CURSO DE MICROCONTROLADORES PROGRAMACION E INTERCONEXIONADO DEL µc-8051

Transcripción

1 CURSO DE MICROCONTROLADORES PROGRAMACION E INTERCONEXIONADO DEL µc-8051 * INTRODUCCION * CARACTERISTICAS DEL 8051 * ARQUITECTURA DEL 8051 * TERMINALES DEL 8051 * REGISTROS INTERNOS DEL 8051 * MODOS DE DIRECCIONAMIENTO DEL 8051 * INSTRUCCIONES DEL 8051 * INTERCONEXIONADO CON CIRC PERIFÉRICOS * MANEJO DEL SIMULADOR DEL /22/2000 1

2 QUE ES UN MICROCONTROLADOR? 2/22/2000 2

3 Microprocesador (µp) Memorias Pasivas para programas de aplicación(rom, PROM, EPROM) Memorias de acceso aleatorio para datos (RAM) Programas de aplicación Microcomputadora (MC) Bus Módulos de entrada/ salida Lógica adicional Periferia (memorias periféricas y equipos de entrada/salida) Hardware Software Estructura de un sistema de microcomputadoras (MCS) 2/22/2000 3

4 Demanda HOLD Interrupt Microprocesador ROM RAM Bus de datos Bus de control Bus de direccionamiento Módulo periférico de entrada/salida (programable) Interrupción del programa por prioridades Conexión de La periferia del usuario Configuración técnica de los módulos en una microcomputadora completa 2/22/2000 4

5 Control de interrupción Control para E/S en serie Bus de datos interno, 8 bits Acumulador Registro intermedio Flipflops de condición Unidad aritmética/ lógica Registro de instrucciones Decodificador de instrucciones y control del ciclo de máquina B D H C E L Indicador de posición Contador de programa Contador progresivo/ regresivo Memoria de direcciones Bloque de registros Alimentación Control de tiempo y de ejecución Buffer de dirección Búffer de datos Estructura de un microprocesador tomado como ejemplo el µp 8085 Bus de direccionamiento Bus de datos 2/22/2000 5

6 Bobina o cuarzo Corriente de reposo Impulso reloj Memoria de programas de 2Kbytes Memoria de datos de 128 bytesb Contador/ temporizador de 8 bits Tensión de referencia Entradas analógicas Procesador central de 8 bits Convertidor A/D de 8 bits Regulación dela luminosidad E/S programables Generador MUX Puerta de E/S en paralelo Salida de la matriz de indicación y del teclado Entradas de computo Contadores de 4, 8 y 12 bits Memoria de indicación Codificador de 7 segmentos Salida de los segmentos de indicación Desde la matriz del teclado Entrada de teclas Cronómetro Horas Minuto Memoria de salida Salida de la matriz de indicación Reloj Horas Minuto Equipo de advertencia Horas Minuto Señal de conexión Esquema de bloques lógico SAP /22/2000 6

7 Decodificador de direcciones Bus de direccionamiento MP (microprocesador) RAM (random access memory) CS CS CS ROM read-only memory) Módulo periférico de entrada/ salida Bus de datos Bus de control Funcionamiento de la microcomputadora y su estructura bus 2/22/2000 7

8 Procesador central de 8 bits Procesador booleando de 1 bit Memoria de programas de 4 Kbytes Logica de interrupción Memoria de datos de 128 bytes Entrada/ salida en paralelo 4 x 8 bits 2 controladores/ temporizadores de 16 bits Entrada/ salida en serie Esquemas de bloques µp /22/2000 8

9 Reloj Memoria de programas Memoria de datos Procesador central Contador/ temporizador Circuitos de entrada/salida Sistema de microcomputadora en un chip 2/22/2000 9

10 TECHNOLOGY Model ram rom addr SI/O PI/O C/T int. width bytes ADVENACED MICROSYSTEM 80C K 64K ,16bit 2 8 DALLAS SEMICONDUCTOR DS6000T 8-54K 4K 128K ,16bit 6 8 HITACHI EUROPE LTD 63L05F1 96 4K 20 1,8bit 6 8 HD K 1M ,16bit 15 8 H8/532 1K 32K 1M ,8bit 7 16 INMOS-LTD IMST245 4K 4G 4,links 2,32bit 2 32 IMST222 4K 64K 4,links 2,16bit 2 1 IMSM212 2K 4K 64K 4 2,16bit 2 16 INTEL CORPORATION (UK) LTD 80C K 128K 1, uart 56 2,16bit KA 232 8K 64K 1, uart 40 4,16bit C51BH 128 4K 64K uart 32 2,16bit C K 64K uart 2 2,16bit BH 232 8K 64K uart 40 6,16bit C1196KB 232 8K 64K uart 40 6,16bit MITSUBISHI ELECTRONIC (UK) LTD M K 64K ,8bit 6 8 M3700M4A 2K 32K 16M ,16bit /22/

11 MOTOROLA LTD 68HC05B K 8K ,16bit HC11E K 64K ,16bit P K ,8bit G K 8K ,8bit HC05L K 8K ,16bit 4 68HC K 64K ,16bit 17 8 NATIONAL SEMICONDUCTOR (UK) LTD COP K 1 8 1,10bit 1 4 digits COP888CG 192 4K 32K ,16bit 14 8 HPC K 64K uart 52 8,16bit 8 16 NEC ELECTRONICS UK K 64K ,16bit 18 * K 64K ,16bit ,12bit ROCKWELL INTERNATIONAL R K ,16bit / K 16K ,16bit 10 8 SGS THOMSON MICROELECTRONICS ST ,8K Z86E K ,8bit 48 8 TEXAS INSTRUMENTS LTD TMS K 112K TMS70C K 64K TMS K to 64K ZILOG UK LTD Z86E K 120K ,14bit 6 8 Z K 128K ,16bit 8 8 Z86C K to 120K uart 82 2,0bit 8 8 2/22/

12 FAMILIA DEL 68HC11 NUMERO ROM EPROM RAM CONF 68HC11A8 8K $0F 68HC11A $0D 68HC11A $0C 68HC11B8 8K $0F 68HC11B $0D 68HC11B $0C 68HC11E9 12K $0F 68HC11E $0D 68HC11E $0C 68HC811E2 0 2K 256 $FF 68HC11D3 4K N/A 68HC11F K $FF 2/22/

13 ROM FAMILIA DEL 8051 S-EPROM E PROM 4K C51 8K K 83C451 80C451 87C451 8K 83C552 83C552 83C552 8K 83C652 83C652 83C652 2K 83C751 83C751 2K 83C752 83C752 2/22/

14 Interrupt Control 4k ROM 32k ROM In 8XC528 16K ROM In 8XC054, 8XC654 8K ROM In 8052, 8XC52 8XC053 8XC552 8XC562 8XC652 2k ROM In 83C751, 83C752J 128 RAM 512 RAM In 8XC RAM In 8052, 8XC52 8XC552, 8XC562, 8XC652, 8XC RAM In 83C751, 83C752 Timer 2 Capture/ Compare Array (8XC552, 8XC562 Timer 2 (8052, 8XC52, 8Xc528) Timer 1 Timer 0 Counter Inputs 256 EEPROM 83C851 CPU A/D (8XC550, 8XCC552, 8XCC562, 8XC752) Osc Bus Control Four I/O Ports I/O Port Serial Ports SCL I2c Serial SDA Port Watchdog Timer (8XC528, 8XC550, 8XC552, 8XC562) P0 P2 P1 P3 P4-P5-P6 TXD RXD PWM System (8XC552, 8XC562, 8XC752) Fixed Rate Timer (83c751/2) Address/Data NOTES: P0-P3 for 8051, 8052, 8XC652, 8XC528, 8XC52, 8XC654, 8XCL410, 8XC551 P0-P5 for 8XC552, 8XC562, 8XC592 P0-P6 for 8XC451 2/22/ Part of P0, AND P1, P3 for 8XC751 and 8XC752

15 CARACTERISTICAS DEL µc-8051 * UN CPU DE 8 BITS * CAPACIDAD DE PROCESAR LAS FUNCIONES * BOOLEANAS POR BIT * 32 LINEAS DE ENTRADA/SALIDA * 128 BYTES DE MEMORIA RAM * 2 CONTADORES/TEMPORIZADORES DE 16B * UN UART FULL DUPLEX * 5 ESTRUCTURAS DE INTERRUPCIÓN * UN OSCILADOR INTEGRADO * 64KB DE ESPACIO DE PROGRAMA * 64KB DE ESPACIO DE DATOS * 4KB EN ROM (SOLO EN EL 8051) 2/22/

16 P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7 RST P3.0-RxD Tx INTO INTI T O T 1 W R P3.7 R D X TAL 2 X TAL 1 VSS VCC P0.0 P0.1 P0.2 P0.3 P0.4 P0.5 P0.6 P0.7 VPP/EA PROG/ALE PSEN P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2.0 2/22/

17 Leer el registro de salida +5V Pin del Bus interno 1 D Ø 1 Q Ø & T1 Pin E/S Impulso de inscripción de salida Acceso de bus CLK 1 Q Ø T2 Leer el pin Circuito de salida de la puerta bidireccional Ø (esquema) 2/22/

18 Leer el registro de salida +5V Pin del Bus interno 1 D Ø 1 Q Ø & T1 1Ø...4Ø kω Pin E/S Impulso de inscripción de salida CLK Ø Q 1 T2 Refuerzo del flanco BAJO ALTO Leer el pin Circuito de salida de las puertas cuasibidireccionales 1, 2, 3, (esquema) 2/22/

19 BUS DE DATOS EA 8051 P0 ALE LATCH DIRECCION BAJA E PROM A0 A7 RAM P2 P SEN DIRECCION ALTA A8 A15 A8 A15 RD WR OE RD WR EJECUTANDO PROGRAMAS EXTERNOS 2/22/

20 Bus de datos Vcc P1 P0 EA ALE µc-8051 P2 LATCH Direcc. Bajas Bus de direcciones altas A0 A7 A8 A9 RAM P SEN A10 RD WR RD WR 2/22/

21 Relación de áreas de almacenamiento en el µp Externa Interna o externa 4Ø96 4Ø Ø Memoria de programas Ø Memoria de datos interna Registros SFR Ø Memoria de datos externa 2/22/

22 Memoria RAM no disponible en el 8031 Stack Registros de funciones especiales (SFR) F8 FF F0 B F7 E8 EF E0 ACC E7 D8 DF D0 PSW D7 C8 CF C0 C7 B8 IP BF B0 P3 B7 A8 IE AF A0 P2 A7 98 SCON SBUF 9F 90 P TCON TMOD TL0 TL1 TH0 TH1 8F 80 P0 SP DPL DPH PCON 87 Funciones de la memoria de datos interna µc-8051 Memoria de datos utilizable discrecionalmente Area direccionable por bits (128 posiciones binarias) Banco de registros 3(R0-R7) Banco de registros 2(R0-R7) Banco de registros 1(R0-R7) Banco de registros 0(R0-R7) 2/22/

23 B F7 F6 F5 F4 F3 F2 F1 F0 F0H 30 7F 7C 78 2FH ACC 50 EDA F 6C 68 PSW D0 DOH F 5C 58 IP B8H AH 4F 4C 48 P3 B0H H 3F 3C 38 IE A8H F 2C 28 P2 A0H F 1C 18 SCON 9F 9E 9D 9C 9B 9A H H 0F 0E 0D 0C 0B 0A H P H H BANCO 3 TCON 8F 8E 8D 8C 8B 8A H BANCO 2 BANCO 1 P H BANCO 0 SFR RAM INTERNA 2/22/

24 MODOS DE DIRECCIONAMIENTO DEL MICROPROCESADOR a) DIRECCIONAMIENTO INMEDIATO b) DIRECCIONAMIENTO DIRECTO c) DIRECCIONAMIENTO INDIRECTO d) DIRECCIONAMIENTO INDEXADO e) DIRECCIONAMIENTO POR REGISTRO f) DIRECCIONAMIENTO POR BIT 2/22/

25 DIRECCIONAMIENTO INMEDIATO EL VALOR DE UNA CONSTANTE SIGUE AL CODIGO DE OPERACIÓN EN LA MEMORIA DEL PROGRAMA. MOV A, #64H MOV DPTR, #1234H ADD A, #120 ; CARGA EL Acc CON 64hex ; CARGA EL APUNTADOR ; SUMA EL VALOR 120 decimal. DIRECCIONAMIENTO DIRECTO EL OPERANDO ES ESPECIFICADO POR UNA DIRECCION DE 8 BITS EN DONDE SE ENCUENTRA EL DATO CON EL QUE SE DESEA HACER LA OPERACIÓN. (SOLO EN RAM int. Y SFR). MOV A, 2EH MOV 3DH, 4EH ADD A, 7FH ; EL ACC. SE CARGA CON EL -DATO QUE SE ENCUENTRA EN LA DIREC. 2EH. 2/22/

26 DIRECCIONAMIENTO INDIRECTO SE UTILIZA UN REGISTRO EN DONDE SE ENCUENTRA LA DIRECCIÓN DEL DATO CON EL QUE SE DESEA REALIZAR LA OPERACIÓN. SE UTILIZAN LOS REGISTROS R0, R1 Y SP, PARA EL DIRECCIONAMIENTO DE 8 BITS. PARA LAS DIRECCIONES DE 16 BITS SE UTILIZA EL DPTR. TANTO RAM int COMO ext. PUEDEN SER DIRECCIONADAS INDIR. ADD ; SUMA AL ACC EL DATO APUNTADO POR R0. MOV ; CARGA EL ACC. CON DATO APUNTADO R0 A ; CARGA ACC EN MEM. RAM EXTERNA MOVX 2/22/

27 DIRECCIONAMIENTO POR REGISTRO SON LAS INSTRUCCIONES QUE UTILIZAN CUALQUIERA DE LOS REGISTROS, PARA REALIZAR LA OPERACIÓN. ADD A, R5 MOV R7, A 2/22/

28 TRANSFERENCIA DE DATOS RAM INTERNA MOV <Destino>, <fuente> MOV A, <fuente> ; A <fuente>. MOV <Destino> A ; <Destino> A. MOV DPTR, #DATO ; DPTR 16 bits. PUSH <fuente> POP <Dest> XCH A; <byte> XCHD ; INC SP, <@SP> <--f. ; <Dest> DEC SP. ; ACC <--> <byte>. ; ACC NIBBLES BAJOS. 2/22/

29 DIRECCIONAMIENTO DE TABLAS RAM EXTERNA MOVX ; A <-- <@Ri>. A ; <@Ri> <--A. MOVX ; A <-- <@DPTR> A ; <@DPTR> <--A MEMORIA DEL PROGRAMA MOVC MOVC 2/22/

30 INSTRUCCIONES BOOLEANAS ANL C, bit ; C <-- C. AND. Bit ANL C, /bit ; C <-- C. AND. NOT.bit ORL C, bit ; C <-- C. OR. Bit ORL C, /bit ; C <-- C. OR..NOT. Bit MOV C, bit ; C <-- bit CLR C ; C <-- 0 CLR bit ; bit <--0 SETB C ; C <--1 SETB bit ; bit <--1 CPL C ; C <-- NOT.C CPL bit ; BIT <-- NOT.bit JC REL ; SI C=1 BRINCA A REL. JB bit, REL ; SI bit=1, BRINCA A REL. JBC bit, REL ; SI bit=1, BRINCA Y LIMPIA 2/22/

31 P1.1 Ejemplo del Procesador booleano µc-8051 P2.2 P2.5 1 & FØ 2ØH. Ø 21H.3 & 1 P3.3 P1.6 MOV C,P2.2 ;Introducir P2.2 en el acarreo ORL C,P2.5 ;Relación O con P2.5 ANL C,P1.1 ;Relación Y con P1.1 CPL C ;Invertir el resultado MOV FØ, C ; Almacenar transitoriamente el resultado MOV C,2ØH.Ø ;Introducir el bit 2ØH.Ø en el acarreo ANL C,/21H.3 ;Relación Y con el bit 21H.3 invertido ORL C,FØ ;Relación O con el bit FØ ORL C,/P1.6 ;Relación O con el bit P1.6 invertido MOV P3.3, C ;Transferir a P3.3 el resultado final 2/22/

32 REGISTROS INTERNOS DE CONTROL DEL 8051 PSW (Palabra del estado del programa) CY AC F0 RS1 RS0 OV - P CY PSW.7 ACARREO AC PSW.6 ACARREO AUX. FO PSW.5 USOS GENERALES RS1 PSW.4 SEL 1 DEL B. DE REG. RS0 PSW.3 SEL 0. DEL B. DE REG. OV PSW.2 OVERFLOW - PSW.1 INDEFINIDA P PSW.0 PARIDAD* Si el # s de bits en el Acc = 1, es Impar P=1, sino P=0 2/22/

33 PCON (CONTROL DE POTENCIA) SMOD GF1 GF0 PD IDL SMOD GF1 GF2 PD IDL Dobla el baud rate en la Transmisión serial cuando se utiliza el timer 1 Propósitos generales Propósitos generales Bajo consumo de energía 80C51BH Bajo consumo de energía CMOS 2/22/

34 IE REG. HABILITADOR DE INTERRUPCIONES EA - ET2 ES ET1 EX1 ET0 EX0 EA IE.7 DESACTIVA INTER. ET2 IE.5 PERMITE INT. DEL TIMER2 ES IE.4 PERMITE INT. PTO. SERIAL ET1 IE.3 PERMITE INT. DEL TIMER1 EX1 IE.2 PERMITE INTER EXTER.1 ET0 IE.1 PERMITE INT. DEL TIMER0 EX0 IE.0 PERMITE INTER. EXTER.0 IP REGISTRO DE PRIORIDAD DE INTERRUPCIONES - - PT2 PS PT1 PX1 PT0 PX0 PT2 IP.5 ALTA PRIORIDAD PARA T2 PS IP.4 ALTA PRIORIDAD INTERSERIAL PT1 IP.3 ALTA PRIORIDAD PARA T1 PX1 IP.2 ALTA PRIORIDAD PARA INT 1 PT0 IP.1 ALTA PRIORIDAD PARA T0 PX0 IP.0 ALTA PRIORIDAD PARA INT 0 2/22/

35 TCON REGISTRO DE CONTROL DE TEMPORIZADORES Y CONTADORES TF1 TR1 TF0 TRO IE1 IT1 IE0 IE1 TF1 TCON.7 Sobreflujo del Timer 1 TR1 TCON.6 Bit de arranque Timer1 TF0 TCON.5 Sobreflujo del Timer0 TR0 TCON.4 Bit de arranque Timer0 IE1 TCON.3 Bit de Transición de INT1 IT1 TCON.2 Control del modo de control de la INT1 IE1 TCON.1 Bit de Transición de INT0 IT0 TCON.0 Control del modo de control de la INTO 2/22/