Все инструкции этой группы, как правило, приводят к изменению состояния флагов регистра состояния в соответствии с резулыа1ами, выполняемой операции.
В микроконтроллерах с архитектурой AVR предусмотрено довольно много (31) инструкций, выполняющих арифметические и логические преобразования данных. Инструкции используют исключительно прямую регистровую или непосредственную адресацию данных. Операнды хранятся в регистрах общего назначения, в один из них (регистр-приемник) всегда направляется и результат вычислений.
В результате выполнения инструкций изменяются флаги регистра SREG (Status Register), а флаг переноса С (Сапу), кроме того, непосредственно участвует в выполнении ряда операций.
Арифметические команды сложения и вычитания выполняют сложение и вычитание одно- и двухбайтных операндов. Команды adc (add with сапу two registers) и sbc (subtract with carry two registers) используют при вычислениях флаг переноса С.
Инструкции логического умножения (and) и логического сложения (or) , ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ (вот) преобразуют только однобайтные данные.
Инструкция дополнения до единицы com (one's complement), фактически выполняет операцию инверсии, а инструкция дополнения до двух neg (two's complement) - меняет знак числа
Инструкции установки (set) позволяют установить как отдельные, так и все биты выбранного регистра в единичное состояние, а команды очистки (dear) - в нулевое.
Инструкции инкремента регистра inc (increment) и декремента регистра dec (decrement) используют прямую адресацию одного выбранного регистра.
Тест на нуль или минус tst (test for zero or minus) фактически не меняет содержимого регистра, но устанавливает соответствующие флаги при равенстве операнда нулю или при его отрицательном значении.
Команды сравнения (compare) также не меняют содержиМ°го РегистР°в' а оценивают разность операндов и устанавливают соответствующие Флаги в регистре состояния.
Шесть инструкций умножения (multiply выполняют умножение |-1ель|Х и Дробных операндов с учетом и без учета знака. 16-битный результат /1^ножения всегда описывается в регистры общего назначения RO:R1.
Большинство арифметических и логических команд выполня!0^ за°Дин такт-Исключение составляют только команды с непосредственной адресац^.' Ра2?таюи^ ° двухбайтными словами: adiw (add immediate to word) и sbiw (subtract im^196 m vvo/")- и команды умножения, выполняющиеся за два такта.
Битовые команды
Битовые команды (Вit And Bit-Test Instructions) позволяют обращаться непосредственно к отдельным битам регистров процессорного ядра и выполнять с выбранными битами простейшие операции пересылки, установки и сброса. Операндами команд могут быть как биты регистров общего назначения, так и биты регистров ввода/вывода. Битовые команды могут влиять на отдельные флаги регистра признаков.
Битовые команды микроконтроллером семейства AVR работают с отдельными битами регистров общего назначения и регистров ввоода/вывода Биты регистров ввода/вывода могут быть установлены или сброшены. Биты регистров общего назначения могут быть сдвинуты в соседние ячейки, как влево (в сторону старших разрядов), так и вправо (в сторону младших разрядов). В операциях сдвига, кроме разрядов регистров, может участвовать и бит переноса. Специальные команды предусмотрены дли установки и сброса отдельных флагов регистра состояния.
Команда swap меняет местами тетрады (полубайты) регистров общего назначения.
10. Микроконтроллер Atmega и его внешние подключения.
Контроллером в технике регулирования считается управляющее устройство, осуществляющее регулирующие и контролирующие функции в системе. Как правило это вычилительная машина. С развитием технологий различные компоненты этой машины, такие как процессорное ядро, различные виды памяти, АЦП, таймеры и др. становились миниатюрнее и стало возможным включать их в одну интегральную микросхему или их малый набор. Микроконтроллер – контр., реализованный на одном кристалле.
AVR микроконтроллеры фирмы Atmel имеют улучшенную RISС архитектуру.
Микроконтроллер состоит из трех элементов: процессорного ядра, памяти и набора функциональных блоков различного назначения, связанных системными шинами.
Процессорное ядро является основой микроконтроллера. Оно выполняет все арифметические операции, управляет работой всех остальных элементов системы.
В памяти хранится программа работы микроконтроллера, исходные данные и все промежуточные результаты вычислений.
Функциональные блоки обеспечивают связь микроконтроллера с внешним миром. Для процессорного ядра любой функ. блок представляется в виде одного или нескольких регистров. Каждый регистр имеет свой оригинальный адрес.
Внешние подключения условно можно разделить на выводы питания и информационные выводы. Информационные выводы включают в себя 4 порта ввода-вывода, выводы подключения кварцевого резонатора, вывод сброса. Контакты портов ввода-вывода могут быть использованы в качестве параллельных портов либо другими функциональными блоками, контакты которых объединены с контактами портов. Все выводы портов имеют индивидуальные подтягивающие резисторы. Для подключения этих резисторов с регистре SFIOR предусмотрен бит PUD.
Для повышения стабильности используется внешний тактовый генератор. Схема подключении приведена на рисунке.
Емкость С=13,,43пФ. Для выбора синхронизации используются биты CRSEL0-3.
12. Сторожевой таймер
Сторожевой таймер синхронизирован от отдельного внутреннего генератора на кристалле, работающего с частотой 1МГц (при напряжении питания 5В). Задержка сброса устанавливается с помощью предделителя (Prescaler). Настройка предделителя осуществляется установкой или сбросом битов WDP0…WDP2 регистра управления сторожевым таймером WDTCR. По истечении установленного времени задержки сторожевой таймер подает сигнал сброса на микроконтроллер.
Интервалы задержки сторожевого таймера
| WDP2 | WDP1 | WDP0 | Количество циклов | Задержка сброса |
| 0 | 0 | 0 | 16К | 15ms |
| 0 | 0 | 1 | 32К | 30ms |
| 0 | 1 | 0 | 64К | 60ms |
| 0 | 1 | 1 | 128К | 0,12s |
| 1 | 0 | 0 | 256К | 0,24s |
| 1 | 0 | 1 | 512К | 0,49s |
| 1 | 1 | 0 | 1,024К | 0,97s |
| 1 | 1 | 1 | 2,048К | 1,9s |
Сброс может быть предотвращен инструкцией wdr.
Бит WDE в регистре WDTCR позволяет подключить или отключить сторожевой таймер. При разрешении работы сторожевого таймера его состояние не определено и прежде, чем разрешать его включение, необходимо выполнить инструкцию wdr. В ином случае контроллер может быть сброшен прежде, чем будет выполнена команда wdr, прописанная после разрешения. Для предотвращения случайных ошибок запрет сторожевого таймера должен оформляться специальной процедурой выключения.
13. Програмно_управляемый_обмен
Порты ввода - предназначены для связи микроконтроллера с различными объектами и могут реализовывать различные алгоритмы обмена данными : асинхронный программный обмен , синхронный обмен , ввод - с сигналами квитирования . Обмен данными между портами и объектами обеспечивается специальными подпрограммами – драйверами , создаваемыми индивидуально для каждого объекта .
АСИНХРОННЫЙ ОБМЕН
В режиме асинхронного программного обмена ввод и вывод данных производится по программе в моменты выполнения инструкций ввода и вывода данных. Предполагается, что объект всегда готов к обмену: при вводе – данные в момент выполнения инструкции in присутствуют на линиях порта, при выводе – данные будут прочитаны с линий порта до следующего вывода. Например , микроконтроллер ATmega 63 осуществляет асинхронный вывод данных при выполнении фрагмента программы:
.equ porta = $B ;
.equ ddra = $A ;
.cseg
ldi r 6,$FF ; $FF в r 6
out ddra, r 6 ; порта А на вывод
out porta, r0 ; данных из регистра r0 в порт A.
Время выполнения команды вывода равно двум периодам тактового сигнала . Тот же микроконтроллер в течении двух тактов введет данные с линий порта при выполнении фрагмента программы :
.equ pina = $9 ;
.cseg
in r0, pina ; ввод данных из порта pina в регистр r0.
По адресу $9 в пространстве ввода - микроконтроллера размещен регистр
pina, с входных линий которого и будут взяты данные во время выполнения инструкции .
СИМПЛЕКСНЫЙ ОБМЕН
Симплексным считается однонаправленный обмен данными . Такой обмен обычно является синхронным . В этом случае каждое изменение данных на линиях порта сопровождается сигналом синхронизации (). Строб генерируется источником данных и предназначается для задания момента записи данных в регистр приемника . При выводе данных сигнал строба должен сформировать микроконтроллер , используя для этого специальные линии шины управления или отдельные биты портов ввода -. На рис . 9.2 показан вариант соединения микроконтроллера ATmega 63 c посимвольным принтером , имеющим 8-битный вход для приема данных DATA, выход сигнала готовности READY и вход стробирования #STB. Активным на входе стробирования является сигнал низкого уровня . Порт PORTA микроконтроллера и бит PB6 порта PORTB программируются на вывод данных , бит PB2 порта PORTB на ввод . Подпрограмма вывода должна : осуществить проверку готовности принтера ( сигнала готовности принтера READY и его анализ ), при обнаружении сигнала READY=1 вывести данные в порт PORT , подтвердить вывод данных выводом сигнала стробирования #STB=0 для записи данных в принтер . Если принтер не готов к обмену микроконтроллер через заданный интервал времени повторяет операцию.