Motorola MC68HC705C8 (стр. 7 из 12)
Из рисунка и таблицы видно, что когда канал настраивается на вывод, чтение регистра данных приводит к чтению данных из выходного триггера, а не с вывода непосредственно. Регистры направления данных расположены по адресам 04Н, 05Н, 06Н для портов А, В и С, соответственно. Регистры данных расположены по адресам 00Н, 01Н, 02Н в той же последовательности.
1. Буфер вывода, разрешает вывод, когда соответствующий бит в регистре DDR установлен в 1 (вывод данных).
2. Буфер ввода, включен, когда соответствующий бит в регистре DDR сброшен на 0 (ввод данных).
3. Буфер ввода, включен, когда соответствующий бит в регистре DDR установлен в 1 (вывод данных).
Рис. 2-2 Структура канала параллельного порта
2.2 Система прерываний.
МС68НС705С8 имеет 5 типов прерываний, включающих 4 маскируемых аппаратных прерывания и одно немаскируемое программное прерывание. К аппаратным прерываниям относятся:
-внешнее прерывание, поступающее через вывод IRQ/ микросхемы
-прерывание от последовательного интерфейса связи
-прерывание от последовательного периферийного интерфейса
-прерывание от таймера
При возникновении прерывания процессор сохраняет содержимое регистров в стеке, и затем устанавливает бит маски прерываний I в регистре признаков, запрещая последующие прерывания. Команда возврата из прерывания (RTI), которая является последней командой в программе обработки любого прерывания, восстанавливает содержимое регистров из стека. Порядок загрузки и выгрузки регистров из стека показан на рис. 2-3.
В отличие от RESET, прерывание не вызывает прекращения выполнения текущей команды, обработка прерывания начинается лишь после ее завершения.
Таймер и оба последовательных интерфейса имеют собственные регистр статуса и управляющий регистр. В регистре статуса расположены флаги прерываний, каждый из которых соответствует определенному действию, вызвавшему прерывание. Например, у таймера таких флагов три. Флаги в регистрах статуса предназначены только для чтения. В управляющем регистре каждому из этих флагов поставлен в соответствие управляющий бит, с помощью которого можно разрешить или запретить определенное прерывание установкой или сбросом соответствующего бита. Если управляющий бит сброшен, то прерывание блокируется, но это не мешает изменению состояния флага запроса прерывания. Во время начальной установки все управляющие биты сбрасываются, чтобы предотвратить прерывания в течение процедуры начальной установки.
Рис. 2-3 Порядок загрузки регистров в стек и
выгрузки их из стека.
На рисунке 2-4 показан процесс обработки прерывания, а в таблице 2-2 даны векторы всех прерываний. В первом столбце таблицы указан регистр статуса, в котором находится соответствующий флаг прерывания, во втором столбце даны названия флагов прерываний. В третьем столбце кратко описана причина возникновения прерывания, в четвертом столбце указано устройство-источник прерывания, и в пятом столбце приведен адрес по которому хранится вектор прерывания. Важно отметить, что бит маски прерываний (бит I в регистре признаков) будет сброшен только в том случае, если соответствующий бит в стеке хранит 0.
Рассмотрим подробнее каждый тип прерывания.
Программное прерывание является результатом выполнения команды SWI (SoftWare Interrupt). Оно возникает вне зависимости от состояния бита I. Вектор прерывания содержится в ячейках памяти с адресами 1FFCH и 1FFDH.
Внешнее прерывание происходит если бит маски прерываний (бит I) сброшен и на внешний вывод IRQ/ поступает сигнал активного уровня (режим срабатывания задается записью в бит IRQ регистра конфигурации, см. п. 1.3). Затем текущее состояние процессора запоминается в стеке, и бит I устанавливается в 1 для маскирования всех прерываний до тех пор, пока обслуживается внешнее.
Прерывание от таймера может быть вызвано тремя флагами, как уже упоминалось ранее. Эти три флага расположены в регистре статуса таймера, и имеют один и тот же вектор (см. таблицу 2-2). Каждый флаг имеет соответствующий управляющий бит (ICIE, OCIE и TOIE) в регистре управления таймером. Установка этих битов разрешает соответствующее прерывание, сброс-запрещает. Подробнее назначение каждого флага описано в главе 2.3 "Таймер".
Рис. 2-4 Процесс обработки прерывания
Прерывание от последовательного интерфейса связи происходит в том случае, если один из пяти флагов (TDRE, TC, RDRF, IDLE, OR) в регистре статуса интерфейса связи установлен, бит I в регистре признаков сброшен и управляющий бит во втором управляющем регистре установлен. При обслуживании прерывания приоритет обработки задается программно через проверку флагов в регистре статуса. Подробнее о регистрах интерфейса связи рассказывается в главе 2.4 "Последовательный интерфейс".
Прерывание от последовательного периферийного интерфейса происходит при тех же условиях (установлен один из двух флагов в регистре статуса периферийного интерфейса (SPIF или MODF), бит I сброшен, и управляющий бит в управляющем регистре установлен). Подробнее о периферийном интерфейсе рассказывается в главе 2.4 "Последовательный интерфейс".
Функциональная схема обработки внешних прерываний приведена на рис. 2-5. Внешнее прерывание может определяться либо фронтом сигнала, либо его фронтом и уровнем. Задается это программно через регистр конфигурации (см. гл. 1.3). Если прерывание определяется фронтом сигнала, то следующее прерывание не должно возникать до тех пор, пока не будет обработано первое, т. е. пока не будет выполнена команда возврата из прерывания (RTI). Время между двумя прерываниями должно быть минимум на 21 машинный цикл больше, чем время обработки прерывания (не включая команду RTI). При определении прерывания по уровню сигнала, следующее прерывание будет определяться в том случае, если после обработки первого прерывания на выводе IRQ/ будет сохраняться сигнал низкого уровня. Этот метод обычно используется при работе с несколькими источниками прерываний, объединенными в одну линию. Оба режима реакции на внешнее прерывание наглядно демонстрируются на рис. 2-6 и 2-7, соответственно.
Таблица 2-2. Векторы прерываний.
| Регистр | Имя флага | Причина прерывания | Прерывание ЦПУ | Адрес вектора |
| RESET | RESET | 1FFE-1FFF | ||
| Программное | SWI | 1FFC-1FFD | ||
| Внешнее | IRQ | 1FFA-1FFB | ||
| Регистр статуса таймера | ICFOFC TOF | Входная фиксацияВыходное сравнениеПереполнение | TIMER | 1FF8- 1FF9 |
| Регистр статуса интерфейса связи | TDRETCRDRFIDLEOR | Буфер передачи пустПередача завершенаПолон буфер приемаОбнаружена свободная линияПереполнение | SCI | 1FF6-1FF7 |
| Регистр статуса периферий-ного интерфейса | SPIFMODF | Передача завершенаРежим ошибочен | SPI | 1FF4-1FF5 |
Рис. 2-5 Функциональная схема обработки внешнего прерывания.
Рис. 2-6 Диаграмма, иллюстрирующая первый режим обнаружения внешнего прерывания.
Рис. 2-7 Диаграмма, иллюстрирующая второй режим обнаружения внешнего прерывания.
2.3 Таймер и связанные с ним устройства.
Блок таймера МС68НС705С8 имеет следующие характеристики:
16-битный программируемый счетчик с предделителем тактовой частоты.
Флаг переполнения таймера.
16-битный регистр выходного сравнения.
16-битный регистр входной фиксации.
Три вида генерируемых прерываний.
Основу таймера составляет 16-битный программируемый счетчик, синхронизируемый внутренней тактовой частотой, деленной на 4. Функция переполнения таймера позволяет расширить возможность измерения промежутков времени путем фиксации момента переполнения счетчика и установки соответствующего флага в регистре статуса. Функция входной фиксации может использоваться для автоматической записи времени определенного процесса, например для измерения длительности внешнего сигнала. Функция выходного сравнения дает возможность реализовать генерацию сигналов различной частоты, формировать импульсы различной длительности, а так же задержки в программе и многое другое.
Таймер позволяет формировать прерывания по переполнению как основного счетчика, так и 16-битного регистра входной фиксации и 16-битного регистра выходного сравнения.
Блок-схема таймера представлена на рис. 2-8.
Поскольку таймер имеет 16-битовую архитектуру, каждая его функция представлена двумя регистрами, содержащими старший и младший байт. К регистрам таймера относятся в первую очередь счетчик и альтернативный счетчик.
Рис. 2-8 Блок-схема таймера.
При начальной установке 16-битный счетчик таймера, расположенный по адресу 18Н-19Н, начинает работу со значения FFFCН. Далее значение счетчика увеличивается на единицу при поступлении синхроимпульса с предделителя частоты, дающего разрешение в 2 мкс при использовании кварца 4МГц. Когда значение счетчика достигает FFFFH, он сбрасывается в 0000H, устанавливая флаг переполнения. Значение счетчика дублируется в альтернативном счетчике, расположенном по адресу 1АН-1ВН. Единственное различие этих регистров состоит в том, что при чтении счетчика происходит сброс флага переполнения, а при обращении к альтернативному счетчику этого не происходит. Счетчик, как и альтернативный счетчик, может быть прочитан в любой момент, но не может быть записан. Если сначала читается старший байт счетчика (18Н), то младший байт запоминается в буфере. Это значение остается в буфере неизменным даже если старший байт читается несколько раз. Доступ к буферу осуществляется при чтении младшего байта счетчика. Если же считывать несколько раз только содержимое младшего байта счетчика, то каждый раз при этом будут считываться разные значения, соответствующие моменту считывания.