Опишем прерывания в МП системе.
1) IRQ0. Прерывание возникает по перепаду 0-1 на выходе фотоэлемента Фэл1. Обработчик должен сбросить и запустить таймеры T1 и T2.
2) IRQ1. Возникает по перепаду 1-0 на Фэл2 и означает, что измерения закончены, бревно полностью вышло из области действия датчиков. Обработчик должен рассчитать объем бревна Vi, суммарный объем VS и сформировать сигнал отбраковки.
3) IRQ2. Появляется по сигналу готовности данных на АЦП. Обработчик вводит 2 байта диаметра.
4) IRQ3. Источником служит генератор на 16 Гц. Обработчик делает инкремент часов реального времени и условный инкремент таймеров (анализируя информацию статуса):
| Если слово статуса ФЭЛ равно: | |
| Инкремент T1 | xxxxxx01 |
| Инкремент T2 | xxxxxx01 или xxxxxx11 |
| Нет инкремента | иначе (xxxxxx00 или xxxxxx10) |
5) IRQ4 и 6) IRQ5. Сигналы приходят от кнопок “+Час” и “+Мин” на панели оператора. Обработчик незамедлительно инкрементирует часы (минуты) реального времени.
6) Казалось бы, перепады на выходах фотоэлементов равноценны, и перепады сигналов 1-0 на Фэл1 и 0-1 на Фэл2 стоило бы тоже обрабатывать по прерываниям. Но это не нужно. Обработчики этих прерываний несли бы одну функцию: стоп того или другого таймера. А по прерыванию IRQ3 делается условный инкремент таймеров, т.е. таймер не надо останавливать, он остановится сам собой, когда сигналы с фотоэлементов придут в определенное сочетание (см. таблицу).
Сигналы запросов IRQi приходят на входы IR0–IR5 программируемого контроллера прерываний (запросы принимаются по переходу 0®1). Используется режим работы ПКП с фиксированными приоритетами прерываний. Максимальный приоритет имеет запрос IR0, минимальный – запрос IR5. На этом распределении приоритетов, кстати, основан выбор номеров для прерываний: чтобы прерывания, функционально более важные (от фотоэлементов и АЦП) имели больший приоритет, чем прерывания, несущие декоративный смысл (от часов и кнопок управления часами).
По выходу INT контроллер передает процессору запрос на прерывание. Процессор формирует сигналы подтверждения прерывания, приходящие на вход INTA контроллера.
Рассмотрим подключение остальных выводов. Контроллер будет работать в одиночном (не каскадном) режиме – это контролирует вывод SP=0 микросхемы.
На вход выбора кристалла CS подается дешифрованный адрес. На вход A0 подается нулевой разряд адреса. Выводы каскадирования CAS0–CAS2 остаются неподключенными. Выводы D0–D7 подключены к шине данных.
Перед работой ПКП нужно инициализировать. Управляющая программа делает это во время самотестирования системы. При инициализации нужно сообщить контроллеру адреса процедур обработки прерываний.
Программная часть микропроцессорной системы
Тестирующие программы
Тестовые программы запускаются сразу по включении питания микропроцессорной системы перед началом работы. Это тест ОЗУ, ПЗУ, тест фотоэлементов, инициализация программируемого контроллера прерываний, инициализация переменных системы.
Тест ОЗУ
Тест ОЗУ состоит в проверке всех ячеек ОЗУ на запись и верное считывание байтов 00Н и FFН. Если для какой-то ячейки совпадение записанного и прочитанного значений не состоялось, происходит переход на подпрограмму E_RAM, в регистровой паре HL при этом адрес неисправной ячейки.
Листинг 1: тест ОЗУ
; – – – тест ОЗУ (адреса 0800…17FF)
TST_RAM LD HL, 0800 ; HL¬начало области ОЗУ
TST_RAM1 XOR A ; A=0
LD (HL), A ; записать 0 в ячейку памяти
LD A, (HL) ; прочитать эту ячейку
OR A ;
JP NZ, E_RAM ; если в ячейке не ноль, то выход
CPL ; инвертировать A (A=FF)
LD (HL), A ; записать FF в ячейку памяти
LD A, (HL) ; прочитать эту ячейку
INC A ; если прочитано A=FF, то A=FF+1=0
JP NZ, E_RAM ; иначе выход
INC HL ; к следующему адресу
LD A, H ; проверить на достижение конца ОЗУ
CP #18 ;
JR NZ, TST_RAM1 ; конец цикла
… ; тест ОЗУ успешен, продолжение тестов
Подпрограмма E_RAM – это бесконечный цикл вывода на индикаторы признака ошибки ОЗУ (строки “Е1”) и адреса неисправной ячейки (например, “Е1 12AF”). Естественно, при этом дальнейшее выполнение управляющей программы и функционирование системы отменяется (поэтому переход на E_RAM выполняется командой JP, а не CALL). По адресу можно определить, какая именно (из двух) микросхема памяти подлежит замене.
Независимый от кнопок управления индикацией вывод на индикаторы семисегментным кодом производится через 8-байтный порт вывода 03..0A и через порт 13..1A одновременно (см. п.3.3). Адрес 0A (он же 1A) соответствует самому левому индикатору, адрес 03 (он же 13) – самому правому.
Декодирование из двоичного в семисегментный код делается с помощью массива перекодировки длиной 16 байт, расположенного в ПЗУ по начальному адресу 0700Н:
0700 3F 06 5B 4F 66 6D 7D 07 ; “0”–“7”
0708 7F 6F 77 7C 39 5E 79 71 ; “8”–“F”
Для декодирования шестнадцатиричной цифры в семисегментный код достаточно извлечь из массива элемент с индексом, равным этой цифре.
Важно то, что процедура E_RAM не обращается к памяти ни напрямую, ни через стек – она хранит все свои данные в регистрах и записывает только в порты индикаторов.
Листинг 2: процедура E_RAM, вызываемая после ошибки ОЗУ
; – – – обработка ошибки ОЗУ (код “E1”)
E_RAM EX DE, HL ; адрес-операнд из HL перенести в DE
LD H, #07 ; H¬старший байт адреса таблицы кодов
LDA, E ;
AND #0F ; выделяем младшую тетраду в E
LD L, A ; извлекаем элемент с этим номером из массива
LD C, (HL) ; в регистр C
; теперь C=код, посылаемый на 8-й индикатор
LDA, D ;
AND #0F ; выделяем младшую тетраду в D
LDL, A ;
LD B, (HL) ; теперь B=код, выводимый на 6-й индикатор
SRL D ; четырежды сдвигаем D вправо (0®D®CY)
SRL D ; заполняя старшие биты нулями
SRLD ;
SRLD ;
SRL E ; четырежды сдвигаем E вправо (0®D®CY)
SRL E ; заполняя старшие биты нулями
SRLE ;
SRLE ;
LD L, E ; теперь необходимости в наложении маски нет
LD E, (HL) ; E=код, выводимый на 7-й индикатор
LDL, D ;
LD D, (HL) ; D=код, выводимый на 5-й индикатор
; цикл вывода на индикаторы
E_RAM1 LD A, #79; A¬семисегментный код символа “E”
OUT (#0A), A ; в 1-й слева индикатор
OUT (#1A), A ;
LD A, #06 ; A¬“1”
OUT (#09), A ; во 2-йиндикатор
OUT (#19), A ;
XOR A ; A¬“ ” (пусто)
OUT (#08), A ; в 3-й
OUT (#18), A ;
OUT (#07), A ; в 4-й
OUT (#17), A ;
LD A, D ; выводим DBEC на индикаторы 5678
OUT (#06), A ;
OUT (#16), A ;
LD A, B ;
OUT (#05), A ;
OUT (#15), A ;
LD A, E ;
OUT (#04), A ;
OUT (#14), A ;
LD A, C ;
OUT (#03), A ;
OUT (#13), A ;
JR E_RAM1 ; переход на начало цикла
Тест ПЗУ
Тест ПЗУ состоит в вычислении контрольной суммы ПЗУ, т.е. суммы всех байтов в ПЗУ без учета переполнения суммы, и сравнении полученной суммы с известным эталонным значением. Несовпадение свидетельствует о явной неисправности ПЗУ, совпадение не обязательно говорит об его исправности (могут быть, хотя маловероятно, две компенсирующие друг друга ошибки).
Для этого теста (чтобы знать эталон, с которым сравнивать) надо иметь все подпрограммы ПЗУ. Однако сейчас мы только на стадии заполнения постоянной памяти. Предлагается следующий путь: в составленной ниже программе теста ПЗУ вычисляем контрольную сумму и сравниваем ее с нулем. А после того, как запрограммируем ПЗУ полностью, последнюю ячейку ПЗУ (17FFН) оставим свободной и занесем в нее число, дополняющее сумму всего ПЗУ без последней ячейки до нуля.
Получив в сумме всех ячеек ПЗУ не ноль, программа тестирования вызывает зацикленную подпрограмму E_ROM, имея в регистре E число 2, характеризующее код ошибки.
Листинг 3: Тест ПЗУ
; – – – вычисление контрольной суммы ПЗУ
TST_ROM XOR A ; A=0
LD H, A ;
LD L, A ; HL=0
TST_ROM1 ADD A, (HL) ; A¬A+(HL)
INC HL ; увеличить адрес ПЗУ на 1
LD B, A ; сохранить сумму A на время
LD A, H ; и проверить, достигли ли конца ПЗУ
CP #08 ;
LD A, B ; восстановить сумму A
JRNZ, TST_ROM1;
OR A ; если конец ПЗУ, проверить A на ноль
LD E, 2 ;
JP NZ, E_ROM ;если не ноль, то ошибка ПЗУ
… ; иначе тест ПЗУ успешен, продолжаем тесты
Подпрограмма E_ROM выводит на два самых левых индикатора условный код ошибки ПЗУ (“E2”), а остальные индикаторы гасит. Индикация такой ошибки говорит о необходимости проверки и перепрограммирования микросхемы ПЗУ.
Листинг 4: процедура E_ROM, вызываемая после ошибки ПЗУ
; – – – обработка ошибки ПЗУ (код “E2”)
E_ROM LD A, #79 ; A¬“E”
OUT (#0A), A ;
LD A, E ; A¬кодошибки (2)
OUT (#09), A ;
XOR A ; A¬“0”
LD C, #08 ;
LDD, #18 ;
LD B, 6 ; счетчик
E_ROM1 OUT (C), A ; последние шесть индикаторов гасим
OUT (D), A ;
DEC C ;
DEC D ;
DJNZ E_ROM1 ;
JR E_ROM ;
Тест фотоэлементов
Перед началом работы нужно проверить прохождение света от ламп к фотоэлементам. Если один из фотоприемников не чувствует света, это значит, что или перегорела лампа фотоэлемента, или в момент пуска бревно уже лежит между фотоэлементами и его длина не может быть измерена, или повредился канал от фотоэлемента к процессору. В обоих случаях микропроцессорная система не начнет свою работу (т.к. нет возможности отличить второй случай от остальных). При обнаружении такой ошибки на индикаторы выводится признак ошибки фотоэлемента в виде условного кода “E3”.
В программе этого теста читается порт ввода статуса фотоэлементов (адрес 0B) и проверяются на ноль два его младших бита. Если хотя бы один не равен нулю, то происходит переход на обработчик ошибки. Причем для обработки ошибки можно использовать ту же процедуру E_ROM, перед вызовом загрузив в регистр E код ошибки 3 (экономия памяти).