Работа MK51 в пошаговом режиме

На этапе отладки прикладной программы в прототипе МК-системы очень удобным для разработчика оказывается режим пошагового (покомандного) исполнения программы. Система прерываний МК51 позволяет реализовать этот режим работы путем использования нескольких дополнительных команд. Как было описано в разделе «Система прерываний», внешний запрос прерывания не будет обслужен до тех пор, пока обслуживается прерывание с равным приоритетом. Этот запрос будет воспринят лишь после того, как одна команда после команды RETI будет выполнена. Иными словами, однажды вызвав подпрограмму обслуживания прерывания, вызвать ее вновь невозможно до тех пор, пока хотя бы одна команда основной программы не будет исполнена. Использовать это свойство системы прерываний МК51 для реализации пошагового режима можно следующим образом: одно из внешних прерываний, например INT0 (вывод Р3.2 микроконтроллера), запрограммировать для представления запроса уровнем сигнала (IT = 0), а подпрограмма обслуживания этого прерывания должна заканчиваться последовательностью команд:

JNB	P3.2, $	; Ожидание уровня 1 на входе INT0
JB	P3.2, $	; Ожидание уровня 0 на входе INT1
RETI		; Возврат и выполнение одной команды

Здесь символом $ обозначено текущее содержимое счетчика команд. Теперь если на вывод INT0 подавать сигнал от клавиши ШАГ отладочного модуля системы, то МК51 по сигналу INT0 = 0 вызовет подпрограмму обслуживания внешнего прерывания 0 и будет в ней находиться до тех пор, пока не обнаружит на входе INTO новый импульс (переход из 0 в 1 и снова в 0). По команде RETI произойдет возврат в основную программу, выполнение в ней одной команды и немедленный вызов подпрограммы обслуживания внешнего прерывания 0.

Сброс, режим холостого хода и режим пониженного энергопотребления

Сброс. В отличие от МК48 сброс МК51 осуществляется путем подачи на вход СБР (RST) сигнала 1. Для уверенного сброса МК51 этот сигнал 1 должен быть удержан на входе СБР по меньшей мере в течение двух машинных циклов (24 периода резонатора). Квазидвунаправленые буферные схемы внешних выводов ALE и PSEN находятся при этом в режиме ввода. Под воздействием сигнала СБР сбрасывается содержимое регистров: PC, АСС, В, PSW, DPTR, TMOD, TCON, Т/C0, T/C1, IE, IP и SCON, в регистре PCON сбрасывается только старший бит, в peгистр-указатель стека загружается код 07Н, а в порты Р0-Р3 – коды 0FFH. Состояние регистра SBUF неопределенное. Сигнал СБР не воздействует на содержимое ячеек РПД. Когда включается электропитание (VCC), содержимое РПД неопределенно, за исключением операции возврата из режима пониженного энергопотребления.

На рис.3.17 показана схема автоматического формирования сигнала СБР при включении электропитания. Время, необходимое для полного заряда емкости, обеспечивает уверенный запуск резонатора и его работу в течение более чем двух машинных циклов.

Рис.3.17 Схема сброса при выключении электропитания

Режим холостого хода. Любая команда, по которой установится управляющий бит IDL (PCON.0) в регистре управления мощностью, переведет МК51 в режим холостого хода. При этом продолжает работу внутренний генератор синхросигналов (рис.3.18). Все регистры сохраняют свое значение. На выводах всех портов удерживается то логическое состояние, которое на них было в момент перехода в режим холостого хода. На выводах ALE и PSEN формируется уровень 1.

Рис.3.18 Схема управления МК51 от сигналов IDL и PD

Выйти из режима холостого хода можно или по сигналу СБР, или по прерыванию. Любой из разрешенных сигналов прерывания приведет к аппаратурному сбросу бита PCON.0 и прекратит тем самым режим холостого хода. После исполнения команды RETI (выход из подпрограммы обслуживания прерывания) будет исполнена команда, которая следует в программе за командой, переведшей МК51 в режим холостого хода. (В некоторых модификациях МК51 этот режим может отсутствовать.)

Режим пониженного энергопотребления. В тех применениях МК-систем, где потребление электроэнергии, а следовательно, габаритные размеры и масса источника электропитания являются одними из основных показателей качества изделия, возможно использование МК51 в режиме пониженного энергопотребления. Перевод МК51 в этот режим возможен по команде, которая установит бит PCON.1 в регистре управления мощностью (см.табл.11.2). В этом режиме останавливается генератор синхросигналов, содержимое РПД и регистров специальных функций сохраняется, а на выходных контактах портов удерживаются значения, соответствующие содержимому их буферных регистров. Выходы сигналов ALE и PSEN сбрасываются. При этом электропитание осуществляется через вывод RST/VPD.

В режиме пониженного энергопотребления напряжение электропитания (VCC) может быть отключено. Перед выходом из режима оно должно быть восстановлено до номинального значения.

Выход из режима пониженного энергопотребления возможен только по сигналу RST. При этом переопределяются все регистры специальных функций, но содержимое РПД не изменяется. (В некоторых модификациях МК51 этот режим может отсутствовать.)

Защита от падения напряжения. При не мгновенных отказах блока электропитания МК-системы можно обеспечить сохранность содержимого РПД с помощью маломощного (батарейного) аварийного источника электропитания, подсоединяемого к выводу RST/VPD. Для этого МК при получении сообщения о грозящем падении напряжения VCC (прерывание от системы контроля электропитания) должен перегрузить в РПД основные параметры прерванного процесса и выдать сигнал, разрешающий подключение к выводу RST/VPD аварийного источника питания. Все эти процедуры МК должен успеть выполнить до того, как напряжение основного источника электропитания упадет ниже рабочего предела. После восстановления номинального значения напряжения в основной цепи электропитания выполняется системный сброс, и источник аварийного электропитания может быть отключен.

 

[1] Металл - Оксид - полупроводник

[2] Большая интегральная схема

[3] Транзисторно-транзисторная логика (ТТЛ, TTL) — способ преобразования дискретной информации (в частности, выполнения логических операций) с помощью электронных устройств, построенных на основе биполярных транзисторов и резисторов. Название транзисторно-транзисторный возникло из-за того, что транзисторы используются как для выполнения логических функций (например, И, ИЛИ), так и для усиления выходного сигнала (в отличии от резисторно-транзисторной и диодно-транзисторной логики). ТТЛ получила широкое распространение и применяется в компьютерах, АСУТП, электронных музыкальных инструментах, а также в контрольно-измерительной аппаратуре. Благодаря широкому распространению ТТЛ входные и выходные цепи электронного оборудования часто выполняются совместимыми по электрическим характеристикам с ТТЛ.

ТТЛ-логика (как и ТТЛШ) является прямым наследником ДТЛ и использует тот же принцип действия. Причина появления ТТЛ - это появление интегральных микросхем (вместо гибридных). Входной ТТЛ-транзистор (в отличии от обычного) имеет множество эмиттеров. Эти эмиттеры выполняют роль входных диодов (если сравнивать с ДТЛ), на базу подаётся опорное напряжение единицы которое сравнивается диодами с входным, коллектор транзистора - корпус (реже - питание).

ТТЛШ-логика отличается от ТТЛ наличием диодов Шоттки в цепях база коллектор, что исключает насыщение транзистора, а также наличием демпфирующих диодов Шоттки на входах (редко на выходах) для подавления импульсных помех, образующихся из-за не синусоидальной формы сигнала в логических цепях.