Аппаратные средства микроконтроллеров серии PIC

5.2.10. Модуль таймера и регистр таймера

Структура модуля таймера /счетчика TIMER0 и его взаимосвязь с регистрами   TMR0 и OPTION показаны на рис. 5.12. TIMER0 является программируемым модулем и содержит следующие компоненты:

• 8-разрядный таймер /счетчик TMR0 с возможностью чтения и записи как регистр ;
• 8-разрядный программно управляемый предварительный делитель (предделитель);
• мультиплексор входного сигнала для выбора внутреннего или внешнего тактового сигнала;
• схему выбора фронта внешнего тактового сигнала;
• формирователь запроса прерывания по переполнению регистра   TMR0 с FFh до 00h.

Режим таймера выбирается путем сбрасывания в ноль бита T0CS   регистра   OPTION <5>. В режиме таймера   TMR0 инкрементируется каждый командный цикл (без пределителя). После записи информации в TMR0 инкрементирование его начнется после двух командных циклов. Это происходит со всеми командами, которые производят запись или чтение-модификацию-запись TMR0 (например, MOVF TMR0, CLRF TMR0 ). Избежать этого можно при помощи записи в TMR0 скорректированного значения. Если TMR0 нужно проверить на равенство нулю без останова счета, следует использовать инструкцию MOVF TMR0,W.

Режим счетчика выбирается путем установки в единицу бита T0CS   регистра   OPTION<5>. В этом режиме регистр   TMR0 будет инкрементироваться либо нарастающим, либо спадающим фронтом на выводе RA4/T0CKI от внешних событий. Направление фронта определяется управляющим битом T0SE в регистре   OPTION<4>. При T0SE = 0 будет выбран нарастающий фронт.

Предделитель может использоваться или совместно с TMR0, или со сторожевым (Watchdog) таймером. Вариант подключения делителя контролируется битом PSA регистра   OPTION<3>. При PSA=0 делитель будет подсоединен к TMR0. Содержимое делителя программе недоступно. Коэффициент деления пределителя программируется битами PS2…PS0   регистра   OPTION<2:0>.

Рис. 5.12. Структурная схема таймера/счетчика TMR0.

Прерывание по TMR0 вырабатывается тогда, когда происходит переполнение регистра   таймера /счетчика при переходе от FFh к 00h. Тогда устанавливается бит запроса T0IF в регистре   INTCON<2>. Данное прерывание можно замаскировать битом T0IE в регистре   INTCON<5>. Бит запроса T0IF должен быть сброшен программно при обработке прерывания. Прерывание по TMR0 не может вывести процессор из режима SLEEP потому, что таймер в этом режиме не функционирует.

При PSA=1 делитель будет подсоединен к сторожевому таймеру как постделитель (делитель на выходе). Возможные варианты использования пределителя показаны на рис. 5.13.

При использовании пределителя совместно с TMR0, все команды, изменяющие содержимое TMR0, обнуляют предделитель. Если предделитель используется совместно с WDT, команда CLRWDT обнуляет содержимое пределителя вместе с WDT.

При использовании модуля TIMER0 в режиме счетчика внешних событий необходимо учитывать то, что внешний тактовый сигнал синхронизируется внутренней частотой Fosc. Это приводит к появлению задержки во времени фактического инкрементирования содержимого TMR0.

Синхронизация происходит по окончании 2-го и 4-го тактов работы МК, поэтому, если предделитель не используется, то для фиксации входного события необходимо, чтобы длительности высокого и низкого состояний сигнала на входе RA4/T0CKI были бы не менее 2 периодов тактовой частоты Tosc плюс некоторая задержка ( ~ 20 нс).

Если модуль TIMER0 используется совместно с пределителем, то частота входного сигнала делится асинхронным счетчиком так, что сигнал на выходе пределителя становится симметричным. При этом необходимо, чтобы длительности высокого и низкого уровней сигнала на входе RA4/T0CKI были бы не менее 10 нс. Синхронизация сигнала происходит на выходе пределителя, поэтому существует небольшая задержка между фронтом внешнего сигнала и временем фактического инкремента таймера /счетчика. Эта задержка находится в диапазоне от 3 до 7 периодов колебаний тактового генератора. Таким образом, измерение интервала между событиями будет выполнено с точностью .

Рис. 5.13. Структура и возможные варианты использования пределителя.

5.2.11. Память данных в РПЗУ (EEPROM)

Микроконтроллеры подгруппы PIC16F8X имеют энергонезависимую память данных 64х8 EEPROM бит, которая допускает запись и чтение во время нормальной работы (во всем диапазоне питающих напряжений). Эта память не принадлежит области регистровой памяти ОЗУ. Доступ к ней осуществляется посредством косвенной адресации через регистры специальных функций: EEDATA <08h>, который содержит 8-битовые данные для чтения/записи и EEADR <09h>, включающий адрес ячейки, к которой идет обращение. Для управления процессом чтения/записи используются два регистра: EECON1 <88h> и EECON2 <89h>.

При записи байта автоматически стирается предыдущее значение, и записываются новые данные (стирание перед записью). Все эти операции производит встроенный автомат записи EEPROM. Содержимое ячеек этой памяти при выключении питания сохраняется.

Регистр   EEADR может адресовать до 256 байт данных EEPROM. В МК подгруппы PIC16F8X используются только первые 64 байта, адресуемые шестью младшими битами EEADR<5:0>. Однако старшие два бита также декодируются. Поэтому эти два бита должны быть установлены в ‘0’, чтобы адрес попал в доступные 64 бита адресного пространства.

Назначение бит регистра   EECON1 приведено в табл. 5.6.

Регистр   EECON2 не является физическим регистром. Он используется исключительно при организации записи данных в EEPROM. Чтение регистра   EECON2 дает нули.

При считывании данных из памяти EEPROM необходимо записать нужный адрес в EEADR   регистр и затем установить бит RD EECON1<0> в единицу. Данные появятся в следующем командном цикле в регистре   EEDATA и могут быть прочитаны. Данные в регистре   EEDATA фиксируются.

При записи в память EEPROM необходимо сначала записать адрес в EEADR- регистр и данные в EEDATA - регистр. Затем следует выполнить специальную последовательность команд, производящую непосредственную запись:

movlw 55h
movwf EECON2 
movlw AAh 
movwf EECON2 
bsf EECON1,WR;установить WR бит, начать запись

Во время выполнения этого участка программы все прерывания должны быть запрещены, для точного выполнения временной диаграммы. Время записи – примерно 10 мс. Фактическое время записи может изменяться в зависимости от напряжения, температуры и индивидуальных свойств кристалла. В конце записи бит WR автоматически обнуляется, а флаг завершения записи EEIF, он же запрос на прерывание, устанавливается.

Для предотвращения случайных записей в память данных предусмотрен специальный бит WREN в регистре   EECON1. Рекомендуется держать бит WREN выключенным, кроме тех случаев, когда нужно обновить память данных. Более того, кодовые сегменты, которые устанавливают бит WREN, и те, которые выполняют запись, следует хранить на различных адресах, чтобы избежать случайного выполнения их обоих при сбое программы.

5.2.12. Организация прерываний

МК подгруппы PIC16F8X имеют четыре источника прерываний:

• внешнее прерывание с вывода RB0/INT ;
• прерывание от переполнения счетчика/ таймера   TMR0 ;
• прерывание от изменения сигналов на линиях порта   RB<7:4> ;
• прерывание по окончании записи данных в EEPROM.

Все прерывания имеют один и тот же вектор/адрес – 0004h. Однако в управляющем регистре   прерываний   INTCON соответствующим битом-признаком записывается, от какого именно источника поступил запрос прерывания. Исключение составляет прерывание по завершении записи в EEPROM, признак которого находится в регистре   EECON1.

Бит общего разрешения/запрещения прерывания   GIE ( INTCON <7> ) разрешает (если = 1) все индивидуально незамаскированные прерывания или запрещает их (если = 0). Каждое прерывание в отдельности может быть дополнительно разрешено/запрещено установкой/сбросом соответствующего бита в регистре   INTCON.

Бит GIE при сбросе обнуляется. Когда начинает обрабатываться прерывание, бит GIE обнуляется, чтобы запретить дальнейшие прерывания, адрес возврата посылается в стек, а в программный счетчик загружается адрес 0004h. Время реакции на прерывание для внешних событий, таких как прерывание от ножки INT или порта   B, составляет приблизительно пять циклов. Это на один цикл меньше, чем для внутренних событий, таких как прерывание по переполнению от таймера   TMR0. Время реакции всегда одинаковое.

В подпрограмме обработки прерывания источник прерывания может быть определен по соответствующему биту в регистре признаков. Этот флаг-признак должен быть программно сброшен внутри подпрограммы. Признаки запросов прерываний не зависят от соответствующих маскирующих битов и бита общего маскирования GIE.

Команда возврата из прерывания   RETFIE завершает прерывающую подпрограмму и устанавливает бит GIE, чтобы опять разрешить прерывания.

Логика прерываний контроллера изображена на рис. 5.14.

Рис. 5.14. Логика прерываний микроконтроллера.

Внешнее прерывание на ножке RB0/INT осуществляется по фронту: либо по нарастающему (если в регистре   OPTION бит INTEDG=1 ), либо по спадающему (если INTEDG=0 ). Когда фронт обнаруживается на ножке INT, бит запроса INTF устанавливается в единицу ( INTCON <1> ). Это прерывание может быть замаскировано сбросом управляющего бита INTE в ноль ( INTCON <4> ). Бит запроса INTF необходимо очистить прерывающей программой перед тем, как опять разрешить это прерывание. Прерывание   INT может вывести процессор из режима SLEEP, если перед входом в этот режим бит INTE был установлен в единицу. Состояние бита GIE также определяет, будет ли процессор переходить на подпрограмму прерывания после выхода из режима SLEEP.

Переполнение счетчика TMR0 ( FFh->00h ) устанавливает в единицу бит запроса T0IF ( INTCON<2> ). Это прерывание может быть разрешено/запрещено установкой/сбросом бита маски T0IE ( INTCON<5> ). Сброс запроса T0IF – дело программы обработки.

Любое изменение сигнала на одном из четырех входов порта   RB<7:4> устанавливает в единицу бит RBIF ( INTCON<0> ). Это прерывание может быть разрешено/запрещено установкой/сбросом бита маски RBIE ( INTCON<3> ). Сброс запроса RBIF – дело программы обработки.

Признак запроса прерывания по завершении записи в EEPROM, EEIF ( EECON1<4> ) устанавливается в единицу по окончании автоматической записи данных в EEPROM. Это прерывание может быть замаскировано сбросом бита EEIE ( INTCON<6> ). Сброс запроса EEIF – дело программы обработки.