Стивен Барретт - Встраиваемые системы. Проектирование приложений на микроконтроллерах семейства 68HC12/HCS12 с применением языка С
• Передача управления подпрограмме прерывания (МК);
• Сброс сигнала запроса обслуживаемого прерывания (программист или МК, в зависимости от источника прерывания);
• Восстановление регистров центрального процессора из стека (программист командой RTI);
• Сброс маски I (МК);
• Возврат к исполнению основной программы (МК).
2. Каким образом МК семейства 68HC12/HCS12 определяет приоритет обслуживаемого запроса на прерывание?
Ответ: Последовательность расположения источников запросов в таблице векторов прерывания определяет их приоритет.
3. Часто в основной программе, которая содержит подпрограммы прерывания, одной из первых команд является команда SEI. Объясните почему?
Ответ: Простановка команды запрета маскируемых прерываний SEI в начале программы — своеобразный «хороший тон» при программировании. Эта команда запрещает прерывания во время инициализации периферии МК, т.е. когда МК находится в процессе создания своей внутренней структуры для решения конкретной задачи. Когда инициализация будет завершена, программист разрешит прерывания командой CLI.
4. Зачем МК семейства 68HC12/HCS12 очищает конвейер команд при прерываниях?
Ответ: При переходе на подпрограмму прерывания инструкции, коды которых хранятся в регистрах конвейера команд, будут отложены для исполнения. Поэтому их коды не сохраняются, и конвейер команд начинает выборку следующих за первой команд подпрограммы прерывания.
4.12. Оформление подпрограммы прерывания на Си
В данном параграфе мы рассмотрим основные особенности формирования исходного текста программы с прерываниями на Си. Конкретные примеры последуют позднее при рассмотрении конкретных устройств управления. На протяжении всех этих примеров мы будем использовать синтаксис компилятора ImageCraft ICC12. При использовании других компиляторов Вы встретитесь с теми же особенностями программирования. Возможно, что их реализация будет сопровождаться некоторыми другими правилами записи (синтаксиса) исходного текста программы.
При программировании на Си Вы должны обязательно реализовать следующие этапы записи исходного текста:
1. При написании программы обработки прерывания на Си, имя подпрограммы обработки прерывания должно быть объявлено с использованием специальной директивы препроцессора. В компиляторе ImageCraft ICC12 для этой цели следует использовать директиву #pragma:
#pragma interrupt_handler <name>
В поле <name> следует записать имя подпрограммы прерывания, которое Вы будете далее использовать в тексте программы. Приведенная запись информирует компилятор о том, что функция с названным именем является подпрограммой прерывания.
2. Далее по тексту подпрограмма прерывания оформляется как обычная функция. Компилятор в процессе перевода исходного текста этой функции на Си в инструкции ассемблера автоматически подставит в конце подпрограммы команду возврата из прерывания RTI, потому что эта функция была объявлена подпрограммой прерывания (директива #pragma на этапе 1).
3. Для правильного функционирования МК в процессе прерывания необходимо инициализировать указатель стека. Его значение должно быть равно старшему адресу области оперативной памяти МК, увеличенному на единицу. Поскольку диапазоны памяти пользователя (как постоянной, так и оперативной) являются необходимыми установками в конфигурации компилятора, то функция инициализации указателя стека выполняется компилятором автоматически. Поэтому программист не должен записывать какой либо текст в программе для инициализации указателя стека. Зато следует проверить карту памяти в установках компилятора, которая обязательно должна совпадать с реальной проектируемой системой.
4. Подсистема прерывания будет функционировать корректно, если для нее сформирована таблица векторов прерывания. Мы уже обсуждали, что таблица векторов прерывания в МК B32 находится в области Flash-памяти, которая защищена от перезаписи информации. Для того, чтобы пользователь имел возможность записать собственную таблицу векторов сброса и прерывания, в эту нестираемую область памяти записаны фиксированные вектора, которые передают управление по известным адресам в области перезаписываемой EEPROM памяти (см. рис. 4.19). По этим адресам программист должен вписать команду безусловного перехода JMP с адресом соответствующей подпрограммы обработки прерывания.
5. Каждый маскируемый источник запроса на прерывание должен быть разрешен установкой соответствующего бита в регистре управления периферийного модуля. Мы рассмотрим, как это записать на Си в последующих примерах.
6. После установки всех индивидуальных битов на разрешение прерывания, необходимо сбросить глобальную маску прерывания I. На ассемблере для этого используют команду CLI. При программировании на Си мы также воспользуемся этой командой, посредством следующих макросов:
#define CLI() asm("clin"); //разрешить маскируемые прерывания
#define SEI() asm("sein"); //запретить маскируемые прерывания
Далее по тексту программы, если необходимо разрешить прерывания, то следует ввести CLI().
Ниже приведен пример инициализации подсистемы прерывания. Полную запись исходного текста программы с прерываниями мы рассмотрим после обсуждения модуля таймера.
//объявление функции в модуле
void toggle_isr(void);
//директива #pragma для указания, что функция является подпрограммой
//обслуживания прерывания
#pragma interrupt_handler toggle_isr
//инициализация соответствующего вектора в таблице векторов прерываний
#pragma abs_address: 0xF7EA
//В32 RAМ based vector address
void (*Timer_Channel_2_interrupt_vector[])()={toggle_isr};
#pragma end_abs_address
4.13. Система тактирования
Микроконтроллеры семейства 68HC12/HCS12 имеют в своем составе модуль генератора CGM (Clock Generation Module), который генерирует импульсные последовательности для тактирования центрального процессора, межмодульных магистралей, периферийных модулей в составе МК, а также внешние периферийные интегральные схемы. Структурная схема модуля CGM представлена на рис. 4.23.
Рис. 4.23. Структура модуля тактирования CGM
Микроконтроллеры семейства 68HC12/HCS12 используют три внутренних сигнала тактирования: TCLK, ECLK и PCLK. Эти сигналы образуются путем деления эталонной импульсной последовательности внутреннего генератора с внешним кварцевым резонатором. Сигнал TCLK предназначен для тактирования центрального процессора, импульсные последовательности ECLK и PCLK используются для тактирования межмодульных магистралей и различных периферийных модулей (рис. 4.23). Модуль тактирования CGM микроконтроллера B32 оснащен также дополнительным делителем, который позволяет существенно снизить частоту одной из импульсных последовательностей тактирования. Низкая частота тактирования таймерных модулей в некоторых применениях позволяет значительно упростить управляющую программу.
4.13.1.Система тактирования отладочной платы MC68HC912B32EVB
Микроконтроллер в составе платы отладки MC68HC912B32EVB тактируется от внешнего кварцевого резонатора с частотой 16 МГц. В модуле генератора CGM эта частота делится на 2, образуя импульсную последовательность для тактирования центрального процессора и межмодульных магистралей микроконтроллера с частотой 8 МГц. Эта же импульсная последовательность используется для тактирования всех периферийных модулей микроконтроллера: таймера, контроллеров последовательного обмена, АЦП. Многие периферийные модули обладают собственным делителем частоты. Этот делитель позволяет создать собственную внутреннюю частоту тактирования модуля, которая может не коррелироваться с частотами других модулей. Это удобно при проектировании.
Кварцевый резонатор может быть отключен от входа МК посредством переключателей на плате MC68HC912B32EVB. Вместо кварцевого резонатора для тактирования МК может быть использован внешний генератор или керамический резонатор. Последний обладает меньшей, чем кварцевый резонатор, стабильностью частоты, однако он является более дешевым компонентом. Мы не будем вносить каких-либо изменений в схемотехнику платы MC68HC912B32EVB. Поэтому далее на протяжении всей книги частота внутренней шины и центрального процессора МК будет составлять 8 МГц. Частота внутренней шины МК может быть понижена дополнительным делителем модуля CGM (рис. 4.23). Его коэффициент деления назначается под управлением программы и может составлять 1, 2, 4, …, 128. Для выбора желаемого коэффициента деления необходимо записать соответствующий таблице рис. 4.24 код в разряды SLDV2…SLDV0 регистра управления дополнительным делителем SLOW. Формат этого регистра приведен на рис. 4.24.
