1M.Milushev

EINGEBETTETE SYSTEME

Vorlesungen WS2010

2M.Milushev

Aufbau des Microkontrollers MC68HC11

PROZESSORKERN

Erweiterungsbus Adressen (8-15) Daten/Adressen (0-7)

EEPROM(Tabelle)

ROM oder EPROM(Tabelle)

RAM(Tabelle)

ParalleleSchnittstelle A

ParalleleSchnittstelle B

ParalleleSchnittstelle C

ParalleleSchnittstelle D

ParalleleSchnittstelle E

Synchrone serielle

SchnittstelleSPI

Asynchrone serielleSchnittstelle SCI

Analog/DigitalWandler

Zähler/Zeitgeber

Capture/Compare

Betriebasrt-Steuerung Takt

Unterbrechungs-Steuerung

Analoge EParallele E

Sync.&Async.serielle E/A Parallele E/A

Erweiterungsbus Parallele E/A

Erweiterungsbus Parallele A

Capture/Compare Parallele E/A

Wat

chd

og

Pu

ls.A

kku

mu

lato

r

MODA MODB Quarz IRQ XIRQ Reset

Single Chip Mode, Expanded Mode, Test Mode, Bootstrap Mode

3M.Milushev

MC68HC11- ein einfacher Mikrocontroller

Eigenschaften der MC68HC11- FamilieProzessorkern

• CISC-Architektur• Taktfrequenz bis 8MHz• 8 Bit Datenbus, 16 Bit Adressbus• 2 x 8 Bit oder 1 x 16 Bit Akkumulatorrregister• 2 x 16 Bit Indexregister• 6 Adressierungsarten

Unmittelbar, Adressdirekt, Adressdirekt mit verkürzter Adresse, Registerindirekt mit Displacement, Relativ zum PC und Inhärent.

4M.Milushev

MC68HC11- ein einfacher Mikrocontroller

• Gemeinsame Adressierung (Memory mapped IO)• 16/16 Bit Division• 8 x8 Bit Multiplikation

Speicherstatisches RAMROM oder EPROM, EEPROM

Typ RAM ROM EPROM EEPROM

MC68HC11E0 512 Bytes - - 512 Bytes

MC68HC11E1 512 Bytes - - 512 Bytes

MC68HC11E9 512 Bytes 12 KBytes - 512 Bytes

MC68HC711E9 512 Bytes - 12 KBytes 512 Bytes

MC68HC11E20 768 Bytes 12 KBytes - 512 Bytes

MC68HC711E20 768 Bytes - 20 KBytes 512 Bytes

MC68HC811E2 256 Bytes - - 2 KBytes

5M.Milushev

MC68HC11- ein einfacher Mikrocontroller

Zeitgeber und Ein-/Ausgabeeincheiten

• 5 parallele Ein-/Ausgabeeincheiten, insgezamt 38 Bit• 1 synchrone serielle Ein-/Ausgabeeincheit• 1 asynchrone serielle Ein-/Ausgabeeincheit• 1 Watchdog• 1 Zähler-/Zeitgebereinheit mit einem 16-Bit-Zähler• 8 Digital/Analog-Wandlerkanäle, jeweils 8 Bit• 8 Bit Erweiterungsbus im Daten-/Adressmultiplexing, 16 Bit Adressen

6M.Milushev

MC68HC11 Mikrocontroller- Komponenten

0000

1000

RAM256 – 768 Bytes

Ein-/AusgabeZähler/Zeitgeber

64 Bytes

EEPROM512 -2048 Bytes

EPROM/ROM12 – 20 KBytes

103F

8600

FFFF

A B

D

IX

IY

SP

PC

PSW

16 Bit Akkumulator D oder

8 Bit Akkumulatoren A und B

16 Bit Indexregister IX

16 Bit Indexregister IY

16 Bit Kellerzeiger SP

16 Bit Programmzähler PC

8 Bit Prozessorstatuswort

Programmiermodel des MC68HC11

C - Carry, V - Overflow, Z - Zero, N - Negative,H - Half Carry, S - Stop Disable,X,I – Interrupt Masken

7M.Milushev

Speicherabbild des MC68HC11

P

APB

PC

PE

P D

RS232

SCI

FFFF

8600

1000

0000 RAM256-768 Bytes

Ein-/AusgabeZähler/Zeitgeber 64 Bytes

EEPROM512-2048 Bytes

ROM/EPROM 12-20KBytes

Interrupt Vektortabelle64 Bytes

MC68HC11

Single Chip und Bootstrap MODE

8M.Milushev

9M.Milushev

Erweiterrungsbus des MC68HC11

R/W Port C AS Port B

Latch

D0-D7A0-A7 A8-A15

10M.Milushev

Speicherabbild des MC68HC11

FFFF

8600

1000

0000 RAM256-768 Bytes

Ein-/AusgabeZähler/Zeitgeber 64 Bytes

EEPROM512-2048 Bytes

ROM/EPROM 12-20KBytes

Interrupt Vektortabelle64 Bytes

P

APB

PC

PE

P D

RS232

SCI

MC68HC11

87FF

8000

4000

RAMmax 16 KB

EPROMmax 32 KB

PB

PC

MC68HC24

Latch

D0-D7

A8-A15

A0-A7

EPROM RAM

Expanded Mode

11M.Milushev

Register / Ports

0 PORTA 30

1 reserviert 5B

2 PIOC 03

3 PORTC 10

4 PORTB F7

5 PORTCL 00

6 reserviert 00

7 DDRC FF

8 PORTD 01

9 DDRD 3E

10 PORTE 00

11 CFORC 00

12 DC1M 00

13 DC1D 00

14 TCMT BE

15 TCNT 96

16 TIC1 FF

17 TICI FF

18 TIC2 FF

19 TIC2 FF

20 TIC3 FF

21TIC3 FF

22TOC1 FF

23 TOC1 FF

24 TOC2 DD

25 TOC2 00

26 TOC3 FF

27 TOC3 FF

28 TOC4 FF

29 TOC4 FF

30 TOC5 FF

31 TOC5 FF

32 TCTL1 3C

33 TCTL2 00

34 TMSK1 40

35 TTFLG1 98

36 TMSK2 00

37 TFLG2 C0

38 PACTL 00

39 PACMT 00

40 SPCR 00

41 SPSR 00

42 SPDR 00

43 BAUD 30

44 SCCR1 00

45 SCCR2 0C

46 SCSR 90

47 SCDE 00

48 ADCTL 07

49 ADR1 00

50 ADR2 00

51 ADR3 00

52 ADR4 00

53 reserviert 5B

54 reserviert 5B

55 reserviert 5B

56 reserviert 5B

57 OPTION 90

58 COPRST 5B

59 PPROG 00

60 HPRIO D5

61 IMIT 00

62 TEST1 08

63 COMFIG 0D

12M.Milushev

Parallele Schnittstelle B

1004h PORTB

PB0PB1PB2PB3PB4PB5PB6PB7

Interner Datenbus 8 - Bit

PORTB - Senzen der Ausgänge von Port B

13M.Milushev

Parallele Schnittstelle C

1007h DDRC

1003h PORTC

PC0PC1PC2PC3PC4PC5PC6PC7

Interner Datenbus 8 - Bit

PORTC - I/O-Portzugriff auf Port CDDRC - Data-Direction-Register für Port C

14M.Milushev

A/D – Wandler des MC68HC11

Parallele Schnittstelle E

8 analoge Eingänge,

Oder TTL-Eingänge

Arbeitet nach dem Wägeverfahren

Eine Messung dauert 32 E-Ziklen pro kanal, also 16 Mikrosekunden bei 8MHz

Zwei Betribsarten werden unterstützt:Single Chanel OperationMultiple Chanel Operation

15M.Milushev

8-Kanal-8-Bit A/D – Wandler des MC68HC11

Ausgangsregister 1 Ausgangsregister 4Ausgangsregister 3Ausgangsregister 2

Digital DEMUX

8-Bit A/D-Wandler

Analog MUX

Analog In 0Analog In 7

Interner Datenbus 8 - Bit

16M.Milushev

Parallele Schnittstelle E

1031hADR1

1032hADR2

1033hADR3

1034hADR4

100AhPORTE

CCF

SCAN

MULT

CA

CB

CC

CD

Conversions Complete Flag

1039h OPTION – System-Configuration-Options

Bit7

ADPU

CSEL

Input-Port E

A/D-Meßwert 1

A/D-Meßwert 2

A/D-Meßwert 3

A/D-Meßwert 4

1030h ADCTL – A/D Control-Register

Bit0

Bit7

Bit6

Continuous-Scan-Control

Multille-Channel-Control

Channel- Select

ADWandler ausgeshaltet, wenn ADPU=0 ist

CSEL = 0, gemessen wird mit E-Takt

17M.Milushev

Parallele/Serielle Schnittstelle D

1008h - Port D

1009h - DDRD

PD0

SPISCI

MOSI MISO SCK SS TxD RxD

1028h SPCR

1029h SPSR

102Ah SPDR

102Eh SCSR

102Dh SCCR2

102Ch SCCR1

102Bh BAUD

102Fh SCDE

PD5 PD4 PD3 PD2 PD1

SCI Serial Communication InterfaceSPI Serial Peripheral Intraface

18M.Milushev

Serial Peripheral Interface - SPI

MOSI

MOSI

MOSI

MOSI

MOSI

MISO

MISO

MISO

MISO

MISO

PCSO/SS

PCSO/SS

PCSO/SS

PCSO/SS

PCSO/SS

PCS1 PCS2 PCS3SCK

SCK

SCK

SCK

SCK

19M.Milushev

Das Zähler- und Zeitgebersystem

Taktgenarator

Prog. Vorteiler÷2,4,16,32

Prog.Vorteiler÷1…..1664

Prog.Vorteiler÷2/13-16

Vorteiler÷2/6

Capture- undCompare-Einheit

Vorteiler÷2/15

Prog.Vorteiler÷1,4,8,16

Watchdog÷1,4,16,64

Puls-Akkumulator

Interner Prozessortakt

Takt für SPI

Takt für SCI

Periodische Unterbrechung

Puls-Akkum. UnterbrechungExterner Eingang

Prozessor rücksetzen

Lebenszeichen

20M.Milushev

Die Capture- und Compare- Einheit

Compare-Register1

Compare-Register4

Capture-Register1

Capture-Register3

Compare-Register5Capture-Register4

Freilaufender Zähler16 Bit

Compare 1/Unterbrechung

Compare 4/Unterbrechung

Capture 1

Capture 3

4/5

Takt aus Vorteiler

Inte

rner

Dat

enbu

s Zäh

lerb

us

21M.Milushev

Eigenschaften der 8051

8-Bit-CPU 8-Bit- Multiplikation und Division Bitverarbeitungsbefehle Boolscher Prozessor 5 Interuptquellen mit zwei Prioritätsebenen 4 Kbyte ROM, bis 64 Kbyte extern erweiterbar 128 Byte RAM, zusätzlich 64 Kbyte extern erweiterbar 128 direkt adressierbare Bit im RAM 21 direkt adressierbare Special-Function-Register (SFR) 48 direkt adressierbare Bit in den SFR zwei 16-Bit-Zähler / Zeitgeber Voll-duplex-serielle Schnittstelle

22M.Milushev

Anschlüsse der 8051 CPU

23M.Milushev

8051- Speicheradressierung

24M.Milushev

Externer Speicher

25M.Milushev

8051 - Befehlssatz

Datentypen: Bit, Byte und Doppelbyte

Bytetransport

Logik- und Arithmethikoperationen– Addition, Subtraktion, Multiplikation, Division– Inkrement, Dekrement, BCD-Dezimalkorrektur– Vergleiche, Rotieren, Logische Befehle

Bit-Verarbeitung (Carry-Flag, bitadressierbarer Speicher)– Setzen, Löschen, Invertieren– bedingte Sprungbefehle– Transport vom und zum Carry– UND, ODER

Bedingte Sprünge

26M.Milushev

Charakterisierung eingebettete Systeme

Datenspeicher (RAM):

00h - 1Fh: 4 Registerbänke 20h - 2Fh: Bit-adressierbarer Speicher 30h - 7Fh: interner Speicher 80h - FFh: SFR 0100h - 0FFFh: Lücke beim 8051 1000h - FFFFh: externer Speicher

27M.Milushev

Die MC8051-Familie

28M.Milushev

ENDE