8-ma’ruza Mikroprotsessorlar va mikrokontrollerlar Reja

Komandalar tizimi - muayyan markaziy protsessorga xos ikkili kodlarning noyob nabori bo’lib, undagi bo’lishi mumkin bo’lgan amallar ro’yxatini belgilaydi. Har bir bunday kod bitta amalni belgilaydi va amal kodi deb ataladi. Komandalar tizimida ishlatiladigan kodlar soni _kancha ko’p bo’lsa, markaziy protsessor shuncha ko’p amallarni bajara oladi. MK 8051 mikrokontroller 8 xonaly bo’lganligi sababli undagi amal kodi o’lchami 8 bitga teng.

Takt generatori qurilmaning barcha uzellari ishlashini sinxronlovchi signallarni ishlab chikarishga mo’ljallangan. Bu signallar chastotasini MK chikmalariga ulanadigan kvarts, rezonator yoki RS-zanjir belgilaydi. Ba’zi MKlarda takt generatorining tashki elementlarsiz ishlash rejimi ko’zda tugilgan. Bu holda takt signallari chastotasi kristall parametrlariga bog’liq bo’ladi.

DXQ - dasturlarni saqlashga mo’ljallangan doimiy xotira qurilmasi. Xozirda DXQni amalga oshirishda Flash-xotira texnologiyasi keng tarkalgan.

OXQ - ma’lumotlarni saqlovchi operativ xotira qurilmasi bo’lib, ko’pincha ma’lumotlar xotirasi deb yuritiladi. OXKda o’kish va yozish tsikllari cheklanmagan, ammo kuchlanish manbai uzilsa barcha axborot yo’qoladi.

T0, T1 taymerlar - qator funktsiyalarni bajarishga dasturlanishi mumkin bo’lgan o’n olti xonali dasturlanuvchi taymerlar. Taymerlardan vaqt oraliqlarini aniq shakllantirishda MK chikmalaridagi signao’arni sanashda, signallar ketma-ketligini shakllantirishda foydalanish mumkin. TaymerG’schetchiklar bo’linishlar so’rovini shakllantirishi mumkin. MKlarning asosiy qo’llanishi real vaqt tizimlarida bo’lganligi sababli ularning tarkibida taymerG’schetchiklarning bo’lishi tabiiy. Ba’zi modifikatsiyalarda taymerlar soni 32taga etadi.

8.4-rasm. MK8051 mikrokontroller arxitekturasi

Ketma-ket port - MKning tashqi dunyo bilan axborot almashinuv kanali. Bunday aloka kanallari kristallning minimal sonli chikmalarini egallaydi va kattagina masofa bilan minimal harajatli alokani ta’minlaydi.

KiritishG’chiqarishiing parallel portlari har qanday MKning zaruriy qismi hisoblanadi. Odatda ulardan yaqin doiradagilar - datchiklar va bajaruvchi mexanizmlar bilan aloqa qilishda foydalaniladi.

Bo’linish tizimi - MKning muhim qismlaridan biri. Real vaqt tizimlarining xususiyati shundan iboratki, ular uchun tashki xodisalarga reaktsiya qilish vaqti o’ta muhim parametr hisoblanadi. Hodisalarga tezdan reaktsiya qilish muammosi bo’linish tizimini tashkil etish orqali hal etiladi. Bo’linish tizimiga binoan har bir xodisa uchun kodning alohida "bo’lagi" ishlab chiqiladi va bu "bo’lak" una MK reaktsiyasini shakllantiradi. Kodning bu “bo’lagi” bo’linishga so’rovni ishlash qism dasturi (qisqacha, bo’linish qism dasturi) deb ataladi va dastur xotirasiga ma’lum adres bo’yicha joylashtiriladi. Biror bir xodisa paydo bo’lish onida u xususidagi signal bo’linish kontrolleriga beriladi. Bo’linish kontrolleri markaziy protsessor tomonidan joriy dastur shrilishini to’xtatib, uni bo’linishni ishlash kism dasturini bajarishga jalb etadi. Hodisa sodir bo’lish onidan to bo’linish kism dasturning birinchi yo’riqnomasini ishlahga boshlashgacha vaqt oralig’i MKning xodisaga reaktsiyasi vaqti deb yuritiladi. Vo’linish kism dasturining ishlanishi tugaganidan so’ng markaziy protsessor avtomatik tarzda to’xtatilgan dasturni bajarishga qaytadi.

Bo’linish kontrollerining yana bir vazifasi -xodisalar ustivorligini (prioritet) o’rnatish. Ustivorlik tushunchasiga binoan bajarilayotgan bo’linish dasturi boshqa xodisa tomonidan bo’linishi mumkin, qachonki u joriy bo’linish dasturiga nisbatan ustivorlikka ega bo’lsa. MK 8051 tarkibidagi bo’linish kongrolleri xodisalarning beshta kirish yo’liga ega: ikkitasi tashqi qurilmalardan, ikkitasi taymerlardan va bittasi ketma-ket portdan.

5. Qandaydir MK xususida so’z borganda odatda, u mansub oila esga olinadi. Bitta oilaga bir xil yadroga ega bo’lgan MKlar kiradi. Yadro - komandalar tizimi, markaziy protsessor ishlashining tsiklogrammasi, dastur xotirasini va ma’lumot xotirasini tashkil etish, bo’linish tizimi va tashki qurilmalarning bazaviy nabori tushunchalarining majmui. Modifikatsiyalari orasidagi asosiy farq tashki qurilmalar tarkibi va dastur yoki ma’lumot xotirasi kanali orqali aniqlanadi.

MK yechadigan masalalar diapazonining kengligi, iste’molchilarning turli-tuman so’rovlarini kondirih ishlab chiqaruvchilarning ko’prok modifikatsiyalarni yaratishga undaydi. Aksariyat oilalarda modifikatsiyalar soni yuzga etadi, hattoki undan oshadi.

Oilaning eng muhim xususiyati - dasturiy birga ishlay olishi (programmnaya sovmestimost). Bu xususiyat ishlab chiqaruvchilarga bir MK oilasini boshqasi bilan o’zining dasturiy ta’minotini yo’qotmasdan almashtirish imkonini beradi. Tabiiyki, oilaga qanchalik turli-tuman MK kirsa, shunchalik optimal variantni tanlab olish osonlashadi.
6. Dasturni ishlab chiqish MK asosida qurilma yaratishning eng muhim bosqichi hisoblanadi.

Manba ulanishi bilan MK darhol dastur xotirasidagi (odatda DXQ) dasturni bajarishga kirishadi. Dastur bajarilishi qandaydir belgilangan, ko’pincha nollik adresdan boshlanadi. Adres - DXQ yacheykasi nomeri. Jarayon quyidagicha kechadi: MK dastur xotirasidagi sonni o’kiydi va uning qiymatiga (mashina kodiga) karab arifmetik-mantiqiy qurilma, xotira, portlar va h.dagi axborot ustida ma’lum harakatlarni bajaradi. Masalan, MK dastur xotirasidan 32H sonini o’qisa, 2-nomerli kirish yo’li portidagi qiymatni o’qib uni registr-akkumulyatorga joylash zarurligini "anglaydi".

Ko’pincha harakatlarni tavsiflashga bitta bayt etmaydi. O’nda MK xotiradan kushimcha baytlarni o’kiydi. Xarakat bajarilganidan so’ng MK tartib bilan xotiraning keyingi yacheykasidagi qiymatni o’qiydi va q.

MK bajaradigan bitta harakatni tavsiflovchi baytlar soni mashina komandasi (yo’riqnomasi), bunday komandalar majmuasi esa komandalar tizimi yoki yo’riqnomalar nabori (Instruction Set) deb yuritiladi. urli oila MKlarining komandalar tizimi turlicha bo’ladi.

Shunday qilib, MK uchun dastur sonlar ketma-ketligi bo’lib, ularning qiymati qanday harakatlar bajarilishi lozimligini ko’rsatadi. Dasturni ishlab chiqish natijasida tarkibida ushbu mashina kodlari bo’lgan kompyuter fayli olinadi. DXQni dasturlagich yordamida fayl MK dastur xotirasiga kiritiladi ("tiqiladi").

MK uchun birinchi dasturlarni yaratuvchilaridan mashina kodlari qiymatlarini esda saqlashlari talab qilinar va ular ketma-ketligi qo’lda aniqlanar edi. Unday usul samarasiz edi.

Odatda MK o’rnatiladigan qurilma tavsifida dastur bo’lib, ushbu dastur bo’yicha MK ishlaydi. Bu dastur kodlar jadvali ko’rinishiga ega va uni MK xotirasiga joylash zarur. Bunday jadval fragmenti HEX-format 8.2 jadvalda berilgan.

Translyatorlarning paydo bo’lishi MK uchun dasturlarni yaratishni osonlashtirdi. Agar, masalan, dasturda ikkita sonni qo’shish kerak bo’lsa, oddiygina a =b + c deb yozish kerak. Translyator ushu ifodani mashina komandalarining kerakli ketma-ketligiga a, b va s o’zgaruvchilar xil iga karab o’zgartiradi.

Yuqori sath tillarining ishlatilishi ishlab chiqaruvchining muayyan MK komandalar tizimidan chalgishga va insonga tushunarli va oddiy kategoriyalar bilan ish ko’rishga imkon beradi. Ishlab chiqaruvchidan MK arxitekturasini, o’rnatilgan tashqi qurilmalarning ishlash printsipini va SI tilida dasturlashni bilish talab etiladi, holos.

8.2-jadval

:100000001028FF3FFF3FFF3FA229FF2FFF3FFF3F79 :10001000FF3FFF3FFF3FFF3FFF3FFF3FFF3FFF3FF0

:100020008A016400DF30620064000F308500FF3019 :1000300086008316E1308500003086008312203070 :1000400095000230051C01309D00AA308600FF306B :1000500097009601CB202830920000309400293080 :100060008F0002308A0001408102291008A01F620C5

Dasturlarni yaratishning integrallashgan muhitining paydo bo’lishi MK uchun dastur yaratish samaradorligini yanada oshirdi, ishlab chikaruvchilar diqqatining echiladigan masalaning mohiyatiga qaratilishiga imkon beradi.