеров без дополнительных затрат. Позволит учащимся приобрести навыки работы с современными пакетами по разработке и отладке программного обеспечения для микроконтроллеров.
Литература.
Методические указания к лабораторным работам по курсу " ТЕОРИЯ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ СПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫХ ЦВМ" (для студентов специальности 22.01)
Сташин В.В., Урусов А.В., Мологонцева О.Ф. "Проектирование цифровых устройств на однокристальных микроконтроллерах. "
Однокристальные микроЭВМ. Справочник.
|
|
|
|