СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 1. Однокристальные микроконтроллеры семейства Z8 1.1. Описание семейства Z8 1.2. Архитектура микроконтроллеров Z8 1.2.1. Структурная схема микроконтроллеров 1.2.2. Адресное пространство микроконтроллеров 1.2.2.1. Адресное пространство регистрового файла 1.2.2.2. Адресное пространство памяти 1.2.2.3. Стек 1.2.3. Синхронизация 1.2.4. Сброс и сторожевой таймер 1.2.5. Порты ввода/вывода 1.2.6. Таймеры/счетчики 1.2.7. Прерывания 1.3. Система команд микроконтроллеров Z8 1.3.1. Способы адресации операндов 1.3.2. Флаги процессора 1.3.2.1. Флаг переноса C (Carry Flag) 1.3.2.2. Флаг нуля Z (Zero Flag) 1.3.2.3. Флаг знака S (Sign Flag) 1.3.2.4. Флаг переполнения V (Overflow Flag) 1.3.2.5. Флаг десятичной коррекции D (Decimal Adjust Flag) 1.3.2.6. Флаг полупереноса H (Half Carry Flag) 1.3.3. Набор команд 1.3.3.1. Описание системы команд 1.3.3.2. Условия ветвления программы 1.4. Конструктивное исполнение микроконтроллеров Z8 ЗАКЛЮЧЕНИЕ ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ

Устройства передачи и обработки информации являются теми "кирпичами", из которых строятся сложные информационно-управляющие системы, такие как, например, цифровые сети связи с интеграцией служб -ISDN [1]. Проектирование таких устройств представляет сложную техническую задачу, поскольку к ним предъявляется ряд серьезных технических требований в части:

- сложных протоколов обмена данными;

- высоких скоростей передачи;

- сложных алгоритмов обработки;

- высокой точности;

- аналого-цифровых функций;

- надежности и достоверности;

- устойчивости к воздействию дестабилизирующих факторов;

- конструктивных параметров (габаритные размеры, масса);

- энергопотребления.

Решающую роль на технические характеристики устройств передачи и обработки информации оказывает используемая элементная база. Наиболее подходящая элементная база для построения таких устройств -это однокристальные микроконтроллеры (МК). Такие приборы поставляются на мировой рынок всеми ведущими производителями микропроцессоров: Intel, Motorola, Texas Instruments, Microchip Technology, Zilog и др. Особый интерес для рассматриваемого класса устройств представляют малогабаритные МК с микромощным потреблением. Среди них можно выделить МК PIC 16CXX фирмы Microchip Technology [2] и Z8 фирмы Zilog [3,4]. Если PIC-контроллеры относятся к процессорам с так называемой сокращенной системой команд (Reduced Instruction Set Command -RISC), то Z8 -это процессоры с комплексной системой команд (Complex Instruction Set Command -CISC). Преимуществом последних является более высокий уровень команд, что делает программный код более эффективным в смысле времени выполнения и объема занимаемой памяти и упрощает программирование на языке ассемблера. Это позволяет рекомендовать MK семейства Z8 для использования в практике проектирования устройств передачи и обработки информации.

В настоящем пособии подробно рассмотрены вопросы архитектурного построения и программирования МК семейства Z8, а также примеры проектирования устройств передачи и обработки информации на базе этих МК.

1. Однокристальные микроконтроллеры семейства Z8

1.1. Описание семейства Z8

Среди новейших моделей МК семейства Z8 следует выделить ряд малопотребляющих МК, выполненных по КМОП технологии, основные параметры которых приведены в табл.1.1. Обозначение МК состоит из префикса фирмы -Z, номера семейства -86, литеры исполнения и номера модели.

Таблица 1.1

Малопотребляющие микроконтроллеры семейства Z8

Примечание: х - литера исполнения, С, Е или L.

* - имеется возможность подключения внешних ПЗУ и ОЗУ объемом по 60К байт.

МК, в обозначение которых входит литера "C", имеют ПЗУ с масочным программированием. Литера "E" в обозначении указывает на вариант с однократно электрически программируемым ПЗУ. Литера "L" соответствует вариантам с масочным ПЗУ и пониженным напряжением питания. Первые используют для выпуска серийных изделий (5000 и более штук), вторые -для опытных, единичных и мелкосерийных изделий, третьи -для серийных устройств с автономным питанием от пары сухих гальванических элементов или аккумуляторов.

Фирма-изготовитель поставляет специальное недорогое оборудование в виде аппаратно-программных кросс-средств, ориентированных на ПЭВМ IBM PC, для разработки изделий на базе МК, куда входит и программатор для однократно программируемых МК ( например, внутрисхемный эмулятор -программатор Z86CCP01ZEM с программным обеспечением ).

Все МК [4,5] имеют 5 -6-и уровневый контроллер прерываний, один или два таймера/счетчика и два аналоговых компаратора. Последние позволяют решать вопросы сравнения уровней напряжения, детектирования короткозамкнутого состояния датчиков, аналого-цифрового преобразования без использования дополнительных компонентов. Кроме того, модель 06 имеет встроенный последовательный интерфейс.

Линии ввода/вывода МК обеспечивают совместимость с КМОП -уровнями. Выходные усилители под управлением программного обеспечения могут конфигурироваться как двухтактные или с открытым стоком. Кроме того, для исключения резкого возрастания тока, потребляемого входными КМОП ключами при отсутствии источника входного уровня, все цифровые входы снабжены автофиксаторами уровня (Auto Latch). В последних версиях МК автофиксаторы могут отключаться, что повышает совместимость входов ( особенно для аналоговых линий).