Стивен Барретт - Встраиваемые системы. Проектирование приложений на микроконтроллерах семейства 68HC12/HCS12 с применением языка С

• PORT AD. Однонаправленный 8-разрядный порт ввода. Все линии имеют альтернативную функцию. Если работа модуля аналого-цифрового преобразователя ATD разрешена, то линии порта используются для подключения измеряемых аналоговых сигналов.

• PORT T. Двунаправленный 8-разрядный порт ввода/вывода общего назначения. Направление передачи каждой линии порта определяется соответствующим битом регистра DDRT. Альтернативная функция линий порта PORT T — обслуживание модуля таймера. Если работа таймера разрешена, то линии используются в качестве входов входного захвата IC или выходов выходного сравнения OC.

• PORT S. Двунаправленный 8-разрядный порт ввода/вывода общего назначения. Направление передачи каждой линии порта определяется соответствующим битом регистра DDRS. Альтернативная функция линий порта PORT S — обслуживание модулей последовательного обмена SCI и SPI.

• PORT P. Двунаправленный 8-разрядный порт ввода/вывода общего назначения. Направление передачи каждой линии порта определяется соответствующим битом регистра DDRP. Четыре линии порта PORT P могут использоваться в качестве выходов модуля генератора ШИМ-сигнала (модуль PWM), если работа последнего программно разрешена.

• PORT DLC. Двунаправленный 8-разрядный порт ввода/вывода общего назначения. Направление передачи каждой линии порта определяется соответствующим битом регистра DDRDLC. Альтернативная функция двух линий порта PORT DLC — обслуживание модуля последовательного обмена в стандарте BDLC.

В МК семейства 68HC12/HCS12 каждый двунаправленный порт ввода/вывода общего назначения обслуживается двумя регистрами специальных функций. Это регистр данных порта и регистр направления передачи DDRx (вместо буквы «x» следует подставить буквенное обозначение порта). Если линии порта общего назначения настроены на ввод, то операция чтения регистра данных возвращает состояние выводов корпуса МК, с которыми связан порт. Если порт настроен на вывод, то операция записи в регистр данных устанавливает на выводах корпуса МК, связанных с портом, соответствующие логические уровни. Регистр DDRx определяет направления передачи каждой линии порта независимо от других линий этого же порта. Если какой либо бит регистра DDRx равен 0, то соответствующая линия настраивается на ввод, если 1 — то на вывод. Возможны решения, при которых часть линий одного и того же порта настроена на ввод, а часть на вывод. Например, при значении DDRx=10110010 линии D6, D3, D2 и D0 развернуты на ввод, а линии D7, D5, D4 и D1 — на вывод. В состоянии сброса МК все биты регистров направления передачи DDRx сбрасываются, поэтому сразу после включения питания все линии портов МК сконфигурированы как входы с высоким входным сопротивлением.

Часть портов ввода/вывода обслуживается дополнительными регистрами управления:

• PUCR (Pull Up Control Register) — регистр разрешения схемотехники подтягивающих резисторов. Формат регистра представлен на рис. 4.8. Если соответствующие биты регистра установлены, то в портах PORT A, PORT B и Port E при конфигурировании какой либо линии порта на ввод автоматически подключается встроенный подтягивающий к напряжению питания резистор. Если же эта линия настраивается на вывод, то встроенный резистор автоматически отключается. В расширенных режимах работы МК, когда названные порты используются для формирования сигналов внешних магистралей адреса, данных и управления, встроенные резисторы также автоматически отключаются.

Рис. 4.8. Формат регистров PUCR, RDRIV, PEAR

• RDRIV (Reduced DRIVe Register) — регистр выбора режима работы выходных каскадов с пониженными выходными токами. Формат регистра также представлен на рис. 4.8. Как следует из рис. 4.8, в МК B32 этот режим также доступен только для портов PORT A, PORT B и PORT E. В МК иных моделей этой функцией могут обладать также и другие порты. Если функция для порта разрешена установкой разряда RDPx в 1, то при конфигурировании какой либо линии порта на вывод ее выходной ток снижается с 0,6 мА до 0,3 мА.

• PEAR (Port E Assignment Register) — регистр выбора назначения линий порта Port E. Отдельные биты этого регистра (рис. 4.8) позволяют назначить линии альтернативную функцию или функцию линии ввода/вывода общего назначения.

1. Сколько портов ввода/вывода в МК B32?

Ответ: МК B32 имеет в своем составе восемь 8 разрядных портов (A, B, E, AD, T, S, P, DLC).

2. Какие альтернативные функции реализуют порты AD, T, S, P, DLC?

Ответ: Линии порта AD служат аналоговыми входами встроенного АЦП, порт T используется модулей таймера, на выходах порта P формируются ШИМ сигналы, порт S обслуживает контроллера последовательного ввода/вывода SCI и SPI.

3. Каково назначение регистра направления передачи порта?

Ответ: Каждый разряд этого порта определяет направление передачи соответствующей линии порта.

4. В какое состояние устанавливается регистр направления передачи во время сброса МК?

Ответ: Сбрасывается, т.е. устанавливается в 0. При этом все линии портов конфигурируются на ввод.

В этом примере мы подключили в порту PORTA группу зеленых и красных светодиодов. Схема подключения показана на рис. 4.9. Мы обсудим эту схему подробно в гл.5. А сейчас лишь договоримся, что если на линии порта установлена 1, то будет гореть зеленый светодиод, если логический 0 — то красный светодиод. А если линия порта переведена в состояние ввода, т.е. она представляется для цепи светодиодов нагрузкой с высоким входным сопротивлением, то оба светодиода окажутся погашенными. На рис. 4.10 приведена блок-схема алгоритма программы, которая зажигает на 30 мс зеленым цветом светодиоды с четными номерами и одновременно красным цветом светодиоды с нечетными номерами. Следующие 30 мс светодиоды «меняются цветами», далее этот процесс продолжается до бесконечности. Ниже приведен текст программы на языке Си, который реализует этот алгоритм.

Рис. 4.9. Схема отображения состояния порта PORTA

Схема содержит 8 идентичных светодиодных индикаторов для логических выходов с тремя состояниями. Индикатор каждого разряда состоит из двух светодиодов: зеленого и красного. Если на выходе порта PORTA[i] логическая 1,то светится зеленый светодиод, если логический 0 — то красный. Если линия порта PORTA[i] настроена на ввод, то ни один из светодиодов этого разряда порта не светится.

Рис. 4.10. Блок схема алгоритма управления светодиодами

/*----------------------------------------------------------------------*/

/* МAIN PROGRAМ: Эта программа зажигает на выходах порта PORTA          */

/* 30 мс зеленым цветом горят светодиоды на выходах порта с четными     */

/* номерами, красным цветом –светодиоды на выходах порта с нечетными    */

/* номерами. Следующие 30 мс на месте зеленых горят красные, и наоборот */

/*----------------------------------------------------------------------*/

/*подключаемые файлы*/

#include <912b32.h>

/*используемые функции*/

void delay_100us(void);

void delay_30ms(void);

void main{void) {

 DDRA = 0xFF; //установить порт PORTA на вывод

 while(1) {

  PORTA = 0x55;

  delay_30ms();

  PORTA = 0xAA;

  delay_30ms();

 }

}

/*-----------------------------------------------------------------------*/

/* Функция delay_30ms формирует задержку в 30 мс, частота тактирования   */

/* межмодульных магистралей МК составляет 8 МГц                          */

/*-----------------------------------------------------------------------*/

void delay_30ms(void) {

 int i;

 for (i=0; i<=299; i++) delay_100us();

}

/*-----------------------------------------------------------------------*/

/* Функция delay_100us формирует задержку в 100 мкс, частота тактирования*/

/* межмодульных магистралей МК составляет 8 МГц                          */

/*-----------------------------------------------------------------------*/

void delay_100us(void) {

 int j;

 for (j=0; j<50; j++) {

  asm("nopn");

 }

}

/*-----------------------------------------------------------------------*/

Обратите внимание, что функция задержки на 30 мс использует вложенную функцию задержки на 100 мкс. В приведенном тексте программы для формирования задержки на 100 мкс используются 50 циклов повторения операторов функции delay_100us. Выбор числа повторений производился из предположения, что данная программа будет исполняться микроконтроллером, частота внутренней шины которого составляет 8 МГц. По результатам рассмотрения файла в формате *.lst было установлено, что команды ассемблера, соответствующие одному повторению цикла функции delay_100us , реализуются за 16 машинных циклов. При частоте шины в 8 МГц для формирования временного интервала в 100 мкс потребуется 800 машинных циклов. Поэтому число повторений цикла функции delay_100us должно составлять 800/16 = 50. Если бы эта программа исполнялась бы микроконтроллером DP256, частота внутренней шины которого составляет 25 МГц, то число циклов функции delay_100us должно было бы быть увеличено до 156.