Συστήματα Μικροϋπολογιστών. Παραδείγματα χρήσης διαδικασιών Εισόδου Εξόδου δεδομένων στον με 8085

Transcript

1 Συστήματα Μικροϋπολογιστών Παραδείγματα χρήσης διαδικασιών Εισόδου Εξόδου δεδομένων στον με 8085

2 Άδεια Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons. Για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες, που υπόκειται σε άδεια χρήσης άλλου τύπου, αυτή πρέπει να αναφέρεται ρητώς.

3 Εντολές Ι/Ο Εντολές Εισόδου Εξόδου Δεδομένων στον 8085 IN port Π.χ. IN 10H OUT port Π.χ. OUT 10H IN ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΠΟΡΤΑΣ OUT ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΠΟΡΤΑΣ ΕΙΣΟΔΟΣ ΕΞΟΔΟΣ

4 ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 1: Εξομοίωση του IC : GND 8 Αρχιτεκτονική Συστήματος Διευθ. 10 H ΕΙΣΟΔΟΣ Διευθ. 20 H ΕΞΟΔΟΣ pin pin

5 ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 1 Λύση APXH: MVI E,00 ; Αρχικοποίηση του Ε MVI C,03 ; Αρχικοποίηση της μάσκας MVI D,04 ; Αρχικοποίηση του μετρητή για τα 4 ζεύγη εισόδων IN 10H ; Είσοδος από την πόρτα 10H Control: MOV B,A ; (Β) <= (Α) ANA C ; Αν Α 1 Α 0 δεν είναι ίσο με 11 τότε η πύλη NAND CMP C ; έχει έξοδο 1 και JNZ FORM1 ; Κάνουμε άλμα στην διεύθυνση FORM1 ΜVI A,00 ; Διαφορετικά η πύλη NAND έχει JMP FORM0 ; έξοδο 0 και κάνουμε άλμα στην διεύθυνση FORM0 FORM1: MVI A,10H ; Α4 <=1 FORM0: ORA E ; Τοποθετούμε στον (Α) και τους άλλους άσσους αν ; υπάρχουν από προηγούμενα ζεύγη RRC ; Τοποθετούμε στον Ε ΜΟV E,A ; το νέο μερικό αποτέλεσμα 1 DCR D ; Εάν έχουν ελεγχθεί όλα τα ζεύγη JZ OUTPUT ; εισόδων τότε άλμα στην διεύθυνση OUTPUT MOV A,B ; Διαφορετικά τοποθετούμε στις θέσεις RRC ; Α 1 Α 0 το επόμενο ζεύγος εισόδων και RRC ; το ελέγχουμε με τον ίδιο τρόπο JMP Control OUTPUT: OUT 20H ;Έξοδος από την πόρτα 20H JMP APXH ;Άλμα στην αρχή

6 Διάγραμμα ροής εξομοιωτή 7400 ÁÑ Ç Áñ éêïðïßçóç: (D) = 4, (E) = 3 Åßóïäïò áðü ðüñôá 10H (B) (A) (Á) 10Ç Ï é A1=1, A0=1 Íáß (Á) 00Ç (Á) (Á) OR (E) ÄåîéÜ ïëßóèçóç ôïõ (Á) óôïí (Å) êáôü Ýíá bit. ÄåîéÜ ïëßóèçóç ôïõ (Á) êáôü 2 bits (D) (D) - 1 (A) (B) (D) =0 Íáß Ï é Åîïäïò áðü ðüñôá 20H ÔÅËÏÓ

7 ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 2 Να εξομοιωθεί σε μυ-σ 8085 η λογική συνάρτηση G = AB CD+AB C DE F Θα χρησιμοποιηθούν οι θύρες: A0H (είσοδος) 20H (έξοδος) Θύρα Εισόδου: Α0H Θύρα Εξόδου: 20H x x A B C D E F x x x x x x x G

8 ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 2 Λύση ΑΡΧΗ: ΙΝ Α0Η MOV B,A ANI b CPI b JZ ADR1 MOV A,B ANI b CPI b JZ ADR1 XRA A ; A 0 JMP ADR0 ; G=0 ADR1: MVI A,01H ; G=1 ADR0: OUT 20H ;Έξοδος JMP APXH END ; Απομονώνω τα A,B,C,D ; Έλεγχος του όρου ΑB CD ; Έλεγχος 2ου όρου ; A B C D E F

9 Παράδειγμα μεταφοράς δεδομένων με τη χρήση σημαίας Μια συσκευή εισόδου παρέχει δεδομένα (8bit) στην θύρα εισόδου DATA ενός Μικροϋπολογιστή Για να δηλώσει ότι έχει διαθέσιμα δεδομένα θέτει το bit7 (MSB) της θύρας ελέγχου STATUS του μυ. Να γραφεί πρόγραμμα και να δοθεί το κύκλωμα για τη μεταφορά δεδομένων σε πίνακα στη μνήμη με αρχή από τους καταχωρητές H-L. Το πλήθος δίνεται στον καταχ. C. H-L Address Data 1 2. N Από τη θύρα εισόδου DATA

10 ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 3 Είσοδος Έξοδος με χρήση Σημαίας DATA Latch Buffer Συσκευή Εισόδου CLK E1=IO RD ADDR_data μy SET Πόρτα Ελέγχου STATUS Buffer RESET=E1 E2=IO RD ADDR_status Data Bus

11 ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 3 - Λύση INP1: IN STATUS ANI 80H JP INP1 IN DATA MOV M,A INX H DCR C JZ TELOS INP2: IN STATUS ANI 80H JM INP2 JMP INP1 TELOS: HLT ; Είσοδος Κατάστασης ; Ενεργοποίηση Σημαιών ; ή JZ - Έλεγχος 8 ου bit ; Δεδομένα ; Μεταφορά σε πίνακα ; Αν συμπληρώθηκε η εισαγωγή ; των δεδομένων τερματισμός ; Έλεγχος επαναφοράς παλμού ; ή JNZ - Όσο μένει 1, αναμονή ; Εισαγωγή νέου δεδομένου

12 ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 4 Πρόγραμμα διακίνησης κιβωτίων: Είσοδος Α (διεύθυνση 2000H). Το bit a 0 οδηγείται από φωτοκύτταρο που απενεργοποιείται όταν διέρχεται κιβώτιο. Το σύστημα αφού μετρήσει 24 κιβώτια σταματάει και αναμένει το bit α 1 να γίνει 1, οπότε και επαναλαμβάνει. Η κίνηση ελέγχεται από το bit b 0 της πόρτας εξόδου Β (διεύθυνση 3000H): b 0 =1 κίνηση, b 0 =0 στάση. Ο αριθμός των κιβωτίων να απεικονίζεται σε δεκαδική μορφή σε δυο 7- segments που βρίσκονται στις θύρες 20Η και 30Η και οδηγούνται από τα 7 LSB των θυρών αυτών.

13 ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 4 Διάγραμμα Ροής διακίνησης κιβωτίων ΑΡΧΗ Σ = 0 b0 = 1 Οχι a0 = 0 Ναι Ναι a0 = 1 Σ = Σ + 1 Οχι Ναι Σ = 24 b0 = 0 Οχι Ναι a1 = 1 ΤΕΛΟΣ Οχι

14 ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 4 Διάταξη Σύνδεση 7-segment display σε θύρα μυ-σ μυ Σ 8085 Θύρες Ε/Ε Memory Map 2000 H 3000 H a 0 : Φωτοκύτταρο a 1 : Επανάληψη διαδικασίας b 0 : Κίνηση Ιμάντα 20H Θύρες Ε/Ε 30H 0 1 a b a 2 c f b 6 g e g d c 7 R Θύρα μυ -Σ +5V

15 ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 4 Κωδικοί Οι κωδικοί για το 7-segment display g f e d c b a H H H H H d e f a b c g d e f a b c g d e f a b c g d e f a b c g d e f a b c g g f e d c b a H H H H H d e f a b c g d e f a b c g d e f a b c g d e f a b c g d e f a b c g

16 ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 4 Λύση (Α) A1: MVI B,00H ; Β: Μετρητής κιβωτίων LXI H,0800H ; Αντιστοιχεί η διεύθυνση 0800Η MOV A,M ; στη συμβολική CODES OUT 20H ; Απεικόνιση αρχικής OUT 30H ; Τιμής στα 7-segments A2: MVI A,01H STA 3000H ; b 0 = 1 LDA 2000H RRC ; Αν a 0 = 0 συνέχισε JC A2 A3: LDA 2000H ; Αναμονή μέχρι να γίνει RRC JNC A3 ; a 0 = 1 INR B MOV A,B DAA MOV B,A RRC (4 φορές) ; Απεικόνιση του MSD ANI 0FH ; στα 7-segments (θύρα 20 Η ) MOV L,A

17 ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 4 Λύση (Β) MOV A,M OUT 20H MOV A,B ANI 0FH ; Απεικόνιση του LSD MOV L,A ; των 7-segments (θύρα 30 Η ) MOV A,M OUT 30Η MVI A,24H ; Έλεγχος αν πέρασαν 24 κιβώτια CMP B JNZ A2 A4: MVI A,00H STA 3000H ; b0 = 0 LDA 2000H RRC RRC JC A1 ; Αν A1 = 1 πήγαινε στο Α1 JMP A4 HLT CODES: 40H,79H,25H,30H,19H,12H,02H,78H,00H,10H

18 ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 5 Λύση Δίνονται 25 αριθμοί. Να αποθηκευτούν σε διαδοχικές θέσεις, αρχίζοντας από την 300H όσοι βρίσκονται μεταξύ 10H και F0H. Αλλιώς στην αντίστοιχη θέση να αποθηκευτεί μηδέν. Tα δεδομένα παρέχονται από τη θύρα εισόδου 10h. LXI H,0300H ; Αρχικοποιήσεις MVI B,10H ; Τα 2 όρια MVI C,F0H MVI D,19H ; Ο μετρητής INPUT: IN 10H ; Είσοδος CMP B JC ZERO ; X<10H CMP C JNC ZERO ; X>F0H MOV M,A ; Εντός των ορίων JMP CONT ZERO: MVI M,00 ; Εκτός ορίων, συμπληρώνεται με 0 CONT: INX H DCR D ; Ελέγχω για 25 Αριθμούς JNZ INPUT HLT

19 ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 6 Το πρωτόκολλο επικοινωνίας επιτρέπει είσοδο μόνο σε νέα δεδομένα που το καθένα πρέπει να είναι διαφορετικό από το προηγούμενο. MVI E,0 ; θεωρώ στο x-1=0 Input: IN 10h CMP E JZ Input MOV E,A ; Επεξεργασία, πράξεις, κλπ JMP Input Προϋπόθεση: Η συσκευή είναι αργή και ο μυ κάνει polling συνεχώς την θύρα των δεδομένων

20 ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 7 Η συσκευή περιμένει το θετικό μέτωπο ενός σήματος STROBE για να στείλει δεδομένα. Την αποστολή βεβαιώνει με το σήμα ACK. μy 10Η DATA 20H SOD STB Συσκευή SID ACK 30H STB ACK

21 ΔΙΑΓΡΑΜΜΑ ΡΟΗΣ ΑΡΧΗ STB=1 IN 30H Οχι ACK =1 Ναι STB=0 a0 = 1 IN DATA ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ ΤΕΛΟΣ Ναι ACK =0 Οχι

22 ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 7 - Λύση ΑΡΧΗ : MVI A, 01 OUT 20H ; Θέτει STB = 1 POLL : IN 30H RRC ; περιμένει για JNC POLL ; ACK = 1 MVI A, 00 ; STB = 0 OUT 20H IN 10H ; είσοδος DATA.. ; Επεξεργασία. ; δεδομένων STOP : IN 30H RRC ; περιμένει JC STOP ; για ACK = 0 JMP ΑΡΧΗ

23 ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 8 Σε πολλές περιπτώσεις (π.χ. A/D Converters) χρειάζεται σήμα έναρξης μετατροπής: Μετά από ένα χρονικό διάστημα (περίπου καθορισμένο, δηλ. αν μπορούμε να ξέρουμε τα όριά του) απαντάει η συσκευή ότι έχει έτοιμα τα δεδομένα. Εφ όσον δεν υπάρχει buffer θα πρέπει να δοθεί η εντολή για νέο δεδομένο, αν χρειάζεται, και να διαβαστεί το παλιό, ώστε να γραφεί στη θέση του το νέο.

24 ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 9 Υπολογισμός συχνότητας εμφάνισης δεδομένων Δίνεται η περιοχή μνήμης FFΗ. Να υπολογισθεί η συχνότητα εμφάνισης ενός αριθμού XY (HEX) και να τοποθετηθεί στον πίνακα και στη θέση μνήμης 08XYΗ. MVI D,08H LXI H,0000 LOOP: MOV E,M ; Με βάση το δεδομένο XY LDAX D ; Διαβάζεται η θέση 08XY INR A ; Αυξάνεται η συχνότητα STAX D ; και αποθηκεύεται INX H ; Επόμενος αριθμός MOV A,H CPI 08H ; Τερματίζεται για 0080h JNZ LOOP HLT Υποθέτουμε ότι η συχνότητα κάθε αριθμού ΧΥ δεν ξεπερνάει το 255. Αλλιώς χρειάζεται πρόβλεψη για υπερχείλιση (με 2 θέσεις για κάθε αριθμό).

25 ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 10: Υλοποίηση πολλαπλασιασμού Σε ένα μυ σύστημα που διαθέτει μια θύρα εισόδου με διεύθυνση 10Η και εξόδου με διεύθυνση 20H να υλοποιηθεί ένας πολλαπλασιαστής 4 bits x 4 bits (το γινόμενο σε 8 bits), για αριθμούς x, y. Οι αριθμοί y και x παρέχονται από το πιο σημαντικό και το λιγότερο σημαντικό δεκαεξαδικό ψηφίο της θύρας εισόδου αντίστοιχα. Το αποτέλεσμα (8 bit) παρέχεται συνεχώς για κάθε νέο ζεύγος δεδομένων στη θύρα εξόδου.

26 Διάγραμμα ροής πολλαπλασιαστή Áñ Þ y x C A Åßóïäïò ôùí x, y Äéá ùñéóìüò (B) 4 (A) (A) + (Á) yi = 1 Íáß ¼ é (A) (A) + x (B) (B-1) ¼ é Íáß (B) = 0 îïäïò x, y ÔÝëïò

27 ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 10 - Λύση ARXH: IN 10Η ;Είσοδος παραγόντων MOV B,A ANI 0FH ;Διαχωρισμός x MOV C,A ;C x MOV A,B ;Επανάκτηση της εισόδου ANI F0H ;Διαχωρισμός y MVI B,4 ADDR2: ADD A ;Διπλασιασμός και εκταμίευση των yi JNC ADDR1 ;Αν yi = 1 προσθέτω το x ADD C ;Αλλιώς παρακάμπτεται ADDR1: DCR B ;Επαναλαμβάνεται 4 φορές JNZ ADDR2 OUT 20Η ;Το γινόμενο 8 bits στην έξοδο JMP ARXH ;Συνεχίζεται η διαδικασία για νέα δεδομένα END

28 ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 11 Πρόγραμμα διαίρεσης : X / Y LHLD 0040H LDA 0042H MOV C,A MVI B,08H ; H-L X διαιρετέος ; A Y διαιρέτης 40 Χ LSB DIV: DAD H MOV A,H ; Αφαιρώ διαιρέτη από SUB C ; από διαιρετέο JC ADDR ; Αν δεν χωράει πηλίκο 0 MOV H,A ; Το υπόλοιπο στον κατ. H-L INR L ; Και το bit πηλίκου=1 41 X MSB 42 Υ 43 Πηλίκο 44 Υπόλοιπο ADDR: DCR B JNZ DIV SHLD 0043H HLT ; 8 Βήματα

29 ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 12 Κατάταξη αριθμών σε σειρά φθίνοντος μεγέθους. Το πλήθος των αριθμών βρίσκεται στη θέση 0040Η και η αρχή τους είναι στη θέση 0041Η. SORT: MVI B,0 ; B=Δείκτης Εναλλαγής LXI H,0040 ; H-L 0040 MOV C,M ; C=Πλήθος DCR C INX H ; H-L 0041 COMP: MOV A,M ; A=Αριθμός x(n) INX H CMP M ; Σύγκρινε x(n), x(n+1) JNC CNT ; x(n)-x(n+1)>=0

30 ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 12 Λύση (συνέχεια) MOV D,M MOV M,A DCX H MOV M,D INX H MVI B,1 CNT: DCR C JNZ COMP DCR B JZ SORT HLT Αντάλλαξε x(n), x(n+1) ; Έγινε μια εναλλαγή ; Να επαναληφθεί Ν-1 φορές

31 ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 13 (Α) Σειριακή μετάδοση δεδομένων στο με 8085 Οι δύο ακίδες (SOD και SID) του με ελέγχονται από τις εντολές SIM και RIM SOD x (Σειριακή έξοδος) με 8085 SID y (Σειριακή είσοδος)

32 ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 13 (Β) Η εντολή SIM χρησιμοποιείται για την σειριακή έξοδο και ελέγχει την ακίδα SOD Για να εμφανίσουμε το δυαδικό δεδομένο z: MVI A, z b ; z Α SIM ; SOD=z Ενεργοποίηση εξόδου Η εντολή RIM χρησιμοποιείται για τη σειριακή είσοδο δεδομένων και διαβάζει την ακίδα SID. Η εκτέλεση της RIM συνεπάγεται τη μεταφορά του δυαδικού δεδομένου y στο MSB του συσσωρευτή Α: RIM ; y Α

33 ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 14 Μια συσκευή δέχεται και στέλνει χαρακτήρες ASCII από τις ακίδες SID και SOD του με 8085 (2 MHz). Περιλαμβάνει δυαδικά ψηφία αρχής (ένα) και τέλους (δύο), όπως φαίνεται στο σχήμα. Όταν δεν υπάρχουν δεδομένα η γραμμή βρίσκεται σε λογικό 1. Bit Αρχής D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 2 Bit Τέλους Αδρανής γραμμή

34 ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 14 Διαγράμματα Ροής Διάγραμμα Ροής Αποστολής Χαρακτήρα Διάγραμμα Ροής Λήψης Χαρακτήρα ΑΡΧΗ ΑΡΧΗ OUT S tart, bit = 0 OUT 8 bits AS CII Δείγμα = 1 Οχι Delay 1 + 1/2 bits Ναι OUT 2 S top bits = 1 R E TUR N IN 8 bits ASCII IN 2 Stop bits RETURN

35 ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 14 - Αποστολή MVI C,08H ; Μετρητής για τα 8 bits START: MVI A,40H ; SOD=0, SOE=1 SIM ; Λάβε start bit=0 CALL FULLBIT ; Καθυστέρηση 1 bit MOV B,M ; ASCII κωδικός στον B SEND: MOV A,B ; (A) (B) RRC ; το προς αποστολή bit μεταφέρεται στο MSB MOV B,Α ; (B) (A), ενημέρωση Β ANI 80H ; Απομονώνουμε το αριστερότερο bit ORA 40H ; και το στέλνουμε στο SOD SIM ; αφού πρώτα SOE=1 CALL FULLBIT ; Καθυστέρηση 1 bit DCR C ; Ελάττωση μετρητή C JZ STOP ; Αν έχουν σταλεί και τα 8 bits τότε ; τελείωσε η αποστολή (άλμα) αλλιώς JMP SEND ; στη SEND για συνέχιση αποστολής STOP: MVI A,C0H ; Αποστολή και των 2 stop bits SIM CALL FULLBIT SIM CALL FULLBIT RET ΑΡΧΗ OUT S tart, bit = 0 OUT 8 bits AS CII OUT 2 S top bits = 1 R E TUR N

36 ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 14 - Λήψη START: MVI C,08H ; Μετρητής των 8 bits MVI E,00H CHECK: RIM ANI 80H ; Έλεγχος αδρανούς καταστάσεως JNZ CHECK CALL HALFBIT ; Καθυστέρηση 1/2 bit RECV: CALL FULLBIT ; Καθυστέρηση 1 bit RIM ANI 80H ORA E ; Λήψη των bits ένα - ένα RRC ; και προσωρινή MOV E,A ; αποθήκευση στον (Ε) DCR C JNZ RECV RIM ; Λήψη των δυο STOP bits ANI 80H ; αν δεν ληφθεί κάποιο από CALL FULLBIT ; αυτά τότε υπάρχει σφάλμα JZ ERROR ; στη μετάδοση RIM ANI 80H CALL FULLBIT JZ ERROR ; ρουτίνα λάθους MOV M,E ; Αποθήκευση του ASCII χαρακτήρα RET ΑΡΧΗ Δείγμα = 1 Οχι Delay 1 + 1/2 bits IN 8 bits ASCII IN 2 Stop bits RETURN Ναι

37 Ερωτήματα 1. Τι χρήση έχουν γενικά οι παρακάτω μονάδες στα Ενσωματωμένα Συστήματα (Συστήματα Μικροεπεξεργαστών που υλοποιούν μια συγκεκριμένη εφαρμογή); Δώστε και ένα παράδειγμα. ROM: PROM: E2PROM: RAM: A/D: Parallel I/O: Serial I/O: Ολοκληρωμένο παράδειγμα - εφαρμογή που να χρειάζονται συγκεκριμένα οι προηγούμενες μονάδες και τι λειτουργία επιτελεί ειδικότερα η κάθε μία. 2. Τι είναι και τι επιδιώκεται στη σχεδίαση των Ενσωματωμένων Συστημάτων; 3. Σε τι διαφοροποιείται ένας Μικροελεγκτής από ένα Μικροεπεξεργαστή και από ένα Μικροϋπολογιστικό Σύστημα; 4. Τι μπορεί να περιλαμβάνει ένα σύστημα με την ονομασία wireless (micro)sensor; Υποδ.: Εδώ σας ζητείται να εργαστείτε συνθετικά κάνοντας χρήση των γνώσεων σας και να προτείνετε αρχιτεκτονική-εφαρμογές ή ότι άλλο νομίζετε σε σχέση με ένα τέτοιο σύστημα.

38 Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα» του ΕΜΠ έχει χρηματοδοτήσει μόνο την αναδιαμόρφωση του υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους.