Микропроцессорные системы - Александров Е.К.
ISBN 5-7325-0516-4
Скачать (прямая ссылка):
которая зависит от особенностей выполнения программного обеспечения МП
системы. Так, если рассматриваемых каналов измерения несколько, и
изменение сигналов на входах PTxi произошло одновременно, то в первом из
обслуженных по прерыванию каналов ошибка будет минимальной, а в последнем
- максимальной. Эта максимальная ошибка может составить несколько
десятков микросекунд, поэтому рассмотренный метод не может быть
использован для изменения временных интервалов микросекундного диапазона.
В противном случае точность измерения будет недостаточной. Н1аряду с
задачей измерения временного интервала может возникнуть необходимость
одновременного формирования времяимпульсных сигналов по нескольким
каналам. Тогда желательно, чтобы МК имел в своем составе несколько
таймеров. Увеличение числа модулей таймеров, интегрированных на кристалл
МК, является объективной тенденцией совершенствования структуры
современных МК.
Рис. 4.8. Измерение временного интервала с использованием "классического"
таймера
302
СТРУКТУРА СОВРЕМЕННЫХ 8-РАЗРЯДНЫХ МИКРОКОНТРОЛЛЕРОВ
Рассмотренный "классический" модуль таймера наиболее часто используется в
МК с архитектурой MSC-51. Однако даже в составе основателя семейства МК
8051 АН он претерпел некоторые усовершенствования:
• дополнительная логика счетного входа позволяет тактовым импульсам
поступать на вход счетчика, если уровень сигнала на одной из линий ввода
равен 1; это повышает точность измерения временного интервала, так как
интервалы t, и t2 теперь не являются составляющими погрешности измерения;
• реализован режим перезагрузки счетчика произвольным кодом в момент
переполнения; это позволяет формировать метки реального времени с
периодом, отличным от периода полного коэффициента счета, равного 216.
Более подробно режимы работы таймера МК 8051 АН рассмотрены в п. 4.2.6.
Главный недостаток модуля "классического" таймера - невозможность
одновременного обслуживания (измерения или формирования импульсного
сигнала) сразу в нескольких каналах. Совершенствование структуры
подсистемы реального времени 8-разрядных МК ведется по двум направлениям:
1) простое увеличение числа модулей таймеров; этот путь характерен для
части МК компаний "Pfilips" и "Atmel" со структурой MSC-51, для МК
компаний "Mitsubishi" и "Hitachi".
2) модификация структуры модуля таймера, при которой увеличение числа
каналов достигается не увеличением числа счетчиков, а введением
дополнительных аппаратных средств входного захвата и выходного сравнения;
Такой путь характерен для 8-разрядных МК "Motorola", "Microchip",
"Pfilips", "Infineon", более поздних моделей семейства MCS-51 Intel.
Типовая структура усовершенствованного модуля таймера представлена на
рис. 4.9 и 4.11. Счетчик таймера дополнен аппаратными средствами входного
захвата и выходного сравнения. Эти средства принято называть каналом
входного захвата 1C (Input Capture) и выходного сравнения ОС (Output
Compare).
Принцип действия канала входного захвата поясняет рис. 4.9. Схема
детектора события "наблюдает" за уровнем напряжения на одном их входов
МК. Обычно это одна из линий порта ввода/вывода. При изменении уровня
логического сигнала на входе детектора с "0" на "1" или наоборот
вырабатывается строб записи, и текущее состояние счетчика таймера
записывается в 16-разрядный регистр данных TIC канала захвата. Описанное
действие в микропроцессорной технике называют событием захвата.
Предусмотрены три типа изменения сигнала на входе детектора, которые
воспринимаются как событие захвата:
1) изменение логического уровня с 0 на 1 (нарастающий фронт сигнала);
2) изменение логического уровня с 1 на 0 (падающий фронт сигнала);
3) любое изменение логического уровня сигнала.
Выбор типа события захвата устанавливается в процессе инициализации
модуля таймера и может многократно изменяться по ходу выполнения
программы. Каждое событие захвата отмечается установкой в "1" триггера
TFIC. Состояние триггера может быть считано программно, а если прерывания
по событию захвата разрешены, то генерируется запрос на прерывание.
Временные диаграммы рис. 4.10 поясняют процесс изменения временного
интервала с использованием режима входного захвата. Первоначально
детектор события инициализируется на контроль за нарастающим фронтом
сигнала на линии РТх1. При изменении уровня сигнала с "0" на "1" код
счетчика К, копируется в регистр канала захвата TIC. Триггер TFIC
устанавливается в "1", одновременно формируется запрос на прерывание:
таймер "сообщает" МК о том, что измеряемый интервал начался. С задержкой
времени t, по отношению к моменту появления запроса на прерывание МК
считывает код
303
8-РАЗРЯДНЫЕ МИКРОКОНТРОЛЛЕРЫ
f BUS .
Делитель
частоты
Счетчик таймера
Управление
коэффициентом
деления
Пуск/Останов
РТх1
С
вход
Формирователь
уровня
' +1 ст TL
ТН
RD
WR >?,Ь
H/L
Регистр выходного сравнения TIC
J- ~L SL
Выбор типа события
Сброс триггера входного захвата
