Рефераты. Организация обмена информацией между микроконтроллером семейства MCS-51 фирмы Intel и персональным компьютером

Организация обмена информацией между микроконтроллером семейства MCS-51 фирмы Intel и персональным компьютером


ANOT?CIJA

?aj? darb? tiek apl?kota inform?cijas apmai?as organiz?cija starp person?lo datoru un firmai Intel MCS-51 mikrokontrolieri. Darb? tiek uzr?d?ti mikrokontroliera programmas algoritmi un t? ar? struktur?l?s piesl?gumu sh?mas pie person?lo datoru portam.

Darba apjoms 47 lappuses.

АННОТАЦИЯ

В данной работе рассматривается организация обмена информацией между персональным компьютером и микроконтроллером семейства MCS-51 фирмы Intel.
В работе представлены алгоритмы программного обеспечения микроконтроллера, а также структурные схемы подключения микроконтроллера к портам персонального компьютера.

Объем работы 47 страниц.

ANNOTATION

In given document is considered organization of information exchange between the personal computer and family MCS-51 Company Intel microcontroller. There is presented the algorithms of microcontroller software, as well as structured schemes of connecting a microcontroller to ports of the personal computer.

Volumes of work 47 pages.

СОДЕРЖАНИЕ

стр.

ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ 7

ВВЕДЕНИЕ 8

1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА 9

1.1 Постановка глобальных задач 13

1.2 Анализ предыдущей работы 13

1.2.1 Положительные стороны 13

1.2.2 Отрицательные стороны 14

1.3 Постановка задачи 15

2. РАЗРАБОТКА ВОПРОСОВ АППАРАТНОГО И ПРОГРАММНОГО СОПРЯЖЕНИЯ 18

2.1 Аппаратное сопряжение ПК и микроконтроллера 18

2.1.1 Скорость приема/передачи 19

2.1.2 Разработка формата принимаемых и передаваемых данных 19

2.1.3 Разработка схемы подключения микроконтроллера 20

2.1.4 Выбор источника питания 21

2.2 Подключение внешней памяти программ 21

2.3 Программное сопряжение микроконтроллера и ПК 23

2.3.1 Начальная установка MCS-51 23

2.3.2 Программное обеспечение организации обмена информацией между

МК и ПК 23

2.3.2.1 Программа «Монитор» 23

2.3.2.2 Подпрограмма запуска программы пользователя в режиме реального времени 26

2.3.2.3 Подпрограмма запуска программы пользователя в пошаговом режиме 28

2.3.2.4 Подпрограмма записи программы пользователя в память программ микроконтроллера. 34

2.3.2.5 Подпрограмма записи информации в программно – доступные узлы микроконтроллера 36

2.3.2.6 Подпрограмма чтения из памяти программ микроконтроллера

37

2.3.2.7 Подпрограмма чтения информации программно – доступных узлов микроконтроллера 38

2.3.2.8 Подпрограмма выдачи ошибки в ПК 39

2.3.2.9 Подпрограмма выдачи одного байта информации 39

2.3.2.10 Подпрограмма приема одного байта информации. 41

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАНОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 45

ПРИЛОЖЕНИЯ 46

ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ

БИС - большая интегральная схема

МК - микроконтроллер

ОЗУ - оперативное запоминающее устройство

ПЗУ - постоянное запоминающее устройство

ПК - персональный компьютер

УАПП - универсальный асинхронный приемопередатчик

ЭВМ - электронная вычислительная машина

ВВЕДЕНИЕ

Развитие микроэлектроники и широкое применение ее изделий в промышленном производстве, в устройствах и системах управления самыми разнообразными объектами и процессами является в настоящее время одним из основных направлений научно-технического прогресса.

Использование микроконтроллеров в изделиях не только приводит к повышению технико-экономических показателей (стоимости, надежности, потребляемой мощности, габаритных размеров), но и позволяет сократить время разработки изделий и делает их модифицируемыми, адаптивными. Использование микроконтроллеров в системах управления обеспечивает достижение высоких показателей эффективности при низкой стоимости.

Микроконтроллеры представляют собой эффективное средство автоматизации разнообразных объектов и процессов.

Все это определяет необходимость изучения микропроцессорных систем. В настоящее время в РАУ имеются учебные методические комплексы УМК ВЭФ, базирующиеся на микропроцессоре I8080, позволяющие получить знания в программировании микропроцессоров. К сожалению, на кафедре нет лабораторной установки, позволяющей получить практические навыки в программировании микроконтроллеров.

Необходимо создание новой лабораторной базы, использующей на наиболее распространенные микроконтроллеры. Такими микроконтроллерами могут послужить микроконтроллеры семейства MCS-51 фирмы Intel.

Такие лабораторные установки могут использоваться не только как учебно-методическое пособие при изучении курса микропроцессоров, но и как устройства управления другими учебно-методическими комплексами, используемыми в других курсах.

Вышесказанное указывает на актуальность рассмотрения вопроса организации обмена информацией между персональным компьютером и микроконтроллером MCS-51 фирмы Intel.


1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА

В устройствах управления объектами (контроллерах) на основе МК аппаратурные средства и программное обеспечение существует в форме неделимого аппаратурно-программного комплекса. При проектировании контроллеров приходиться решать одну из самых сложных задач разработки, а именно задачу оптимального распределения функций контроллера между аппаратурными средствами и программным обеспечением. Решение этой задачи осложняется тем, что взаимосвязь и взаимовлияние аппаратурных средств и программного обеспечения в микропроцессорной технике претерпевают динамические изменения. Если в начале развития микропроцессорной техники определяющим было правило, в соответствии с которым аппаратурные средства обеспечивают производительность, а программное обеспечение – дешевизну изделия, то в настоящее время это правило нуждается в серьезной корректировке. Так как МК представляет собой стандартный массовый
(относительно недорогой) логический блок, конкретное назначение которого определяет пользователь с помощью программного обеспечения, то с ростом степени интеграции и, следовательно, функционально-логических возможностей
МК резко понижается стоимость изделия в пересчете на выполняемую функцию, что в конечном итоге и обеспечивает достижение высоких технико- экономических показателей изделий на МК. При этом затраты на разработку программного обеспечения изделия в 2 – 10 раз превышают затраты на приобретение и изготовление аппаратурных средств.

В настоящее время наибольшее распространение получил методологический прием, при котором весь цикл разработки контроллеров рассматривается как последовательность трех фаз проектирования:

1. анализа задачи и выбора (и/или разработки) аппаратурных средств контроллера;

2. разработка прикладного программного обеспечения;

3. комплексирования аппаратурных средств и программного обеспечения в прототипе контроллера и его отладки.

Фаза разработки программного обеспечения, т.е. фаза получения прикладных программ, в свою очередь, разбивается на два существенно различных этапа:

1. «от постановки задачи к исходной программе»;

2. «от исходной программы к объектному модулю».

Этап разработки «от исходной программы к объектному модулю» имеет целью получение машинных кодов прикладных программ, работающих в МК. Этот этап разработки прикладного программного обеспечения легко поддается формализации и поддержан всей мощью системного программного обеспечения МК, направленного на автоматизацию процесса получения прикладных программ. В состав средств системного программного обеспечения входят трансляторы с различных алгоритмических языков высокого уровня, ассемблеры, редакторы текстов, программы-отладчики, программы-документаторы и т.д. Наличие всех этих системных средств придает инженерной работе на этом этапе проектирования контроллеров характер ремесла, а не инженерного творчества.
Так как в конечном изделии имеются только МК и его средства сопряжения с объектом, то выполнять отладку разрабатываемого прикладного программного обеспечения на нем невозможно (из-за отсутствия средств ввода, вывода, ОЗУ большой емкости и операционной системы), и, следовательно, разработчик вынужден обращаться к средствам вычислительной техники для выполнения всех формализуемых стадий разработки: трансляции, редактирования, отладки, загрузки объектных кодов и программируемую постоянную память МК.

Этап разработки «от постановки задачи к исходной программе» не поддается формализации и, следовательно, не может быть автоматизирован.
Проектная работа здесь носит творческий характер, изобилует решениями, имеющими «волевую» или «вкусовую» окраску, и решениями, продиктованными конъюнктурными соображениями. На этом этапе разработчик стакивается с наибольшим количеством трудностей.

На обоих этапах разработки необходимо тестировать программное обеспечение не только на эмуляторах, но и на «живом» МК, с целью выявления специфических ошибок (неправильная логика работы устройства, ошибки, связанные с эмуляцией). Это требует многократного перепрограммирования МК, что связанно с большой затратой времени (время стирания информации в ПЗУ с ультрафиолетовым, или электрическим стиранием может достигать нескольких десятков минут). Это время можно сократить используя в качестве памяти программ не ПЗУ, а ОЗУ.

Разрабатываемое устройство значительно упростит оба этапа разработки, позволяя отлаживать программное обеспечение непосредственно на «живом» МК и позволит сэкономить время, связанное с записью и стиранием тестируемых программ.

При решении задач об оптимальном распределении функций между аппаратурными средствами и программным обеспечением необходимо исходить из того, что использование специализированных интерфейсных БИС упрощает разработку и обеспечивает высокое быстродействие системы в целом, но сопряжено с увеличением стоимости, объема и потребляемой мощности. Больший удельный вес программного обеспечения позволяет сократить число компонентов системы и стоимость ее аппаратурных средств, но это приводит к снижению быстродействия и увеличению затрат и сроков разработки и отладки прикладных программ. При этом еще может несколько увеличиваться число БИС внешней памяти МК - системы. Решение о выборе того или иного варианта распределения функций между аппаратурными и программными средствами системы принимается в зависимости от тиражности изделия, ограничений по стоимости, объему, потребляемой мощности и быстродействию изделия. Программная реализация основных элементов алгоритма работы контроллера допускает его модификацию путем перепрограммирования. В то время как возможность изменения уже существующей фиксации элементов алгоритма в аппаратуре контроллера практически отсутствует.

После получения объектного кода программы неизбежно наступает этап отладки, т.е. установления факта ее работоспособности, а также выявления и устранения ошибок. Без этого этапа разработки никакое программное обеспечение вообще не имеет права на существование.

Страницы: 1, 2, 3, 4



2012 © Все права защищены
При использовании материалов активная ссылка на источник обязательна.