Podstawy projektowania systemów mikroprocesorowych, cz. 9.pdf

K U R S

Podstawy projektowania systemów

mikroprocesorowych, część 9

Zgodnie z†zapowiedzi¹ sprzed miesi¹ca, w†tej czÍúci kursu

przedstawiamy sposÛb wymiany danych pomiÍdzy

mikrokontrolerem i†standardow¹ klawiatur¹ PC-AT.

Zastosowanie takiej klawiatury to obecnie jeden

z†najtaÒszych sposobÛw wyposaøenia systemu

mikroprocesorowego w†interfejs umoøliwiaj¹cy

wprowadzanie danych.

Na rys. 30 przedstawiono wy-

prowadzenia standardowych z³¹cz

klawiatur PC. Najlepiej stosowaÊ

nieprzerobione w†øaden sposÛb

z³¹cza (dostosowaÊ w³asne urz¹dze-

nie do standardowego wtyku i†roz-

mieszczenia sygna³Ûw), choÊ w†razie

koniecznoúci moøna zastosowaÊ do-

wolne inne po³¹czenia - traci siÍ

jednak na kompatybilnoúci ze stan-

dardem, co moøe†utrudniÊ serwis

w†razie awarii. Na rys. 31 przed-

stawiono przyk³adowy sposÛb do³¹-

czenia klawiatury do mikrokontrole-

ra. Zastosowano tu po³¹czenie bez-

poúrednie z†dodatkowymi rezystora-

mi podci¹gaj¹cymi, daj¹cymi lepsz¹

odpornoúÊ transmisji na zak³Ûcenia.

KlawiaturÍ naleøy zasilaÊ napiÍciem

+5 V, najlepiej tym samym, ktÛre

zasila wspÛ³pracuj¹cy z†ni¹ mikro-

kontroler. Podczas projektowania

uk³adu zasilania naleøy uwzglÍdniÊ

dodatkowy pobÛr pr¹du, ktÛry -

w†zaleønoúci od modelu klawiatury

- moøe dochodziÊ do 300 mA.

Jeøeli chodzi o†sposÛb komunika-

cji klawiatury z†otoczeniem, to g³Ûw-

n¹ jej cech¹ jest to, øe w†zaleønoúci

od†kierunku transmisji (z

czy do klawiatury) przebiega

ona w†nieco inny sposÛb, choÊ

zawsze jest to transmisja synchro-

niczna w†takt sygna³u zegarowego

generowanego na linii KBD Clock

przez klawiaturÍ. Prostszym przypad-

kiem jest transmisja danych z†kla-

wiatury do mikroprocesora (przebie-

gi na rys. 32 ): nastÍpuje tutaj prze-

s³anie s³owa sk³adaj¹cego siÍ z†11

bitÛw: bitu startu (zawsze ì0î), oú-

miu bitÛw danych (pocz¹wszy od

najmniej znacz¹cego), nastÍpnie bitu

parzystoúci (typu Odd - dope³nienie

do parzystej liczby jedynek w†trans-

mitowanym bajcie danych) oraz bit

stopu, zawsze rÛwny ì1î. Zboczem

taktuj¹cym jest opadaj¹ce zbocze

sygna³u zegarowego. PrÍdkoúÊ trans-

misji nie jest zbyt duøa i†nie pod-

lega øadnej dok³adnej standaryzacji -

czÍstotliwoúÊ przebiegu zegarowego

zazwyczaj zawiera siÍ w†przedziale

20 do 30†kHz. WspÛ³pracuj¹cy mik-

rokontroler moøe sterowaÊ transmis-

j¹ z†klawiatury przez wymuszanie

stanu niskiego na linii KBD Clock -

stan niski oznacza blokadÍ transmi-

sji i†klawiatura rozpocznie transmi-

towanie ewentualnej danej dopiero

po pojawieniu siÍ na tej linii stanu

wysokiego (podczas braku aktywnoú-

ci obydwie linie: KBD Clock i† KBD

Data znajduj¹ siÍ†w†stanie wysokim).

Nieco bardziej skomplikowana

jest transmisja danych do klawiatu-

ry. Na rys. 33 przedstawiono prze-

biegi czasowe sygna³Ûw†podczas ta-

kiej transmisji. Inicjacja transmisji

do klawiatury nastÍpuje przez wy-

zerowanie linii KBD Clock przez

mikrokontroler (dok³adnie chodzi

o†zbocze opadaj¹ce na tej linii).

W†czasie trwania stanu niskiego ge-

nerowanego na linii Clock (powin-

no to trwaÊ nie krÛcej niø 60 ms,

co gwarantuje potraktowanie tego

sygna³u jako blokadÍ transmisji -

klawiatura nie zacznie transmitowaÊ

do mikrokontrolera w†tym samym

czasie) mikrokontroler zeruje liniÍ

KBD Data , a†nastÍpnie ustawia stan

wysoki na KBD Clock , co jest syg-

na³em rozpoczÍcia transmisji do

klawiatury. Wtedy kontrolÍ nad li-

ni¹ KBD Clock przejmuje klawiatu-

ra (w czasie do 10 ms) i†rozpoczy-

na generacjÍ sygna³u zegarowego.

Transmisja danych przebiega podob-

nie jak wczeúniej, z†tym øe liniÍ

KBD Data kontroluje mikrokontroler

i†to on wystawia kolejno bity prze-

znaczone do transmisji oraz bit pa-

rzystoúci. Po przes³aniu bitu parzys-

toúci mikrokontroler zwalnia liniÍ

KBD Data (stan wysoki), co jest in-

terpretowane jako bit stopu - jeúli

tego nie zrobi, to sygna³ na linii

KBD Clock bÍdzie generowany tak

d³ugo, jak d³ugo KBD Data bÍdzie

pozostawaÊ w†stanie niskim. Po

przes³aniu bitu stopu klawiatura ge-

neruje dodatkowy takt sygna³u ze-

garowego po³¹czony z†wyzerowaniem

linii KBD Data , potwierdzaj¹c w†ten

sposÛb zakoÒczenie transmisji.

Dok³adny opis rozkazÛw steruj¹-

cych klawiatur¹ oraz sposoby wyko-

rzystania wszystkich jej funkcji Czy-

telnik znajdzie w†literaturze poúwiÍco-

nej komputerom PC (np. w†ksi¹øce

Piotra Metzgera ìAnatomia PCî).

Rys. 30

Rys. 31

Elektronika Praktyczna 11/2003

K U R S

Rys. 32

stÍpny w†zmiennej KOD , a†kontrolny

bit parzystoúci jest zwracany

w†zmiennej PAR - najczÍúciej nie is-

tnieje potrzeba sprawdzania popra-

wnoúci (przek³amania zdarzaj¹ siÍ

bardzo rzadko), jeúli zasz³aby jednak

taka potrzeba, to naleøy pamiÍtaÊ,

øe†bit parzystoúci transmitowany

przez klawiaturÍ jest negacj¹ bitu

parzystoúci dostÍpnego w†rejestrze

PSW mikrokontrolera (po wpisaniu

otrzymanej danej do akumulatora).

Przystosowanie programu do

transmisji w†stronÍ klawiatury jest

stosunkowo proste: naleøy zadbaÊ

o†wygenerowanie sygna³Ûw inicju-

j¹cych na liniach zegara i†danych,

a†nastÍpnie zamiast odczytywaÊ stan

linii KBD Data , naleøy po kaødym

zboczu opadaj¹cym sygna³u zegaro-

Z†punktu widzenia konstruktora

systemÛw mikroprocesorowych warto

natomiast wspomnieÊ o†podstawo-

wych cechach uøytkowych klawiatu-

ry PC. Jeøeli chodzi o†transmisjÍ

z†klawiatury do mikrokontrolera z†ni¹

wspÛ³pracuj¹cego (najczÍúciej wyko-

rzystywany przypadek), to nastÍpuje

ona po kaødym zdarzeniu zwi¹zanym

ze zmian¹ stanu klawiszy.

Klawiatura przesy³a 8-bitowy kod

naciúniÍtego klawisza w†momencie je-

go wciúniÍcia oraz ten sam kod po-

wiÍkszony o†liczbÍ 128 (80H) w†mo-

mencie puszczenia tego klawisza. Is-

tniej¹ takøe grupy klawiszy, ktÛrych

naciskanie czy zwalnianie powoduje

przes³anie wiÍkszej liczby bajtÛw in-

formacji (np. klawisze funkcyjne

F1...F12 i†inne) - dok³adny ich opis

Czytelnik znajdzie we wspomnianej

literaturze. Jeøeli chodzi o†transmisjÍ

danych do klawiatury (nie zawsze is-

tnieje potrzeba jej wykorzystywania),

to mikrokontroler steruj¹cy przesy³a

klawiaturze rozkazy steruj¹ce jej pra-

c¹. Jest moøliwe m.in. sterowanie

diodami úwiec¹cymi na klawiaturze,

w³¹czanie i†wy³¹czanie klawiatury,

zmiana prÍdkoúci autorepetycji oraz

rÛøne funkcje kontrolne.

NajczÍúciej chodzi nam o†moøli-

woúÊ odczytywania stanu klawiatury

(naciskanie klawiszy) - umoøliwia

nam to poniøszy program (odpowia-

daj¹cy po³¹czeniu klawiatury i†mikro-

kontrolera wed³ug rys. 31) - list. 12 .

Przedstawiony program w†bardzo

prosty sposÛb odczytuje kolejne bity

pojawiaj¹ce siÍ na linii P3.3 w†takt

sygna³u zegarowego doprowadzonego

do linii P3.2. Zosta³ on tak napisa-

ny, aby ³atwo moøna by³o zauwa-

øyÊ, ktÛre czÍúci procedury odbiera-

j¹cej dane s¹ wykonywane zgodnie

z†kolejnoúci¹ odbieranych bitÛw.

Opadaj¹ce zbocze sygna³u zegaro-

wego wywo³uje procedurÍ obs³ugi

przerwania odczytuj¹c¹ kolejno

wszystkie bity transmitowane przez

klawiaturÍ. Do zabezpieczenia progra-

mu przed ìutkniÍciemî na odbiorze

ktÛregoú z†bitÛw (wskutek zak³ÛceÒ

lub od³¹czenia klawiatury) wykorzys-

tano licznik T1 zliczaj¹cy czas, w†ktÛ-

rym musi zmieúciÊ siÍ ca³a†transmis-

ja. Jeøeli czas ten zostanie przekro-

czony, to zostaje wyzerowany licznik

odbieranych bitÛw i†program oczekuje

na rozpoczÍcie kolejnej transmisji.

Procedura obs³ugi przerwania

INT0 po zakoÒczeniu transmisji

ustawia bit NOWY oznajmiaj¹cy ode-

branie nowego kodu, ktÛry jest do-

List. 12

;KOD - zmienna bajtowa przechowująca odebrany kod klawisza

;PAR - zmienna bitowa przechowująca odebrany bit parzystości

;NR_BIT - zmienna bajtowa przechowująca numer odebranego bitu

;NOWY - zmienna bitowa przechowująca informację o odebraniu nowego kodu

INCJALIZACJA:

CLR NOWY

;zerowanie zmiennych

CLR PAR

MOV NR_BIT,#0

SETB P3.2

SETB P3.3

SETB EA

;zaprogramowanie układu przerwań

SETB ET1

SETB EX0

SETB IT0

;przerwanie od opadającego zbocza na INT0

MOV TMOD,#010H ;licznik 1 w trybie 1 (licznik 16-bitowy)

...

;(program główny)

...

PRZERWANIE_INT0: ;procedura obsługi przerwania zewnętrznego z linii

;INT0 (P3.2)

PUSH ACC

;zapamiętanie

PUSH PSW

;rejestrów na stosie

MOV A,NR_BIT

JZ BIT_STARTU ;jeżeli bit startu (nr 0), to zignoruj go

CJNE A,#1,NIE_1 ;odbiór pierwszego bitu

CLR A

;zerowanie

MOV C,P3.3

;odczytanie bitu

MOV ACC.0,C

;i wpisanie na najmłodszą pozycję akumulatora

SJMP ZAPAMIETAJ

NIE_1:

CJNE A,#2,NIE_2 ;odbiór drugiego bitu

MOV A,KOD

;odczytanie zapamiętanych już informacji

MOV C,P3.3

;odczytanie bitu

MOV ACC.1,C

;i wpisanie na odpowiednią pozycję akumulatora

SJMP ZAPAMIETAJ

NIE_2:

CJNE A,#3,NIE_3 ;odbiór trzeciego bitu

MOV A,KOD

MOV C,P3.3

MOV ACC.2,C

SJMP ZAPAMIETAJ

NIE_3:

CJNE A,#4,NIE_4 ;odbiór czwartego bitu

MOV A,KOD

MOV C,P3.3

MOV ACC.3,C

SJMP ZAPAMIETAJ

NIE_4:

CJNE A,#5,NIE_5 :odbiór piątego bitu

MOV A,KOD

MOV C,P3.3

MOV ACC.4,C

SJMP ZAPAMIETAJ

Elektronika Praktyczna 11/2003

K U R S

Rys. 33

wego ustawiaÊ na niej stan na-

stÍpnego bitu przeznaczonego do

transmisji. Naleøy rÛwnieø zwiÍkszyÊ

o†1†liczbÍ moøliwych stanÛw liczni-

ka bitÛw w†zwi¹zku z†koniecznoúci¹

odebrania bitu potwierdzenia (nawet

jeúli bit potwierdzenia bÍdzie igno-

rowany przez program).

Pawe³ Hadam, AVT

pawel.hadam@ep.com.pl

List. 12 − cd.

NIE_5:

CJNE A,#6,NIE_6 ;odbiór szóstego bitu

MOV A,KOD

MOV C,P3.3

MOV ACC.5,C

SJMP ZAPAMIETAJ

NIE_6:

CJNE A,#7,NIE_7 ;odbiór siódmego bitu

MOV A,KOD

MOV C,P3.3

MOV ACC.6,C

SJMP ZAPAMIETAJ

NIE_7:

CJNE A,#8,NIE_8 ;odbiór ósmego bitu

MOV A,KOD

MOV C,P3.3

MOV ACC.7,C

SJMP ZAPAMIETAJ

NIE_8:

CJNE A,#9,NIE_9 ;odbiór bitu parzystości

MOV C,P3.3

;odczytanie bitu

MOV PAR,C

;i zapamiętanie

SJMP KONIEC

NIE_9:

SETB NOWY ;odebranie bitu stopu - ustawienie

;informacji o nowym kodzie

MOV NR_BIT,#0 ;wyzerowanie licznika bitów

CLR TR1

;zatrzymanie licznika

SJMP KONIEC

ZAPAMIETAJ:

MOV KOD,A

;zapamiętanie kodu

INC NR_BIT

;zwiększenie licznika bitów

SJMP KONIEC

BIT_STARTU:

INC NR_BIT

;zwiększ nr bitu

CLR NOWY

;zeruj bit (bo nadchodzi nowy kod i informacja

;o starym zostanie zamazana)

MOV TH1,#0

;włączenie licznika zabezpieczającego (timeout)

MOV TL1,#0

;dla kwarcu 12MHz daje to czas opóźnienia

SETB TR1

;około 65ms

KONIEC:

POP PSW

;pobranie rejestrów

POP ACC

;ze stosu

RETI

PRZERWANIE_T1: ;obsługa przerwania od licznika T1

CLR TR1 ;zatrzymanie licznika

MOV NR_BIT,#0 ;wyzerowanie licznika bitów

RETI

Elektronika Praktyczna 11/2003

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: