Ответы к Экзамену по Микропроцессорным Системам (микроконтроллеры микрокопроцессоры)

регистр состояния микроконтроллера SREG .

Регистр масок прерываний TIMSK уст-ся разрешения/запрещения прерываний

т/с1:

Бит 5 -TICIE1 бит разрешения прерывания при срабатывании входа захвата.

Бит 4 - OCIE1A бит разрешения прерывания при равенстве содержимого

счетчика и содержимого регистра сравнения OCR1 А.

Бит 3 - OCIE1B бит разрешения прерывания при равенстве содержимого счетчика

и содержимого регистра сравнения OCR1B.

Бит 2 - TOIE1 бит разрешения прерывания при переполнении таймера/счетчика

1.

Регистр флагов прерываний T1FR фиксируются события, являющиеся

источниками прерываний:

Бит 5 - ICF1 флаг прерывания при возникновении захвата.

Бит 4 - OCF1A флаг прерывания при равенстве содержимого счетчика и

содержимого регистра сравнения OCR1A.

Бит 3 - OCF1B флаг прерывания при равенстве содержимого счетчика и

содержимого регистра сравнения OCR1B.

Бит 2 - TOV1 флаг прерывания при переполнении таймера/счетчика 1.

В регистре управления TCCR1B находятся биты для переключения входа

счетчика/таймера 1.

Упр-е входом т/с1. Рег-ы данных TCNT1H и TCNT1L содержат зн-е т/с 1.Если

проц-е ядро производит запись в TCNT1H, то данные размещаются в регистре

TEMP. Затем, когда процессорное ядро производит запись вTCNT1L данные

младшего байта объед-я с байтом данных регистра TEMP и все 16 битов

одновременно переписываются в регистр таймера/счетчика TCNT1.Если CPU

считывает TCNT1L, то содержимое TCNT1L направляются непосредственно в

процессорное ядро, а содержимое TCNT1Н размещается в регистре TEMP. При

считывании TCNT1H его содержимое будет изъято из регистра TEMP.

ВХОД ЗАХВАТА. Ф-я захвата заключается в копировании содержимого т/с1 в

регистр входа захвата ICR1.

Регистры входа захвата ICR1H и ICR1L образуют 16-битный регистр ICR1,

доступный только для чтения.

При нарастающем или падающем фронте сигнала ICP (опр уст-ой бита ICES1)

состояние т/с 1 пересылается в регистр входа захвата ICR1. Одновременно

устанавливается в состояние 1 флаг захвата входа ICF1 в регистре флагов

прерывания TIFR

Для упр-я входом захвата используются биты TCCR1B :

Бит 7 - ICNC1 установка режима подавления шума на входе захвата 1. При

установленном в 1 бите ICNC1 импульс, поступивший на вход захвата IC1

подвергается серьезной проверке - состояние входа IC1 опр-ся 4 раза.

Бит 6 - ICES1 выбор фронта срабатывания на входе захвата 1. При сброшенном

в состояние 0 бите ICES1 содержимое т/с 1 пересылается в регистр захвата

входа ICR1 по падающему фронту на входе.

ВЫХОДЫ СРАВНЕНИЯ. Т/с1 поддерживает два выхода сравнения, OCR1А и OCR1B в

качестве источников данных, сравниваемых с содержимым таймера/счетчика 1.

Регистры выходов сравнения OCR1AH и OCR1AL , OCR1BH и OCR1BL образуют два

16-разрядных регистра OCR1A и OCR1B. OCR1A и OCR1B 16-битные то для

обеспечения одновременного занесения старшего и младшего байтов данных в

регистры OCR1A/B используется регистр временного хранения TEMP.

Регистр управления TCCR1A: Биты 7,6 - СОМ1А1, СОМ1А0 биты задания режима

выхода А Биты 5,4 - СОМ1В1, СОМ1В0 биты задания режима выхода В. При изм

битов СОМ1Х1/СОМ1Х0 прерывания должны быть запрешены.

Регистр TCCR1B: Бит 3 - СТС1 очистка таймера/счетчика 1 no совпадению.

ШИМ.Т/с 1 может быть использован в качестве 8, 9 или 10-разрядного ШИМ.

Работой PWM управляют отдельные биты регистра управления TCCR1A:

Биты 1,0 - PWM11, PWM 10 биты выбора режима широтно-импульсной модуляции.

Данные биты определяют установку режима ШИМ.

Таймер/счетчик1 в этом случае работает как реверсивный счетчик, считающий

от $0000 до значения ТОР, при котором направление счета меняется и отсчет

ведется до нуля, после чего цикл повторяется.

ТОР значения таймера и частота ШИМ

|Разрешение |ТОР значения |Частота ШИМ |

|ШИМ |таймера | |

|8-разрядное |$OOFF (255) |f/510 |

|9-разрядное |$01FF(511) |f/1022 |

|10-разрядное|$03FF(1023) |f /2046 |

В ШИМ режиме флаг переполнения таймера 1 (TOV1) устанавливается при смене

направления счета по достижении значения $0. Прерывание по

переполнению таймера/счетчика 1 работает так же как и в обычном режиме

таймера/счетчика, т.е. оно выполняется когда флаг TOV1 в регистре T1FR

установлен, установлен бит I в регистре SREG и разрешены прерывания по

переполнению таймера 1.

27.Шина современного персонального компьютера.

Шина – общий канал связи, используемый в компьютере. Применяется она для

организации взаимодействия между двумя или более компонентами системы.

Шина процессора.

Это высокоскоростная шина является ядром набора микросхем системной платы.

Используется в основном процессором для передачи данных между кэш-памятью

или основной памятью и компонентом North Bridge набора микросхем. В

системах на базе процессора Pentium 2 эта шина работает на частоте 66 или

100МГц и имеет ширину 64 разряда. В системах на базе процессора Pentium 4 –

800МГц.

Шина AGP.

Эта 32 разрядная шина работает на частоте 66МГц и предназначена для

подключения видеоадаптера. Она подключается к компоненту North Bridge

набора микросхем системной логики.

Шина PCI.

Эта 32 разрядная шина работает на частоте 33,3; 66,6; 133,3 МГц.

Используется, начиная с систем на базе процессора 486. Находится под

управлением контроллера PCI – части компонента North Bridge набора

микросхем. На системной плате устанавливаются разъёмы, 4 и более, в которые

можно подключать SCSI, сетевые и видеоадаптеры, а также другое

оборудование. К шине PCI подключается компонент South Bridge набора

микросхем, который содержит реализацию интерфейса IDE и USB.

Шина ISA.

Эта 16 разрядная шина работает на частоте 8МГц; впервые стала

использоваться в 1984г. Реализуется с помощью компонента South Bridge.

Шина памяти.

Предназначена для обмена информацией между процессором и основной памятью.

Эта шина связана с помощью основного компонента North Bridge набора

микросхем системной логики. Заметим, что разрядность шины памяти равна

разрядности шины процессора. Разрядность шины определяет размер банка

памяти.

|Тип шины |Разрядность, бит |Частота, МГц |Скорость передачи|

| | | |данных, Мбайт/с |

|8 разрядная ISA |8 |4,77 |2,39 |

|16 разрядная ISA |16 |8,33 |8,33 |

|EISA* |32 |8,33 |33,3 |

|VLB* |32 |33,3 |133,3 |

|PCI |32 |33,3 |133,3 |

|PCI-2x |32 |66,6 |266,6 |

|64 разрядная PCI |64 |33,3 |266,6 |

|64 разрядная |64 |66,6 |533,3 |

|PCI-2x | | | |

|64 разрядная |64 |133,3 |1066,6 |

|PCI-X | | | |

|AGP |32 |66,6 |266,6 |

|AGP-2x |32 |66,6 |533,3 |

|AGP-4x |32 |66,6 |1066,6 |

|AGP-8x |32 |66,6 |2133,3 |

* - В настоящее время эти шины не используются.

Сегодняшние многогигагерцевые микросхемы нуждаются в постоянном потоке

данных, а устаревающие шины стандартов PCI и AGP могут оказаться

недостаточно быстрыми для перемещения данных между компонентами. Именно

поэтому компания Intel разработала спецификацию на шину ввода-вывода

третьего поколения под кодовым названием Arapahoe, скорость передачи данных

по которой может в десять раз превосходить соответствующий показатель

нынешнего «короля скорости» — шины PCI-X. Последняя выполняет параллельную

передачу данных по 64 линиям, достигая максимальной скорости 1 Гбайт/с.

Шина Arapahoe использует от 1 до 32 каналов, причем каждый из них состоит

из пары проводников и достигает производительности более 200 Мбайт/с,

перенося данные между ЦП и платами расширения или интегрированными

компонентами. Arapahoe также может устанавливать приоритеты при обработке

данных таким образом, что потоки информации в реальном времени будут

обрабатываться быстрее. (Основное назначение этой шины все-таки обеспечение

связи между южным и северным мостами набора микросхем.) Появление- начало

2004 г.

[pic]

Рис.1. Архитектура системы на базе процессора Pentium 3.

Поскольку шина процессора должна обмениваться информацией с процессором с

максимально высокой скоростью, в компьютерах она функционирует намного

быстрее любой другой шины. Сигнальные линии (линии электрической связи),

представляющие шину, предназначены для передачи данных, адресов и сигналов

управления между отдельными компонентами компьютера. Например, в

компьютерах с процессором Pentium шина процессора состоит из 64 линий

данных, 32 линий адреса и соответствующих линиях управления. Компьютеры с

процессорами Pentium 2 и Pentium Pro имеют по 36 линий адреса. В

большинстве современных компьютерах соотношение частот процессора и шины

соответствует одному из коэффициентов: 1,5x, 2x …

28.

Терминал – объединенный в одном корпусе монитор и клавиатура, при этом м\п

может находиться далеко.

Клавиатура – используется для ввода команд м\п.

[pic]

Внутри клавы находится микроконтроллер. При нажатии клавиши – прерывание.

При отпускании – еще одно.

Мониторы.

ЭЛТ и ЖК, на светодиодных матрицах, на газоразрядных индикационных паневях.

ЭЛТ.

[pic]

ЖК.

Молекулы кристалла в одну сплошную линию. Если подать поляризующее

напряжение – молекулы выстроятся в четкую цепь. Оптические свойства зависят

только от освещенности.

[pic]

Мышь.

Механическая, оптико-механическая, оптическая.

Механическая – на 2-х колесиках.

Оптико-механическая – шарик вращает шестеренки, зубцы которых перекрывают

сигнал оптопары.

Мышь передает 3 байта информации:

1б – движение по горизонтали.

2б – движение по вертикали.

3б – нажатие клавиш.

Принтер.

Принтер - это аппарат для распечатки текстов и графики.

Матричные, струйные, лазерные.

Матричные работают по принципу печатной машинки, то есть оставляют на

бумаге оттиск от иголочки, на которую нанесена краска.

Струйные - на бумагу из специальных сопел выстреливается струйка краски.

Лазерные - внутри расположен барабан, на котором создается отпечатываемая

картинка (сначала он намагничивается определенным образом, потом к разным

его областям "прилипает" краска требуемых цветов), после этого

прокатывается лист бумаги, вследствие чего и получается рисунок.

29. Манипулятор мышь и печатающие устройства современного персонального

компьютера.

Существует три типа мышей. Это:

Механические, в них основным элементом являются датчики, отслеживающие

движение шарика. Датчики механические, отсюда и название мышей. В

результате этого движение мыши происходит не так плавно, да и долговечность

ее тоже невелика

Оптомеханические. Аналогичны механическим, но движение шарика отслеживаются

оптическими датчиками.

Оптические. Оптическая мышь посылает луч на непрозрачную поверхность, а

после отражения луч поступает обратно в мышь и там анализируется

электроникой, которая в зависимости от характеристик полученного сигнала и

отслеживает два направления движения мыши, основываясь либо на углах

падения, либо на каких-либо других признаках. Преимущество такой мыши -

очень высокая надежность, достоверность и плавность движения.

Интерфейсы:

- COM, PS/2 Особой разницы между ними не наблюдается.

-USB лучше других, потому что, обеспечивают большее количество отсчетов в

единицу времени, возможно горячее включение.

Разрешение мыши измеряется в dpi. Нормальное разрешение мыши составляет 200-

900 dpi. Оптические мыши могут иметь разрешающую способность 1000 dpi и

более.

Количество отсчетов в секунду зависит не от мыши, а от интерфейса. COM и

PS/2 это число 40, а у USB больше 100.

Принтеры:

Лазерный: основа - барабан, отвечает за перенос изображения на бумагу. Он

выполнен в виде металлического цилиндра, с тонкой пленкой фотопроводящего

полупроводника. Во время печати по поверхности барабана с помощью тонкой

проволоки или сетки, называемой коронирующим проводом, распределяется

статический заряд. Лазер, управляемый соответствующей электроникой,

генерирует световой луч, который, отражаясь от вращающегося зеркала,

попадает на барабан и изменяет его статистический заряд в точке

прикосновения. Лазер попадает на барабан только в тех точках, в которых

должно быть изображаение, таким образом на барабане получается скрытая

копия отпечатка.

Проходя мимо тонера, барабан притягивает его в точках, подвергшихся

облучению лазером. Затем на поверхность барабана накладывается бумага, и

тонер переходит на нее. Бумага проходит между двумя роликами с температурой

около 180 градусов.

Струйный:

Используются тонкие сопла, которые выплевывают чернила. Методом

осуществляется перенос чернил на бумагу. Их всего три:

Пьезоэлектрический метод. В каждое сопло установлен пьезокристалл,

связанный с диафрагмой. Пьезоэлемент, сжимая и разжимая трубку, наполняет

сопло чернилами. Краска, которая выдавилась наружу, оставляет на бумаге

точку.

Метод газовых пузырей. Каждое сопло оборудовано электрическим

нагревательным элементом, который при пропускании через него тока за

несколько микросекунд нагревается до 500o С. Чернила закипают и

образовывают пузырьки, которые стремятся вытолкнуть часть краски наружу.

Затем нагревательный элемент остывает, газовый пузырь уменьшается в объеме

и через отверстие из резервуара поступает новая порция чернил.

drop-on-demand. для подачи чернил в сопла используется нагревательный

элемент. Однако вместе с ним дополнительно работает еще и специальный

механизм. Такой способ обеспечивает более быстрое впрыскивание чернил

Матричный:

Используется головка с иголками, перемещающаяся по горизонтальной штанге.

Из точек, оставляемых иголками с помощью красящей ленты, и формируется

желаемое изображение. Так как головка представляет собой матрицу иголок, то

принтеры обычно называют матричными.

31. Цифро-аналоговые преобразователи

Схемы применения цифро-аналоговых преобразователей относятся не только к

области преобразования код - аналог. Пользуясь их свойствами можно

определять произведения двух или более сигналов, строить делители функций,

аналоговые звенья, управляемые от микроконтроллеров, такие как аттенюаторы,

т.е. регуляторы уровня сигнала, интеграторы. Важной областью применения ЦАП

являются также генераторы сигналов, в том числе сигналов произвольной

формы. ЦАП используются в связи и передаче данных: модемах, фильтрах,

устройствах самонастройки; измерительной и испытательной технике:

источниках питания, генераторах, измерительных приборах; в технологических

линиях: исполнительных устройствах роботов, станков и т.д.

Параметры ЦАП

При последовательном возрастании значений входного цифрового сигнала D(t)

от 0 до 2N-1 через единицу младшего разряда (ЕМР) выходной сигнал Uвых(t)

образует ступенчатую кривую. Такую зависимость называют обычно

характеристикой преобразования ЦАП. В отсутствие аппаратных погрешностей

средние точки ступенек расположены на идеальной прямой 1 (рис. 22), которой

соответствует идеальная характеристика преобразования. Реальная

характеристика преобразования может существенно отличаться от идеальной

размерами и формой ступенек, а также расположением на плоскости координат.

Для количественного описания этих различий существует целый ряд параметров.

Статические параметры

Разрешающая способность - приращение Uвых при преобразовании смежных

значений Dj, т.е. отличающихся на ЕМР. Это приращение является шагом

квантования. Для двоичных кодов преобразования номинальное значение шага

квантования h=Uпш/(2N-1), где Uпш - номинальное максимальное выходное

напряжение ЦАП (напряжение полной шкалы), N - разрядность ЦАП. Чем больше

разрядность преобразователя, тем выше его разрешающая способность.

Погрешность смещения нуля - значение Uвых, когда входной код ЦАП равен

нулю. Является аддитивной составляющей полной погрешности. Обычно

указывается в милливольтах или в процентах от полной шкалы:

[pic].

Нелинейность - максимальное отклонение реальной характеристики

преобразования Uвых(D) от оптимальной (линия 2 на рис. 22). Оптимальная

характеристика находится эмпирически так, чтобы минимизировать значение

погрешности нелинейности. Нелинейность обычно определяется в относительных

единицах, но в справочных данных приводится также и в ЕМР. Для

характеристики, приведенной на рис. 22

[pic]

Динамические параметры

Динамические параметры ЦАП определяются по изменению выходного сигнала

при скачкообразном изменении входного кода, обычно от величины "все нули"

до "все единицы" (рис. 23).

Время установления - интервал времени от момента изменения входного кода

(на рис. 23 t=0) до момента, когда в последний раз выполняется равенство

|Uвых-Uпш|=d/2,

причем d/2 обычно соответствует ЕМР.

Скорость нарастания - максимальная скорость изменения Uвых(t) во время

переходного процесса. Определяется как отношение приращения ?Uвых ко

времени ?t, за которое произошло это приращение. Обычно указывается в

технических характеристиках ЦАП с выходным сигналом в виде напряжения. У

ЦАП с токовым выходом этот параметр в большой степени зависит от типа

выходного ОУ.

Виды ЦАП

Существуют последовательные и параллельные ЦАП. Последовательные –-

используются в микропроцессорных системах, если не требуется высокое

быстродействие. Среди параллельных - наиболее просты

ЦАП с суммированием весовых токов

Большинство схем параллельных ЦАП основано на суммировании токов, сила

каждого из которых пропорциональна весу цифрового двоичного разряда, причем

должны суммироваться только токи разрядов, значения которых равны 1. Пусть,

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6