«ТЕМА НОМЕРА: МИКРОКОНТРОЛЛЕРЫ — книги от А до Я Ми кр о к он тр ол л ер ы – э то наш е в с ё. ( Из и н т ер н е та) В т ем ат и ч е ск и й б ибл и ог ра фи ч е ск и й обз о р в кл ю ч е на под р об ная ин фо рма ц ия о ...»

Автоматизация с использованием микропроцессоров (МП) и микроконтроллеров (МК) быстро распространяется в самых разнообразных отраслях народного хозяйства, охватывает новые сферы.

Характерно, что создание микропроцессорных устройств и систем все в большей степени становится функцией специалистов в конкретной предметной области, а не профессиональных программистов и специалистов по вычислительной технике. Это вызывает большую потребность в инженерных кадрах, которые, кроме своей предметной области, дополнительно разбираются в микропроцессорной технике.

Как известно, МТ состоит из двух специфических частей: аппаратурных средств (АС) и прикладного программного обеспечения (ППО). При этом, рассматривая общий процесс проектирования МТ, можно отметить, что в большинстве случаев доля общей трудоемкости разработки ППО значительно превосходит трудоемкость разработки АС. Указанное обстоятельство объясняется тем, что разработка аппаратурной части МТ на базе типовых микропроцессорных БИС сводится (чаще всего) к выполнению стандартных операций в соответствии с рекомендациями, изложенными в технической документации на используемые БИС. Совсем по-другому выглядит инженерный труд при разработке ППО. Проектная работа носит здесь творческий характер, изобилует решениями, имеющими "волевую" или "вкусовую" окраску, и решениями, продиктованными конъюнктурными соображениями. В силу перечисленных обстоятельств именно при проектировании ППО разработчик сталкивается с наибольшим количеством проблем и от того, как они будут решены, зависит успех разработки МТ в целом. Таким образом, весьма актуальным представляется ориентация будущих инженеров на более глубокое изучение вопросов, связанных именно с программированием МТ, в частности языков программирования, средств автоматизации программирования (ассемблеров, компиляторов с языков высокого уровня, линкеров и др.), структурных особенностей микропроцессорной элементной базы.

Известны многочисленные книги, справочники, учебники и учебные пособия отдельно по программированию МП или МК и по средствам его автоматизации, причем вся эта литература издана, в основном, на рубеже 90-х годов. Отсюда следует необходимость создания литературы, в которой совместно, с единых методологических позиций рассматриваются особенности программирования современных микропроцессоров или микроконтроллеров и средства автоматизации их программирования. Указанным требованиям в полной мере соответствует предлагаемое учебное пособие, основное внимание в котором уделено одним из наиболее популярных и перспективных микропроцессорных БИС - однокристальным микроконтроллерам семейства MCS-51.

Учебное пособие написано на основе курса лекций, читаемых автором в Ульяновском государственном техническом университете, а также на основе личного практического опыта, полученного при разработке и отладке ряда микропроцессорных устройств и систем.

Изложены методические и инструментальные аспекты проектирования систем на 8-ми разрядных микроконтроллерах STMicroelectronics (STM). Проанализированы семейства микроконтроллеров STM. Рассмотрена архитектура микроконтроллера ST7, система команд, работа с периферийными устройствами и области его применения. Изложены вопросы разработки программного обеспечения и работы в инструментальной среде. Приводятся примеры проектирования реальных цифровых систем контроля и управления с использованием микроконтроллера ST7.

Предназначается для студентов, обучающихся по направлениям «Компьютерная инженерия», «Радиоэлектронные аппараты», «Авиация и космонавтика» и др., и является практическим руководством по разработке цифровых систем на микроконтроллерах ST7. Она может быть полезна аспирантам и преподавателям университетов, специалистам в области проектирования специализированных компьютерных систем и встроенных приложений.

СОДЕРЖАНИЕ

Раздел 4. Проектирование двухканальной системы 4.5.2. Модификация управляющей программы серии ST 4.1. Техническое задание на разработку двухканального 4.2. Разработка структурной схемы и алгоритма функционирования терморегулятора. Выбор типов датчиков и электрической принципиальной терморегулятора П4. Шаблон основной программы микроконтроллера ST 4.4. Разработка управляющей программы микроконтроллера состояния автомобильного подъемника 4.5.1. Выбор типа и параметров цифрового фильтра В данной книге приводится обзор семейства микроконтроллеров ST7, излагаются методические и инструментальные аспекты программирования микроконтроллеров на ассемблере и языке С.

Приводятся примеры практической разработки систем на микроконтроллере ST7, начиная с технического задания на создание контроллера управления объектом и заканчивая разработкой структурной, электрической принципиальной схем, а также алгоритма функционирования объекта. Рассматриваются вопросы выбора датчиков исполнительных устройств и методы тестирования системы управления объектом. Следует подчеркнуть, что технология STMicroelectronics является удобным инструментом для создания цифровых систем контроля и управления, реализации встроенных приложений, характерных для аэрокосмической техники, мобильных систем и т.д.

Материалы книги базируются на результатах исследований и разработок, проводимых в Национальном аэрокосмическом университете «ХАИ», документации, предоставленной университету корпорацией STMicroelectronics, а также информации опубликованной на официальном сайте (http://www.st.com).

Материалы книги структурированы следующим образом. Во введении приводится информация о корпорации STMicroelectronics, ассортименте производимой продукции, областях и перспективах практического использования микроконтроллеров. Первый раздел посвящен обзору семейства ST7, анализу архитектуры микроконтроллеров данного семейства. Приводится описание системы команд и режимов адресации. Во втором разделе рассматриваются вопросы разработки программного обеспечения на языке ассемблер и языке высокого уровня "С" в инструментальной среде STVD7. Приводятся примеры программ. В третьем разделе приведен пример проектирования системы управления и аварийной остановки автомобильного подъемника. Четвертый раздел посвящен проектированию двухканального терморегулятора промышленной установки термостатирования на основе микроконтроллера ST7. Каждый из разделов заканчивается списком контрольных вопросов и примеров для проверки усвоения материала.

Книга написана коллективом авторов. Предисловие, введение и заключение написаны Х а р ч е н к о В. С, О р е х о в ы м А. А., Редактирование книги выполнено Х а р ч е н к о B. C., О р е х о в ы м А. А.

При разработке и реализации пилотного проекта использовались инструментальные средства программирования STVD7, безвозмездно переданные университету корпорацией STMicroelectronics в рамках программы сотрудничества.

Книга адресуется, в первую очередь, специалистам в области проектирования систем различного назначения, в том числе систем критического применения (авиационные системы, атомная энергетика, транспортные коммуникации, медицинские системы и др.).

Она может быть полезна, по мнению авторов:

- студентам компьютерных специальностей и специальностей, связанных с проектированием систем управления;

- слушателям соответствующего профиля в системе последипломного образования;

- аспирантам, преподавателям, научным сотрудникам ВУЗов;

- специалистам, осуществляющим проектирование компьютерных средств и систем.

Следует подчеркнуть, что на эту работу оказали непосредственное влияние труды ведущего специалиста корпорации STMicroelectronics Мориса Левансу, в частности, его книга "STDV7 - IDE & ST7 in 10 Steps", в переводе которой на русский и украинский языки принимали участие Белоглазов C.O., Остроумов С.Б., Прохорова Ю.Н..

Излагаются основы микропроцессорной техники и различные подходы к проектированию микропроцессорных устройств на базе микропроцессоров и микроконтроллеров серий К580, К1816, К1807 и PIC170752, предназначенных для контроля и управления технологическими процессами.

Рассматриваются способы программирования и отладки программного обеспечения для микропроцессорных систем на языках различного уровня.

Для студентов вузов сервисных специальностей, может быть полезна для специалистов, занимающихся разработкой микропроцессорных средств управления.

СОДЕРЖАНИЕ

Глава 8. Реализация типовых функций систем контроля Приложение 2. Полноэкранный отладчик ассемблерных 8.1. Типовые функции МП-систем Приложение 3. Коды команд ОМК 1816ВЕ 8.2. Программирование временных задержек Приложение 4. Полноэкранный отладчик ассемблерных 8.3. Преобразование кодов программ для однокристальной микро-ЭВМ КР1816ВЕ 8.4. Подпрограммы двоичной арифметики Приложение 5. Описание выводов ОМК PIC17C 8.4.1. Сложение и вычитание двоичных чисел Интернет-ресурс: http://arduino.shopium.ua/pages/arduino-getting-started/ От переводчика:

• Если вы доселе не держали в руках Arduino, вам стоит это прочесть!

• Текст взят из файла Getting Started with Arduino.chm, гуляющего по интернету.

• В книге описана работа с платой Arduino Duemilanove, но вы вожете применять примеры с любой из плат Arduino, просто внимательно читайте описание выводов вашей платы.

• Перевод не литературный, не было стилистической правки, возможно шероховатости. Если вы хотите улучшить текст, присылайте исправления и замечания, буду рад!

От автора:

Эта книга была создана для того чтобы начинающие поняли преимущества, которые они могут получить от изучения возможностей применения, а также для того, чтобы они поняли её философию.

Эта книга была написана для "настоящих" пользователей Arduino: дизайнеров и художников.

Поэтому она пытается объяснять вещи таким образом, который может свести некоторых инженеров с ума. Вообще-то, один из них назвал вступительные главы моего первого проекта отстоем. В этомто и дело. Посмотрим правде в глаза: большинство инженеров не в состоянии объяснить то, что они делают другим инженерам, не говоря уже об обычных людях. После того, как Arduino начала становиться популярной, я понял что экспериментаторы, люди с хобби и хакеры всех видов начали использовать её для создания прекрасных и безумных вещей. Я понял, что вы все художники и создатели в собственном праве, так что эта книга для вас.

СОДЕРЖАНИЕ

Автор делится опытом работы с 8-разрядными микроконтроллерами AVR корпорации Atmel, Книга знакомит с действиями, необходимыми для начала применения микроконтроллеров Показаны все этапы разработки устройств на микроконтроллерах. Особое внимание уделено связи предлагаемых схемных решении с программным обеспечением разрабатываемых устройств. В каждой главе предлагаются электрические схемы устройств - контроллеров на базе микроконтроллеров AVR, а также несколько программ, определяющих функционирование этих контроллеров. Все устройства с приведенными программами вполне работоспособны и могут быть повторены. Функциональные узлы микроконтроллеров описаны в объеме, достаточном для понимания программ. Приведенные в книге программы отлаживались в среде AVR Studio версии 4.08, работе с которой посвящена отдельная глава книги.

Материал основан на рассмотрении реально работающих устройств и излагается по принципу "от простого к сложному". Поэтому книга представляет интерес как для начинающих "электронщиков", так и для специалистов.

СОДЕРЖАНИЕ

2.1.1. Устройства, подключаемые к контроллеру, и параметры 3.7.4. Подпрограмма копирования данных из внешней памяти 2.1.2. Логика работы контроллера 2.1.3. Схема сигнализации 2.1.4. Словесное описание алгоритма работы контроллера 2.2. Начинаем работу с AVR Studio 2.2.1. Создание первой программы на Ассемблере 4.1. Принцип динамической индикации 2.2.2. Программа для контроллера сигнализации с 4.2. Восьмиразрядное устройство отображения цифровой Глава 3. Работа с внешним статическим ОЗУ 4.2.3. Описание программы 3.1. Интерфейс микроконтроллера ATmega8515 для 4.3.1. Работа устройства 3.2. Пример подключения внешнего ОЗУ к микроконтроллеру 4.3.3. Работа с устройством управления двумя печами 3.2.1. Схема 3.2.2. Установка адреса 3.2.3. О выборе микросхемы регистра 3.2.4. Считывание данных из внешней памяти 5.1. Схема контроллера, обеспечивающая связь с СОМЗапись данных во внешнюю память портом компьютера 3.3. Программный доступ к оперативной памяти 5.2. Программное обеспечение связи по каналу RS- 3.3.1. Простая программа обращения к оперативной памяти 5.2.1. Протокол обмена 3.3.3. Сохранение содержимого ОЗУ на диске 5.2.3. Структура сообщения 3.3.4. Запись данных в начальную область внешней памяти 5.2.4. Передаваемые сообщения (команды компьютера и 3.4. Обращение к буферам как к ячейкам памяти ответы контроллера) 3.4.1. Электрическая схема подключения буферов 5.2.6. Отладка работы UART в AVR Studio 5.3. Канал RS-232: программное обеспечение для 6.2.4. Программа для генератора синусоидального сигнала 5.3.2. Программа обмена данными с микроконтроллером 6.3.2. Листинг программы вычисления модуля 5.3.4. Сохранение, запуск, использование программы 6.4.1. Листинг С-программы цифрового фильтра 5.4. Программа-монитор связи через СОМ-порты 5.5. Использование функций Windows API для обращения к Приложение 1. Как получить необходимые материалы через Глава 6. Организация аналоговых выходов для контроллера в составе системы 6.1.1. ЦАП и генератор пилообразного напряжения с PWM 6.1.2. Таймер Т1 микроконтроллера в режиме PWM 6.2. Преобразование кода в амплитуду импульса - AVR Siudio 6.2.1. Генератор пилообразного напряжения - Документация на микроконтроллеры (Data Sheets) 6.2.2. Программа для генератора пилообразного напряжения - Документация по применению (Арр Notes) Трудности, возникающие у разработчика при проектировании пятого или десятого контроллера, меркнут на фоне проблем, с которыми сталкивается новичок. Обычно возникают следующие вопросы:

• какой микроконтроллер выбрать;

• где найти его описание;

• где взять программу, обеспечивающую написание, отладку и редактирование программ для микроконтроллера;

• где взять программатор и программное обеспечение для него;

• как приступить к работе, когда все это уже есть;

• как все это сделать с минимальными затратами средств и времени.

Вопросам получения через сеть Internet минимального набора программ и документации, достаточного для работы с микроконтроллерами AVR, посвящена первая глава книги.

Так как поиск информации представляет определенные трудности для тех, кто имеет небольшой опыт работы в сети Internet, в Приложении 1 даны рекомендации по поиску необходимой информации.

Основная цель второй главы — обучение навыкам эффективной работы в среде разработки и отладки программ AVR Studio 4. для микроконтроллеров. В этой главе возможности AVR Studio рассматриваются очень подробно, так, чтобы разобраться в них смог читатель, не обладающий достаточным опытом работы на компьютере. Освоение AVR Studio проходит на конкретном примере полного цикла разработки устройства сигнализации — от описания требований к устройству до отладки программы. Здесь же даны рекомендации по обнаружению и исправлению ошибок в программе.

Примерно одинаково построение остальных глав книги. В каждой из них предлагаются электрические схемы контроллеров на базе микроконтроллеров AVR, а также несколько различных программ, определяющих функционирование контроллеров.

Функциональные узлы микроконтроллеров описаны в объеме, достаточном для понимания программ, полное их описание можно найти в техническом описании микроконтроллеров.

В Приложении 2 вы найдете описание устройств, облегчающих тестирование контроллеров, а также цифровых схем.

В Приложении 3 приведены сведения, которые помогут вам при разработке собственного программатора.

Все описываемые в книге программы для микроконтроллеров отлаживались в AVR Studio версии 4.08. Программное обеспечение для компьютера написано в Delphi.

Описываемые устройства являются фрагментами больших разработок. Эти фрагменты адаптированы специально для книги так, чтобы наиболее лаконично проиллюстрировать работу изучаемой функции микроконтроллера либо предлагаемого аппаратного или программного решения. При этом все устройства с приведенными программами вполне работоспособны и могут быть повторены.

Наиболее продуктивным представляется просмотр книги с одновременной отработкой изучаемого материала на компьютере.

Особенно это касается второй главы — ознакомление с нею без работы с компьютером вряд ли принесет пользу. В связи с этим перед изучением какой-либо программы, приводимой в книге, лучше предварительно набрать ее в AVR Studio и иметь ее перед глазами на мониторе. Кроме того, материал каждой последующей главы дается в расчете на то, что читатель ознакомился с предыдущими главами, поэтому описание уже разбиравшихся ранее фрагментов программ или схем опускается.

Надеюсь, что книга окажется вам полезной.

В книге последовательно рассматриваются все этапы создания встраиваемых систем на микроконтроллерах с применением современных технологий проектирования. Задумав эту книгу, авторы поставили перед собой задачу научить читателя искусству создания реальных устройств управления на однокристальных микроконтроллерах.

Издание содержит материал, охватывающий все вопросы проектирования, включает множество заданий для самостоятельной работы, примеры программирования, примеры аппаратных решений и эксперименты по исследованию работы различных подсистем микроконтроллеров.

Данная книга является прекрасным учебным пособием для студентов старших курсов технических университетов, которые предполагают связать свою профессиональную деятельность с проектированием и внедрением встраиваемых микропроцессорных систем. Книга также будет полезна разработчикам радиоэлектронной аппаратуры на микроконтроллерах.

СОДЕРЖАНИЕ

МИКРОКОНТРОЛЛЕРОВ НА СИ

АРХИТЕКТУРА И ПРОГРАММИРОВАНИЕ

ВВОДА/ВЫВОДА

4.10. Состояния сброса и прерывания в МК 68HC12 5.1.3. Входные и выходные характеристики логических 4.10.4. Система приоритетов для исключений 5.2.1. Кнопки и переключатели 4.10.5. Регистры подсистемы прерывания 5.2.2. DIP переключатели 4.11. Процесс перехода к подпрограмме прерывания 5.2.3. Клавиатуры 4.12. Оформление подпрограммы прерывания на Си 5.3. Устройства индикации: светодиоды, семисегментные 4.13.1.Система тактирования отладочной платы состояниями 4.14. Подсистема реального времени — модуль таймера 5.3.2. Семисегментные индикаторы 4.14.1. Структура модуля таймера 5.3.3. Индикаторы для логического выхода с тремя 4.14.3. Регистры для управления счетчиком временной базы 5.4. Программное обслуживание дискретных входов и 4.16. Модуль таймера ECT в составе МК МC68HC12BE32 и 5.5.1. Аппаратная защита от механического дребезга 4.16.1. Небуферированные каналы входного захвата 5.5.2. Программная защита от механического дребезга 4.16.2. Буферированные каналы входного захвата контактов 4.16.3. Особенности счетчиков событий 5.5.3. Пример программной защиты 4.16.4. Регистры управления модуля EST 5.6. Жидкокристаллические индикаторы 4.17. Обмен информацией в последовательном коде: 5.6.1. Краткие сведения о жидкокристаллических многофункциональный последовательный интерфейс индикаторах 4.17.1. Термины последовательного обмена 5.6.2. Сопряжение МК с символьным ЖК индикатором 4.18. Контроллер асинхронного обмена SCI 5.6.3 Сопряжение МК с графическим ЖК дисплеем 4.18.1. Передатчик контроллера SCI 5.7. Управление электрическим двигателем 4.18.2. Приемник контроллера SCI 5.7.1. Силовые полупроводниковые ключи 4.18.3. Регистры контроллера SCI 5.7.2. Оптоэлектронная потенциальная развязка 4.18.4. Алгоритмы программного обслуживания контроллера 5.7.3. Инвертор напряжения 4.18.5. Пример программирования контроллера SCI 5.8.1. Схема подключения периферийных устройств 4.19. Синхронный последовательный интерфейс SPI 5.8.2. Программа управления 4.19.1 Концепция интерфейса SPI. Функциональная схема 5.9. Интерфейс МК с аналоговыми датчиками 4.19.2. Алгоритмы работы контроллера SPI 5.11. Заключение по главе 4.19.4. Алгоритмы программного обслуживания контроллера 5.13. Вопросы и задания SPI 4.19.5 Периферийные ИС с интерфейсом SPI 4.20. Введение в теорию аналого-цифрового преобразования 4.20.1. Частота дискретизации сигнала 6.1. Ужасные истории об ошибках проектирования 4.20.2. Представление аналоговой величины в цифровом 6.1.1. Случай квадратичного генератора 4.20.3.Квантование по уровню и разрешающая способность 6.2. Правила обращения с микросхемой 68НС12 и 4.20.4 Скорость потока данных оцифровки рекомендации по проектированию 4.21.1. АЦП последовательного приближения 6.2.2. Рекомендации по проектированию на CMOS 4.22. Подсистема аналого-цифрового преобразования МК 6.3. Исследование помех 4.22.1 Структура и порядок функционирования 6.3.2. Электромагнитная совместимость 4.22.2. Регистры управления модуля ATD 6.3.3. Спецификации системы помех — не будем крепки 4.22.3. Пример программирования модуля ATD задним умом!

4.22.4. Обслуживание прерываний от модуля ATD 6.3.4. Методы снижения помех 4.23. Особенности модуля ATD в составе МК семейства HCS12 6.4. Защитное программирование 4.23.2. Представление результата измерения 6.5.1. Обнаружение помех 4.23.3. Запуск измерительной последовательности от 6.5.2. Испытание на чувствительность к помехам 4.23.4. Программируемое число преобразований в 6.6. Управление энергопотреблением измерительной последовательности 6.6.1. Параметры потребляемой мощности для 4.23.5. Увеличение числа аналоговых входов микроконтроллера 68HC 4.24. Подсистема широтно-импульсной модуляции 6.6.3. Емкость батарей 4.24.2. Режимы центрированной и фронтовой ШИМ 6.6.5. Схемы супервизора для микропроцессора 4.24.5. Примеры программирования модуля PWM 6.8. Что еще прочитать?

4.25. Ограничение энергии потребления 6.9. Вопросы и задания 4.25.1. Как остановить МК 68HC 4.25.2. Как вывести МК 68HC12 из состояния пониженного энергопотребления Глава 7. ПРИМЕРЫ ВСТРОЕННЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ Глава 8. ОПЕРАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ РЕАЛЬНОГО

ВРЕМЕНИ

7.1.4. Структура программы и блок-схема алгоритма 8.3.1. Требования к динамическому распределению RAM 7.2.2. Подсистемы 68HC12 используемые в проекте 8.4.1. Что такое задача?

7.2.3. Описание некоторых компонентов системы 8.4.2. Управление задачами 7.2.5. Структура программы и блок-схема алгоритма 8.5. Типы операционных систем реального времени 7.2.8. Заключительные испытания системы управления 8.5.3. Карусельные системы 7.3.2. Системы 68HC12 используемые в проекте 8.5.6. Кооперативная многозадачность 7.3.3. Расчет интерфейса модуля ATD 8.5.7. Многозадачные системы с преимущественным 7.3.4. Структура программы и блок-схема алгоритма приоритетом 7.3.6. Измерение неэлектрических величин 8.6.1. Конкуренция 7.4. Стабилизация скорости вращения двигателя с 8.6.2. Повторная входимость использованием оптического тахометра 8.6.3. Межзадачные связи 7.4.4. Структура программы и блок-схема алгоритма 8.8. Пример применения: ОСРВ циклического опроса 7.5.2. Системы HCS12 используемые в проекте прерываниями 7.5.3. Теоретическое обсуждение 8.10. Сложное прикладное устройство: имитатор ОСРВ 7.5.4. Структура программы и блок-схема алгоритма 8.10.1. Краткий обзор проекта 7.6. Система защиты компьютера, основанная на нечеткой 8.12. Что еще почитать?

7.6.1. Описание проекта 7.6.2. Использование системы HCS 7.6.3. Основы теории 7.6.4. Структура программы и блок-схема алгоритма 7.7. Электронная версия игры в «15» 9.3.2. Модуль контроллера последовательного обмена 7.7.2. Системы HCS12 используемые в проекте 9.3.3. Проблемы синхронизации 7.7.4. Схемное решение, структура программы и блок-схема 9.4. Различия между контроллерами msCAN в составе 68HC 7.7.5. О компонентах системы 9.5. Пример программирования контроллера msCAN. Схема 7.8. Программирование резидентного Flash ПЗУ микроконтрол- 9.6. Контроллер последовательного обмена BDLC лера B32 в составе платы отладки MC68HC912B32EVB 9.7. Заключение по главе 7.11. Вопросы и задания Приведены номенклатура, сравнительные характеристики, структура и функциональные возможности микропроцессоров и однокристальных микроЭВМ широкого применения: К1801/09, К1810, К1813, К1815, К1816, К1820, К1821. Приведены примеры программирования однокристальных микроЭВМ.

Для инженеров, занимающихся разработкой и применением микропроцессорной техники.

СОДЕРЖАНИЕ

2.1. Восьмиразрядный микропроцессорный комплект серии К 2.2. Восьми- шестнадцатиразрядный микропроцессорный 4.1. Однокристальная микро ЭВМ К183ВЕ комплект серии К 2.3. Шестнадцатиразрядный микропроцессорный комплект Предлагаемая книга позволяет широкому кругу специалистов, в том числе начинающих свою деятельность в области применения микропроцессоров, получить общую ориентацию в существующей номенклатуре микропроцессорных БИС и выбрать из нее те изделия, которые обеспечили бы наиболее рациональное решение поставленной задачи.

Достоинством книги является то, что здесь впервые представлена обобщенная информация по наиболее перспективным в настоящее время отечественным 8- и 16-разрядным микропроцессорам и 4- и 8-разрядным однокристальным микроЭВМ; уделено внимание однокристальным микроЭВМ как наиболее массовым микропроцессорным БИС, обеспечивающим значительные техникоэкономические преимущества в большинстве потенциальных областей применения, а также специализированным микропроцессорам и однокристальным микроЭВМ для цифровой обработки аналоговых сигналов, привлекающим в последние годы все большее внимание специалистов.

В обобщенном виде в книге даны сведения о номенклатуре и характеристиках отечественных микропроцессорных БИС. При этом выделены наиболее перспективные микропроцессоры и однокристальные микроЭВМ широкого применения, а по узкоспециализированным и устаревшим БИС приведена лишь краткая информация либо о них вообще не упоминается.

В книге подробно рассмотрены состав перспективных серий микропроцессорных комплектов и однокристальных микроЭВМ, структура и функциональные возможности входящих в них БИС, даны примеры программирования однокристальных микроЭВМ, что будет во многом способствовать правильному выбору номенклатуры этих изделий в процессе проектирования аппаратуры.

Книга рассчитана на инженерно-технических работников различных отраслей народного хозяйства, занимающихся разработкой и применением микропроцессорных устройств и систем.

В книге представлены различные конструкции, которые, как надеются авторы, будут интересны не только опытным, но и начинающим радиолюбителям. Для удобства при повторении конструкций приведены рисунки печатных плат, даны тексты программ и "прошивки" контроллеров и применяемых ПЗУ.

Вся необходимая дополнительная информация приведена на прилагаемом к книге диске.

Данная книга предназначена для специалистов, а также для подготовленных и начинающих радиолюбителей.

СОДЕРЖАНИЕ

На прилагаемом диске приведены полноцветные фотографии всех описанных устройств и большое количество справочной информации.

СОДЕРЖАНИЕ

• существенно упрощается проектирование аппаратной части звукового тракта;

• многократно расширяются возможности по обработке звукового сигнала (перечень возможных регулировок для некоторых аудиопроцессоров содержит десятки пунктов);

• сервисные возможности по визуализации и управлению параметрами звуковоспроизводящей аппаратуры почти не ограничены.

В настоящее время существует огромное количество технической литературы практически по всем возможным направлениям. Однако, читая современные книги по электронике, я все время вспоминаю доперестроечные времена. Тогда, возможно, и не было такого изобилия специальной технической литературы, однако любая книга содержала в себе именно то, что и нужно. Ничего лишнего! Сегодняшняя техническая литература, к сожалению, далеко не всегда придерживается этого принципа. Современные толстые красиво иллюстрированные книжки по компьютерной и микропроцессорной тематике либо долго разжевывают очевидные вещи, и в этом легковесном потоке трудно отыскать рациональное зерно. Либо бросаются в другую крайность: начинают сыпать непонятными терминами, не объясняя их значения. В результате, большинство продаваемой в настоящее время литературы оказывается практически бесполезной.

Настоящая книга задумана как четкое и конкретное руководство. Она призвана максимально понятно ответить на вопрос: что такое микроконтроллеры и как самому научиться применять их на практике. При изложении материала широко используются конкретные примеры схем и программ.

Изучение вопроса начинается с самых азов: цифровой логики и теории цифрового сигнала. В книге отражены все этапы разработки микропроцессорных устройств. В качестве примера выбрано реальное микропроцессорное устройство: позиционер спутниковой антенны.

СОДЕРЖАНИЕ

Книга рассчитана на широкий круг читателей. Она будет полезна начинающим разработчикам электронных устройств, радиолюбителям и студентам технических ВУЗов.

СОДЕРЖАНИЕ

ПРИЛОЖЕНИЕ

В книге рассматриваются примеры проектирования некоторых периферийных узлов для широкораспространенного микроконтроллера АТ89С2051. Все приведенные в книге схемы — это практические схемы с номиналами, обозначениями выводов и советами по их применению.

Большинство схем взято из реальных конструкций, разработанных автором и проверенных в работе.

При разработке своих собственных конструкций читатель может использовать приведенные в книге схемы и программы, составляя из них свою собственную схему, как из элементов конструктора.

Книга предназначена для широкого круга читателей-радиолюбителей, как начинающих, так и более опытных, конструирующих устройства на микроконтроллерах. Может быть полезна студентам технических институтов и университетов.

СОДЕРЖАНИЕ

Имеется и практический раздел для радиолюбителей. Книга содержит описание нескольких практических схем, выполненных с применением данного микроконтроллера. Каждая схема снабжена подробным описанием и примером управляющей программы. Все программы приведены в двух вариантах: на языке Ассемблера и языке СИ. Имеется подробное описание как схем, так и всех программ, помещенных в книге.

Книга рассчитана на широкий круг читателей. Она будет полезна разработчикам электронных устройств, работникам ремонтных организаций, радиолюбителям и студентам технических ВУЗов.

СОДЕРЖАНИЕ

Режим сброса при совпадении (CTC) Режим Fast PWM (быстрый ШИМ) ШИМ, корректный по фазе (Phase Correct PWM) Регистр A управления таймера/счетчика 0 — TCCR0A Регистр B управления таймера/счетчика 0 — TCCR0B Счетный регистр таймера/счетчика 0 — TCNT Регистр маски таймера/счетчика 0 — TIMSK Описание принципа работы в трехпроводном режиме Регистр флагов таймера/счетчика 0 — TIFR Пример операции SPI для ведущего устройства Предварительные делители таймера/счетчика 0 и Пример операции SPI для ведомого устройства Внутренний источник тактового сигнала Схема обнаружения стартового условия Сброс предварительного делителя Альтернативное использование USI Внешний источник тактового сигнала Полудуплексная асинхронная передача данных Главный регистр управления Таймерами — GTCCR Регистр данных USI — USIDR 1.10. 16-разрядный таймер/счетчик (таймер/счетчик 1) Регистр управления USI — USICR Основные особенности Условные обозначения Источники тактового сигнала таймера/счетчика Модуль счета Модуль захвата Источники сигнала запуска в режиме захвата Схема подавления помех Использование модуля захвата Модуль совпадения Принудительное изменение сигнала на выходе совпадения Блокировка режима совпадения в момент записи регистра TCNT Использование модуля совпадения Модуль вывода сигнала совпадения Режимы работы 16-разрядного таймера/счетчика Режим Normal Режим сброса при совпадении (CTC) Режим Fast PWM Режим phase correct PWM Режим phase and frequency correct PWM Регистр A управления таймером/счетчиком — TCCR1A Регистр B управления таймером/счетчиком — TCCR1B Регистр C управления таймером/счетчиком– TCCR1C Счетный регистр таймера/счетчика 1 — TCNT1H и TCNT1L Регистр совпадения A — OCR1AH и OCR1AL Регистр совпадения B — OCR1BH и OCR1BL Регистр захвата — ICR1H и ICR1L Регистр маски прерываний таймера/счетчика — TIMSK Регистр флагов таймера/счетчика 1 — TIFR 1.11. USART Особенности Краткий обзор Совместимость режимов AVR USART и AVR UART Тактовый генератор Внутренняя генерация тактового сигнала генератор скорости передачи информации Режим удвоенной скорости (U2X) Внешний тактовый сигнал Синхронизация процесса передачи данных Форматы кадра Расчет значения бита четности Инициализация USART Передача данных — передатчик USART Посылка кадра данных длиной от 5 до 8 бит Посылка кадра данных длиной 9 бит Флаги и прерывания передатчика Особенности программы Подпрограмма формирования задержки Программа на языке СИ Описание программы (листинг 2.18) 2.2. Кодовый замок Алгоритм Схема Программа на Ассемблере Описание программы (листинг 2.19) Сводная таблица команд Ассемблера микроконтроллеров AVR Процедура записи ключевой комбинации в EEPROM Программа на языке СИ Описанию микроконтроллера посвящена первая глава. Глава является авторским переводом фирменной документации (Datasheet) на микроконтроллер типа ATiny2313. Подробно описываются все регистры микроконтроллера, их свойства, назначение и приемы работы. Описываются все встроенные системы (таймеры, каналы ввода/вывода, память, система прерываний и т. п.). Кроме того, даны советы по правильному применению и хитрости, позволяющие оптимизировать потребляемую энергию, быстродействие и другие параметры.

Во второй главе приведено несколько конкретных примеров применения микроконтроллера. Это несколько практических схем с подробным описанием и примером программ. Причем каждая программа написана в двух вариантах: на Ассемблере и на языке СИ.

Все схемы и каждая из программ снабжены подробным описанием. В качестве примеров используются авторские разработки (музыкальная шкатулка и кодовый дверной замок).

Издательство надеется, что настоящая книга будут полезна широкому кругу начинающих конструкторов электронной техники, радиолюбителей и студентов технических вузов.

Данная книга представляет собой практическое пособие по разработке электронных схем с применением микроконтроллеров и управляющих программ к ним. Основа книги - это ряд практических примеров, которые от простого к сложному раскрывают принципы построения схем и написания программ для микроконтроллеров. Специально разработанные примеры вводят читателя в мир программирования с самых азов, пройти по всем этапам усложнения задачи и заканчиваются описанием нескольких интересных конструкций имеющих определенную практическую ценность.

После урока по программированию и схемотехники читатель получает подробные сведения о том, как происходит написание трансляция и отладка программ, познакомится с программными средствами, облегчающими редактирование и отладку программ. В заключении вы познакомитесь с принципами построения программаторов для прошивки оттранслированных программ в микросхему микроконтроллера, рассмотрите конкретную схему программатора и научитесь работать с программой, управляющей этим программатором.

Книга рассчитана на широкий круг читателей. Она будет полезна разработчикам электронных устройств, радиолюбителям и студентам технических ВУЗов.

СОДЕРЖАНИЕ

ПРИЛОЖЕНИЕ

Главная панель программы «AVR Studio»

2.1.3. Создание проекта 2.1.4. Трансляция программы Ошибки алгоритма и его реализации Этапы процесса отладки Применение точек останова Просмотр и изменение содержимого введенных переменных 2.1.6. Исправление ошибок Самоучитель раскрывает секреты микропроцессорной техники, затрагивает основы цифровой логики, принципы программирования. Написан простым, понятным языком, снабжен схемами, иллюстрациями и практическими примерами.

После популярной теоретической части автор переходит к практике реализации устройств на микроконтроллерах. В качестве примера используются микроконтроллеры AVR фирмы Atmel.

Рассматриваются их принципы построения и особенности архитектуры. После описания микросхем в книге дается несколько практических уроков по их применению. В них на примерах читатель пошагово учится как способам построения электронных схем с применением микроконтроллеров, так и приемам программирования.

Одновременно идет изучение языков программирования. Все программные примеры даны на Ассемблере и СИ. Самоучитель будет полезен начинающим разработчикам электронных устройств, радиолюбителям и студентам технических ВУЗов.

Книга сопровождается CD. Состав информации CD рассмотрен на обложке книги.

СОДЕРЖАНИЕ

Самоучитель раскрывает секреты микропроцессорной техники, затрагивает основы цифровой логики, принципы программирования. Написан простым, понятным языком, снабжен схемами, иллюстрациями и практическими примерами.

После популярной теоретической части автор переходит к практике реализации устройств на микроконтроллерах. В качестве примера используются микроконтроллеры AVR фирмы Atmel.

Рассматриваются их принципы построения и особенности архитектуры. После описания микросхем в книге дается ряд практических уроков по их применению. В них на примерах читатель пошагово учится как способам построения электронных схем с применением микроконтроллеров, так и приемам программирования.

Одновременно с разбором примеров идет изучение языков программирования. Все программные примеры даны сначала на Ассемблере, а затем на СИ.

Самоучитель будет полезен начинающим разработчикам электронных устройств, радиолюбителям и студентам технических ВУЗов.

СОДЕРЖАНИЕ

5.1.3. Создание проекта 5.1.4. Трансляция программы Формат HEX-файла Процедура трансляции 5.1.5. Отладка программы Ошибки алгоритма и его реализации Сброс при снижении напряжения питания Просмотр и изменение содержимого введенных переменных 5.1.6. Исправление ошибок 5.1.7. Создание проектов на языке СИ 5.2. Система программирования Code Vision AVR 5.2.1. Общие сведения 5.2.2. Интерфейс системы Code Vision AVR Окно номер Создание проекта без использования мастера Отладка программы 5.3. Программаторы 5.3.1. Общие сведения 5.3.2. Схема программатора Универсальные и специализированные программаторы Разрешение цифрового ввода и режимы Способ подключения программатора к компьютеру низкого потребления (режимы сна) Внутрисхемное программирование Дополнительные функции линий порта ввода-вывода 5.3.3. Программа управления программатором Альтернативные функции порта B Знакомство с программой PonyProg Алгоритм действий Программирование микросхем Режимы работы программатора Глава 6. Микроконтроллер ATiny2313/V фирмы ATMEL 6.1. Основные характеристики и возможности Назначение и режимы работы Основные характеристики Блок-схема микроконтроллера Особенности микросхемы ATtiny Описание выводов 6.2. AVR — центральное ядро процессора Краткая характеристика архитектуры АЛУ — арифметико-логическое устройство Регистр статуса Файл регистров общего назначения X-регистр, Y-регистр и Z-регистр Указатель стека Память ATtiny Системная перепрограммируемая Flash-память программ Память данных SRAM Память данных EEPROM Процесс чтения/записи EEPROM Регистр адреса EEPROM — EEAR Регистр данных EEPROM — EEDR Регистр управления EEPROM — EECR Атомарное программирование байта Раздельное программирование байта Стирание Запись Предотвращение ошибок при работе с EEPROM Регистры ввода—вывода Регистры ввода—вывода общего назначения Счетный регистр таймера/счетчика 0 — TCNT0 Выключение приемника Регистр совпадения (канал A) — OCR0A Освобождение буфера приемника Регистр совпадения (канал B) — OCR0B Асинхронный прием данных Регистр маски таймера/счетчика 0 — TIMSK Восстановление тактового сигнала в асинхронном режиме Регистр флагов таймера/счетчика 0 — TIFR Восстановление данных в асинхронном режиме Предварительные делители таймера/счетчика 0 и Допустимые отклонения в асинхронном режиме Внутренний источник тактового сигнала Регистр ввода—вывода USART — UDR Сброс предварительного делителя Регистр «A» статуса и управления USART — UCSRA Внешний источник тактового сигнала Регистр «B» статуса и управления USART — UCSRB Главный регистр управления Таймерами — GTCCR Регистр C статуса и управления USART — UCSRC 6.10. 16-разрядный таймер/счетчик (таймер/счетчик 1) UBRRH Основные особенности Условные обозначения Доступ к 16-разрядным регистрам Пример операции SPI для ведущего устройства Источники тактового сигнала таймера/счетчика Пример операции SPI для ведомого устройства Источники сигнала запуска в режиме захвата Альтернативное использование USI Принудительное изменение сигнала на выходе совпадения Регистр управления USI — USICR Блокировка режима совпадения в момент записи регистра Использование модуля совпадения Модуль вывода сигнала совпадения Режимы работы 16-разрядного таймера/счетчика Режим Normal Режим сброса при совпадении (CTC) Режим Fast PWM Режим phase correct PWM Режим phase and frequency correct PWM Регистр A управления таймером/счетчиком — TCCR1A Регистр B управления таймером/счетчиком — TCCR1B Регистр C управления таймером/счетчиком– TCCR1C Счетный регистр таймера/счетчика 1 — TCNT1H и TCNT1L Регистр совпадения A — OCR1AH и OCR1AL Регистр совпадения B — OCR1BH и OCR1BL Регистр захвата — ICR1H и ICR1L Регистр маски прерываний таймера/счетчика — TIMSK Регистр флагов таймера/счетчика 1 — TIFR 6.11. USART Особенности Краткий обзор Совместимость режимов AVR USART и AVR UART Тактовый генератор Внутренняя генерация тактового сигнала — генератор скорости передачи информации Режим удвоенной скорости (U2X) Внешний тактовый сигнал Синхронизация процесса передачи данных Форматы кадра Расчет значения бита четности Инициализация USART Передача данных — передатчик USART Посылка кадра данных длиной от 5 до 8 бит Посылка кадра данных длиной 9 бит Флаги и прерывания передатчика Генератор сигнала четности Отключение передатчика Прием данных — приемник USART Прием кадра данных длиной от 5 до 8 битов

ПРИЛОЖЕНИЯ

Познав основы цифровой логики, поймете, как работают более сложные элементы цифровой техники. Затем освоите основы микропроцессорной техники, поймете, как работает микропроцессор и микроконтроллер. Узнаете подробности внутреннего устройства, архитектуру и возможности семейства микроконтроллеров AVR, освоите основы схемотехники и конструирования микроэлектронных устройств. Научитесь ставить задачу на разработку устройства и выбирать стратегию ее решения.

Изучите сразу два языка программирования для микроконтроллеров (язык Ассемблера и язык СИ), научитесь транслировать, отлаживать программы, прошивать их в память микроконтроллера.

Теперь вы уже самостоятельно сможете разработать собственное микроконтроллерное устройство.

Видеокурс на CD проиллюстрирует и позволит закрепить материал основного курса. На том же диске вы найдете всю необходимую для обучения информацию (инсталляционные пакеты программ, справочные материалы, обучающие примеры).

Книга предназначена для широкого круга читателей.

СОДЕРЖАНИЕ