PIC16 - микроконтроллеры, изучение, и всё что с ними связано

.


____В микроконтроллере PIC16F84 существует два блока памяти - память программ и память данных. Каждый блок имеет собственную шину, таким образом, доступ к блокам может происходить одновременно.
____Память данных, в свою очередь, разделена на специальные регистры и регистры общего применения (ОЗУ пользователя). Специальные регистры применяются для хранения битов состояния, определяющих работу портов ввода-вывода, таймеров и других периферийных модулей микроконтроллера.
____Кроме специальных регистров и ОЗУ, пространство памяти данных содержит ячейки EEPROM. Эта область памяти не может быть адресована непосредственно, и доступ к ней получают через специальный регистр косвенной адресации EEADR, в который записывают порядковый номер ячейки. 64 байта EEPROM имеют номера с 00h по 3Fh. Обычно EEPROM используют для хранения констант, значения которых не должны пропадать при отключении питания.
____Несмотря на то, что EEPROM гарантированно допускает 10,000,000 циклов стирания-записи, изготовитель не рекомендует использовать её ячейки для хранения часто изменяемых значений, поскольку при этом может быстро исчерпаться её ресурс. Для хранения программных переменных следует использовать ОЗУ (регистры общего применения).


____Микроконтроллер PIC16F84A имеет 13-битный программный счётчик, позволяющий адресовать до 8К х 14 памяти программ. В микроконтроллере PIC16F84A физически адресуются только первые 1024 (0000h - 03FFh) ячеек памяти. Обращение к старшим адресам, лежащими за пределами указанного диапазона физически равносильно обращению к соответствующим адресам внутри диапазона.


____Старт по сбросу происходит с адреса 0000h, вектор прерывания один и расположен по адресу 0004h. Обычно по адресу 0004h располагают подпрограмму распознавания и обработки прерываний, а по адресу 0000h команду перехода на метку, расположенную сразу за подпрограммой обработки прерывания.


____В микроконтроллере PIC16F84A память данных разбита на две части  - специальные регистры и регистры общего применения (ОЗУ пользователя). Кроме того, память данных разделена на два банка. Что иллюстрирует рисунок ниже:


____Переключение банков происходит при помощи изменения 5-го бита в регистре STATUS. Если бит установлен в 0, адресуется нулевой банк, если в 1, соответственно, первый. Некоторые специальные регистры адресуются независимо от включённого банка. Например, обращение по адресу 03h при включённом банке 0 или по адресу 83h при включённом банке 1 равнозначно даёт доступ к специальному регистру STATUS. Регистры общего применения представляют собой статическое ОЗУ и могут быть адресованы непосредственно или косвенно, с применением регистра косвенной адресации FSR (04h). Так, например, адреса 0Eh и 8Eh адресуют одну и ту же ячейку ОЗУ.


____Специальные регистры представляют собой статическое ОЗУ, в котором некоторые биты устанавливаются по умолчанию при сбросе. Ниже представлена таблица с специальными регистрами:




____Регистр STATUS хранит арифметические флаги АЛУ, информацию о сбросе и бит выбора банка памяти данных. Как и любой другой регистр, регистр STATUS может являться регистром назначения для любой операции. Но если над регистром STATUS выполняют операцию, которая может изменить состояние битов Z, DC и C, то запись в эти три бита блокируется. Их состояние изменяется только аппаратно, в зависимости от состояния АЛУ. Более того, биты /TO и /PD также недоступны для записи. Следовательно, результат операции с регистром STATUS в качестве приёмника может оказаться совсем не таким, как ожидалось. Например, команда CLRF STATUS (очистит полностью регистр STATUS) на самом деле очистит только три старших бита и установит в 1 бит Z. Поэтому к регистру STATUS следует применять только команды BCF, BSF, SWAPF и MOVWF, потому что они не изменяют другие биты состояния.
____Рассмотрим подробно назначение битов регистра STATUS:


bit 7. IRP - бит выбора банка памяти, применяемый при косвенной адресации. Этот бит не применяется в PIC16F84A и должен всегда оставаться сброшенным. Чтобы обеспечить совместимость программы с более новыми микроконтроллерами, этот бит никогда нельзя использовать в программе при использовании микроконтроллера PIC16F84A.
0 = bank 0,1 (00h - FFh)
1 = bank 2,3 (100h - 1FFh)

bit 6 - 5. RP1, RP0 - биты выбора банка памяти, применяемый при прямой адресации.
00 = bank 0 (00h - 7Fh)
01 = bank 1 (80h - FFh)
10 = bank 2 (100h - 17Fh)
11 = bank 3 (180h - 1FFh)
Каждый банк содержит 128 байт. Поскольку в PIC16F84A используется только два банка, 0 и 1, то бит RP1 должен быть всегда сброшен, а для выбора банка используется бит RP0.

bit 4. /TO - флаг срабатывания сторожевого таймера. Устанавливается в 1 при включении питания и командами CLRWDT и SLEEP. Сбрасывается в 0 по завершении выдержки сторожевого таймера.

bit 3. /PD - режим хранения данных. Устанавливается в 1 при включении питания или выполнении команды CLRWDT. Сбрасывается в 0 командой SLEEP.

bit 2. Z - флаг нулевого результата. Устанавливается в 1, если результат арифметической или логической операции равен нулю. Сохраняет своё значение до следующей операции.

bit 1. DC - флаг десятичного переноса. Используется для команд ADDWF, ADDLW, SUBWF и SUBLW. Отслеживает перенос из четвёртого разряда результата.
1 = Произошёл перенос при сложении.
0 = Не произошёл перенос при сложении.
Вычитание в АЛУ выполняется сложением кода первого операнда с дополнительным кодом второго операнда. Значение бита контекстно зависит от того, какая операция выполнялась. Для операции вычитания значение бита инвертировано.

bit 0. C - флаг переноса. Используется для команд ADDWF, ADDLW, SUBWF и SUBLW. Отслеживает перенос из старшего разряда в бит переноса при сложении.
1 = Произошёл перенос при сложении.
0 = Не произошёл перенос при сложении.

____Вычитание в АЛУ выполняется сложением кода первого операнда с дополнительным кодом второго операнда. Значение бита контекстно зависит от того, какая операция выполнялась. Для операции вычитания значение бита инвертировано. Так, например, выполнив операцию вычитания 00h - 01h получаем FFh и бит С, установленный в 1. Следовательно результат операции отрицательный (бит С здесь выступает как знаковый разряд и число FFh с установленным знаковым разрядом по законам двоичной алгебры является минус единицей). При вычитании 01h - 00h получаем 01h и бит С = 0. Результат положительный. При сложении FFh + 02h получаем 01h и бит С = 1. Произошёл перенос, значит реальный результат 101h.
____При выполнении команд сдвига RRF и RLF в этот бит загружается соответственно младший или старший бит регистра-источника.
____Используя флаги /TO и /PD можно определить, чем был вызван сброс.


х - состояние битов не изменилось. Сброс по входу /MCLR в обычном режиме не меняет текущие значения битов /TO и /PD.



____Специальный регистр OPTION_REG представляет собой полностью доступный для записи и чтения регистр, в котором находятся биты, управляющие работой предварительного делителя, источниками внешних прерываний, встроенным таймером TMR0 и подтягивающими резисторами для порта B.


____Назначение битов регистра OPTION_REG:

bit 7. /RBPU - включение встроенной нагрузки порта B.
1 = Нагрузка отключена.
0 = Нагрузка включена.

bit 6. INTEDG - выбор фронта прерывающего сигнала.
1 = Прерывание по нарастанию сигнала на выводе RB0/INT.
0 = Прерывание по спаду сигнала на выводе RB0/INT.

bit 5. T0CS - выбор источника тактирования для таймера TMR0.
1 = Импульсы с входа RA4/T0CKI.
0 = Внутренняя тактовая частота (CLKOUT).

bit 4. T0SE - выбор фронта сигнала для таймера TMR0, если в качестве источника выбран вход RA4/T0SKI (T0CS = 1).
1 = Инкремент по спаду на выводе RA4/T0SKI.
0 = Инкремент па нарастанию на выводе RA4/T0SKI.

bit 3. PSA - бит, управляющий подключением предварительного делителя.
1 = Предварительный делитель подключён к WDT.
0 = Предварительный делитель подключён к TMR0.

bit 2 - 0. PS2 - PS0 - управление коэффициентом деления предварительного делителя в зависимости от подключения.





____Регистр INTCON - это полностью доступный для чтения и записи регистр, в котором хранятся биты, управляющие различными источниками прерываний.


____Назначение битов регистра INTCON:

bit 7. GIE - бит глобального запрета прерываний.
1 = Разрешены все немаскируемые прерывания.
0 = Запрещены все прерывания.

bit 6. EEIE - разрешение прерывания по окончанию записи в EEPROM.
1 = Прерывание по окончанию записи разрешено.
0 = Прерывание по окончанию записи запрещено.

bit 5. T0IE - разрешение прерывания по переполнению таймера TMR0.
1 = Прерывание разрешено.
0 = Прерывание запрещено.

bit 4. INTE - разрешение прерывания по входу RB0/INT.
1 = Прерывание разрешено.
0 = Прерывание запрещено.

bit 3. RBIE - разрешение прерывания по изменению состояния на входах порта B, линии RB7 - RB4.
1 = Прерывание разрешено.
0 = Прерывание запрещено.

bit 2. T0IF - флаг прерывания по переполнению таймера/счётчика TMR0.
1 = TMR0 был переполнен (следует сбросить программно!).
0 = TMR0 не был переполнен.

bit 1. INTF - флаг прерывания по входу RB0/INT.
1 = Произошло прерывание по входу RB0/INT (следует сбросить программно!).
0 = Не происходило прерывание по входу RB0/INT.
Флаг используется для определения источника прерывания.

bit 0. RBIF - флаг прерывания по изменению состояния на входах RB7 - RB4.
1 = На одном из входов RB7 - RB4 произошло изменение уровня (следует сбросить программно!).
0 = Не происходило прерывание по изменению уровня.
Флаг используется для определения источника прерывания.







Продолжение в следующем посте...
.

.

____Программный счётчик микроконтроллера (РС) содержит 13 разрядов. Младший байт счётчика является полностью доступным для чтения и записи регистром PCL (адрес 02h, 82h). Старший байт PCH, в нём используются только пять младших бит. Старшие пять битов счётчика непосредственно не доступны для чтения и записи. Обращение к ним происходит через регистр PCLATH (адрес 0Ah, 8Ah), являющийся буфером-защёлкой для старших битов счётчика. Содержимое PCLATH переносится в старшие биты РС, когда происходит запись нового значения в программный счётчик РС. Это случается, когда выполняются команды CALL, GOTO или регистр PCL является регистром назначения для результата арифметической операции.
____Если команды отрабатываются последовательно, без "прыжков", и произошло переполнение PCL, состояние 255 сменилось на состояние 0, то содержимое PCH инкрементируется, увеличивается на 1.


____Возможность выполнять арифметические операции непосредственно над программным счётчиком позволяет очень просто и эффективно, всего двумя командами, выполнять табличную перекодировку значений. Следует только контролировать исходное значение, чтобы программный счётчик не вышел за пределы таблицы, если в ней применено менее 256 записей.
____Вычисляемый переход может быть выполнен командой приращения к регистру PCL (например, ADDWF PCL). При выполнении вычисляемого перехода следует заботиться о том, чтобы значение PCL не пересекло границу блока памяти (каждый блок 256 байт).

Примечание. При записи значения в регистр PCL, автоматически происходит перезапись 5 младших бит из регистра PCLATH <4:0> в регистр PCH.

____Микроконтроллер PIC16F84 имеет 1 К слов программной памяти. Команды CALL и GOTO используют 11 бит для указания адреса, что позволяет использовать 2 К слов адресного пространства. Для предстоящего расширения программной памяти потребуется ещё два бита, определяющих её страницы. В качестве этих битов будут использоваться разряды 4 и 3 регистра PCLATH. При использовании в программе команд CALL и GOTO надо быть уверенным, что биты 4 и 3 в PCLATH запрограммированы правильно и произойдёт переход на нужную страницу памяти. Сейчас биты 4 и 3 не используются, однако для обеспечения совместимости "снизу вверх" использовать их в своих программах в качестве битов общего назначения (например для хранения флагов) не рекомендуется.
____

резерв.

резерв.

резерв.

резерв.

резерв.

резерв.

резерв.

резерв.