Реферат: Ответы к Экзамену по Микропроцессорным Системам (микроконтроллеры микрокопроцессоры)
Виды ЦАП
Существуют последовательные и параллельные ЦАП. Последовательные –- используются в микропроцессорных системах, если не требуется высокое быстродействие. Среди параллельных - наиболее просты
ЦАП с суммированием весовых токов
Большинство схем параллельных ЦАП основано на суммировании токов, сила каждого из которых пропорциональна весу цифрового двоичного разряда, причем должны суммироваться только токи разрядов, значения которых равны 1. Пусть, например, требуется преобразовать двоичный четырехразрядный код в аналоговый сигнал тока. У четвертого, старшего значащего разряда (СЗР) вес будет равен 23=8, у третьего разряда - 22=4, у второго - 21=2 и у младшего (МЗР) - 20=1. Если вес МЗР IМЗР=1 мА, то IСЗР=8 мА, а максимальный выходной ток преобразователя Iвых.макс=15 мА и соответствует коду 11112. Понятно, что коду 10012, например, будет соответствовать Iвых=9 мА и т.д. Следовательно, требуется построить схему, обеспечивающую генерацию и коммутацию по заданным законам точных весовых токов. Простейшая схема, реализующая указанный принцип, приведена на рис. 3.
Сопротивления резисторов выбирают так, чтобы при замкнутых ключах через них протекал ток, соответствующий весу разряда. Ключ должен быть замкнут тогда, когда соответствующий ему бит входного слова равен единице. Выходной ток определяется соотношением
При высокой разрядности ЦАП токозадающие резисторы должны быть согласованы с высокой точностью. Наиболее жесткие требования по точности предъявляются к резисторам старших разрядов, поскольку разброс токов в них не должен превышать тока младшего разряда. Поэтому разброс сопротивления в k-м разряде должен быть меньше, чем
R / R=2-k.
Из этого условия следует, что разброс сопротивления резистора, например, в четвертом разряде не должен превышать 3%, а в 10-м разряде - 0,05% и т.д.
Рассмотренная схема при всей ее простоте обладает целым букетом недостатков. Во-первых, при различных входных кодах ток, потребляемый от источника опорного напряжения (ИОН), будет различным, а это повлияет на величину выходного напряжения ИОН. Во-вторых, значения сопротивлений весовых резисторов могут различаться в тысячи раз, а это делает весьма затруднительной реализацию этих резисторов в полупроводниковых ИМС. Кроме того, сопротивление резисторов старших разрядов в многоразрядных ЦАП может быть соизмеримым с сопротивлением замкнутого ключа, а это приведет к погрешности преобразования. В-третьих, в этой схеме к разомкнутым ключам прикладывается значительное напряжение, что усложняет их построение.
11. Система сброса.
Сброс- перевод МК в исходное состояние. При этом все регистры микропроц. Ядра устанавливаются во вполне определенные начальные состояния, и МК переходит к выполнения программы с фиксированного адреса начального адреса (обычно $00).
Источниками сброса могут являться различные воздействия: включение питания и кратковременные его изменения, сигналы формируемые аппаратно внутри МК, а также инструкции программы. В частности, инструкция безусловного перехода на адрес $00.
Источники сброса МК Atmega163:
- Сброс при включении питания. Происходит, если напряжение питания ядра ниже определенного порога (Vpot)
- Внешний сброс. Происходит при поступлении сигнала низкого уросня длительностью >500нс на внешний контакт Reset микросхемы
- Сброс сторожевым таймером.
- Сброс при кратковременном провале напряжения питания. Происходим, если напряжение питания контроллера в процессе работы опускается ниже определенного порога(Vbot).
По любой из этих причин Мк переходит к выполнению программы с адреса $00. В этой ячейке размещают инструкцию jmp с адресом программы инициализации.
Все сигналы сброса детектируются на кристалле специальными схемами.
- Схема сброса при включении питания (Power on reset circuit) контролирует напряжение питания Vcc и запускается при Vcc>Vpot. При Vcc=5V номинал Vpot=1.4V
- Схема сброса при кратковременном провале Vcc(Brown out reset circuit) сравнивает Vcc с Vbot. Уровень Vbot программируется битом Bodlevel из группы з группы fuse-битов. При Bodlevel=1 Vbot=2.7V, Bodlevel=0 Vbot=4
- Схема внешнего сброса (External reset circuit) управляется внешним сигналом низкого уровня #Reset
Сигналя с этих схем и с WDT фиксируются в регистре состояния MCUSR, объединяются по схеме «или» и устанавливают RS-триггер.
Источник сброса может быть установлен путем чтения регистра MCUSR (биты 0-3)
20 ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫЙ ВВОД-ВЫВОД
Интерфейс UART
Асинхронный последовательный интерфейс UART (Universal Asynchronous Receiver
Transmitter – универсальный асинхронный приемопередатчик) обеспечивает
полудуплексный режим обмена по трем линиям. В обмене всегда участвуют только два
устройства, одно из которых является передатчиком, второе – приемником.
В режиме асинхронной передачи каждое слово данных передается автономно и
передача может быть начата в любой момент времени.
Стандартный формат асинхронной передачи изображен на рис. 13.1.
Передача начинается со стартового (нулевого) бита. Затем передается от 5 до 8
бит данных. Передача заканчивается необязательным битом четного (или нечетного)
паритета и одним (полутора или двумя) единичными стоповыми битами. После этого в
любой момент времени может быть начат цикл передачи следующего слова.
Подразумевается, что приемник и передатчик работают на одной скорости,
измеряемой числом бит в секунду (бод). Внутренний генератор синхронизации приемника
запускается при обнаружении стартового бита. В идеальном случае эти импульсы
располагаются в середине битовых интервалов.
Формат асинхронной передачи позволяет выявлять возможные ошибки:
* если обнаружен стартовый бит и генератор синхронизации запущен, а по
первому импульсу синхронизации фиксируется уровень логической единице,
стартовый бит считается ложным;
* если по импульсам синхронизации, соответствующим стоп-битам, в
приемнике фиксируется логический нуль, сообщение считается ошибочным
(ошибка кадра);
* если контрольный бит не соответствует принятому соглашению о паритете,
фиксируется ошибка паритета.
Контроль формата позволяет обнаружить обрыв линии по отсутствию стоп-бита.
Для асинхронной передачи принят стандартный ряд скоростей: 50, 75, 110,150, 300,
600, 1200, 2400, 4800, 9600, 19200, 38400, 57600, 115200 бит/с.:
В простейшем случае асинхронный приемопередатчик имеет две сигнальные
линии:
TxD (Transmit Data)- выход,
При этом два устройства-приемопередатчика должны быть соединены между
собой тремя линями, или так называемым нуль-модемным кабелем (рис.13.2).
УПРАВЛЕНИЕ UART
Управление UART осуществляется через регистры ввода/вывода. В контроллере
ATmega163 для управления используется 5 регистров (рис. 13.3):
Регистр UDR (UART Data Register) – регистр данных UART
Регистр UСSRА (UART Control and Status Register A) -регистр А управления и
статуса UART
Регистр UCSRB (UART Control and Status Register B) - регистр В управления
и статуса UART
Регистры UBRRH1 и UBRR (UART Baud Rate registers) – регистры скорости
передачи.
Регистр данных UDR (UART Data Register) физически является двумя регистрами:
регистром передачи данных и регистром приема данных, использующими одни и те же
адреса $0C ($2C). При записи в регистр запись производится в регистр передачи данных
UART, при чтении происходит чтение содержимого регистра приема данных UART.
Скорость обмена данными в UART задается с помощью бод-генератора (Baud Rate
Generator). Он представляет собой делитель, генерирующий импульсы синхронизации с
BAUD = частота в бодах (бит/сек),
CK = частота кварцевого генератора,
UBRR = содержимое 12-битного регистра UBRR (UART Baud Rate register).
Физически 12-битный регистр UBRR размещается в двух 8-битных регистрах.
Младшие 8 бит в регистре UBRR, старшие 4 бита – в регистре UBRRH1 (рис. 13.3).
При использовании стандартных кварцевых резонаторов, наиболее часто
используемые скорости передачи в бодах могут быть получены установками UBRR,
представленными в таблице 13.1. При установках UBRR, указанных в таблице, реальные
скорости в бодах будут иметь отличия менее 2% от стандартных скоростей.
Таблица 13.1.
Установки UBRR при стандартных частотах синхронизации
Фактически, для регулирования скорости передачи UART достаточно только одного
регистра UDDR. В регистр UDDRH1 во всех рассмотренных случаях записывается
константа $00.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14
