Как выполняется умножение на 2 в МК PIC16F87x

Следует знать, что в отличие от подпрограмм сложения и вычитания, умножение и деление могут занять значительное процессорное время. Умножение чисел 255х255=65025 занимает около 2303 машинных циклов, при частоте тактового генератора в 20 Мгц, время расчета составит 460 мкс. В основном время расчета зависит от числа, на которое умножаем (прямая зависимость). При делении продолжительность расчета увеличивается с уменьшением числа, на которое делим, например операция деления чисел 255:1=255 займет около 1797 машинных циклов, при 20 МГц время расчета составит 359,4 мкс.

Деление и умножение на число 2 можно производить с помощью сдвига содержимого регистра вправо и влево соответственно, с помощью команд RRF и RLF. Сдвиг происходит через флаг C регистра STATUS, при сдвиге вправо, младший бит передается в C, а значение бита C передается в старший бит сдвигаемого регистра, при сдвиге влево все наоборот. Поэтому при применении команд сдвига для деления и умножения необходимо предварительно очистить бит C регистра STATUS.

RLFR1,w; 240*2=480, произошло переполнение регистра, в нем осталось 480-256=224,;в бите С регистра STATUS появилась 1, чтобы операция деления выполнилась верно, надо;его обнулить

MOVWF REZ

; сохранить окно

BCFSTATUS,C

RRFR1,w

MOVWF REZ

; сохранить окно

END; конец программы.

129.Какое значение получит бит Z в регистре STATUSPIC16F87x, если предыдущий результат операции равен 0. 1

130.Прерывания в МК PIC16F87x. Прерывания делятся на внутренние и внешние. Внешние прерывания поступают на RB0 порта PORTB. Внутренние прерывания возникают при переполненении таймера TMR0 и при снижении напряжения на битах PORTB.

При разрешенных прерываниях в случае их возникновения осуществляется переход на регистр 04h в памяти программ, где находится указание о безусловном переходе на подпрограмму обработки прерывания. Сама программа отделяется от основной программы через GOTO $, а заканчивается RETFIE. При переходе на подпрограмму бит GIE в регистре INTCON<7> автоматически сбрасывается в 0. В теле этой подпрограммы анализируются флаги, сообщающие о возможных источниках возникновения прерываний, снимается флаг, сообщающий о возникновении данного прерывания, что исключает повторную обработку прерывания, и выполняются действия, которые необходимо выполнить при появлении данного прерывания. После выполнения инструкции RETFIE восстанавливается автоматически разрешение прерываний и основная программа продолжает выполняться с адреса, перед которым произошло прерывание. Это осуществляется благодаря запоминанию в стеке адреса последней выполненной инструкции.

Если описать простым языком, то прерывание, это останов общего цикла программы по какому либо событию и выполнения после этого куска кода программы в рамках прерывания.

Из жизненной ситуации можно описать так:
Сидит офисный работник, выполняет определенную ежедневную задачу каждый день, например пишет отчеты, составляет графики — обычная рутинная работа. И тут звонит телефон — сработал сигнал прерывания для работника. Работник сразу откладывает в сторонку документы (микроконтроллер в это время подготавливается и сохраняет нужные данные и запоминает место остановки) и начинает разговаривать по телефону (микроконтроллер при этом выполняет подпрограмму, описанную в прерывании). Дальнейшие действия сотрудника зависят от самого разговора. Но в итоге он опять возвращается к выполнению своей рутинной ежедневной работы (у микроконтроллера это выполнение основного цикла while(1)).

99.В регистре STATYS в 5-ом разряде 1, а в 6-ом 0. В каком банке памяти данных Вы находитесь?

В 1 банке

Инструкции для настройки МК

CLRF STATUS; очищаем регистр Status и выбираем нулевой банк.

BSFSTATUS, 5; записав в 5-й разряд ‘1’, выбираем первый банк.

CLRFTRISC; обнуляем TRISC и настраиваем PORTC на вывод.

BCFSTATUS, 5; возвращаемся в нулевой банк, в нем находятся нужные регистры.

100.Электронный ЛЭ, реализующий функцию “Дизъюнкция”.

Функция “дизъюнкция” – это функция двух или большего числа аргументов (другие названия функции: логическое сложение, логическая связь ИЛИ). Функция равна 1, если хотя бы один из ее аргументов равен 1 (рис. 7, в). Обозначение функции “Дизъюнкция”:

или .

ЛЭ, реализующий функцию “дизъюнкция”, называют дизъюнктором или ЛЭ “ИЛИ”. Условное изображение и временные диаграммы ЛЭ “ИЛИ” приведены на рис. 7

Рисунок 7 –Дизъюнктер или ЛЭ «ИЛИ»

101. Банки данных в памяти данных PIC16F87x.

Память данных разделена на четыре банка, которые содержат регистры

общего и специального (SFR) назначения. Биты RP1 и RP0 (регистр STATUS соответственно биты 6 и 5)предназначены для управления банками данных. В Таблице 1 показано состояние управляющих битов при обращении к банкам памяти данных.

Таблица 1.

RP1:RP0 Банк

00 0

01 1

10 2

11 3

Объем одного банка памяти составляет 128 байт (7Fh). В начале каждого из банков

размещены 32 8-разрядных регистров общего назначения. Остальные 96 регистров текущего

банка используются пользователем как статическое ОЗУ данных. Некоторые, наиболее часто

используемые регистры специальных функций, отображаются в банках памяти данных.

102.Через сколько отступов записывается название команды в программе

на Ассемблер для PIC16F87x.

Через ТАВ.(через 12 пробелов – не точно)

103Память программ PIC16F87x.

У семейства PIC16F87X существует три вида памяти:

• FLASH. До 14336 байт программной памяти (PIC16F876/877). Так как PICmicro⌠среднегозвена■имеют 14-битархитектуруи, соответственно, 14-биткоманды, памятьорганизованаввиде 8К╢14 бит. Организацияпамятистраничная, 4 страницыпо 2К╢14. Типовоевремязаписиодного слова составляет 4 мс. Количество циклов стирания/записи ≈ не менее 1000;
• EEPROM. До 256 байт (PIC16F876/877) EEPROM энергонезависимой памяти данных. Доступ к ней организован побайтно через служебные регистры. Типовое время записи составляет 4 мс, количество циклов стирания/записи ≈ не менее 100000.
• RAM. До 368 байт RAM данных (PIC16F876/877). Страничная организация: 4 страницы с возможностью прямого доступа к 16 байтам из любой страницы. Предусмотрены режимы прямой и косвенной адресации.

Данное семейство характеризуется тем, что вся память доступна для записи и чтения во вс╦мдиапазонетактовыхчастот, температурипитающихнапряжений.

С помощью FLASH-микроконтроллеров можно:

-быстро перепрограммировать кристалл новым программным обеспечением;

-вручную■подогнатьнеобходимыепараметры, произвестикалибровкуитакдалее;

-ускорить отладку программного обеспечения, особенно, если недоступны фирменные внутрисхемные средства отладки;

-снизить цену выпускаемого изделия. FLASH-версии гораздо дешевле кристаллов с УФ-стиранием (JW), да и сам процесс стирания происходит мгновенно.

104.Использование регистра STATUS для создания условных переходов в программе, написанной на Ассемблер для PIC16F87x.

Инструкции для настройки МК

CLRF STATUS; очищаем регистр Status и выбираем нулевой банк.

BSFSTATUS, 5; записав в 5-й разряд ‘1’, выбираем первый банк.

CLRFTRISC; обнуляем TRISC и настраиваем PORTC на вывод.

BCFSTATUS, 5; возвращаемся в нулевой банк, в нем находятся нужные регистры.

105.В какой регистр запишется результат выполнения команды ADDWFPORTC,f.

Содержимое регистра W добавляется к содержимому регистра f. Если d = 0, результат сохраняется в регистре W. Если d = 1, результат сохраняется в том же регистре f.

106. Электронно-дырочная проводимость. p-n-переход.

Электроника базируется в основном на использовании полупроводниковых приборов: диодов, транзисторов, тиристоров и интегральных микросхем (ИМС). В полупроводниковых приборах используется свойство односторонней проводимости p-n -переходов. Электронно-дырочным называют такой p-n- переход, который образован двумя областями полупроводника с разными типами проводимости: электронной (n) и дырочной (p). Получают p-n- переход с помощью диффузии или эпитаксии.

В физике твёрдого тела, ды́рка — это отсутствие электрона в электронной оболочке. Для создания дырок в полупроводниках используется легирование кристаллов акцепторнымипримесями. Кроме того, дырки могут возникать и в результате внешних воздействий: теплового возбуждения электронов из валентной зоны в зону проводимости, освещения светом или облучения ионизирующим излучением.

p-n -перехо́д (n — negative — отрицательный, электронный, p — positive — положительный, дырочный), или электронно-дырочный переход — область пространства на стыке двух полупроводниковp- и n-типа, в которой происходит переход от одного типа проводимости к другому. p-n-переход является основой для полупроводниковых диодов, триодов и других электронных элементов с нелинейной вольт-амперной характеристикой.

Полупроводниковые элементы включают группу элементов с собственной электропроводностью 10²-10^-8 См/м. Электри́ческаяпроводи́мость (электропроводность, проводимость) — способность тела проводить электрический ток, а также физическая величина, характеризующая эту способность и обратная электрическому сопротивлению. В Международной системе единиц (СИ)единицей измерения электрической проводимости является сименс.

Согласно зонной теории к полупроводникам относят элементы, у которых ширина запрещенной энергетической зоны <3эВ. Так у германия она равна 0,72 эВ, у кремния 1,11 эВ, у арсенида галия – 1,41 эВ.

Рисунок 9 - Полупроводник без примеси

У проводников запрещенная зона отсутствует.

Электронно-дырочная проводимость возникает в результате разрыва валентных связей, являясь собственной проводимостью, которая обычно невелика. Под воздействием электрического поля, температуры и других внешних факторов электрические свойства полупроводников изменяются в значительно большей степени, чем свойства проводников и диэлектриков. Для увеличения электропроводности в полупроводники вводят незначительное количество примесей, при этом оказывается, что в зависимости от рода примеси получают как полупроводники с дырочной проводимостью (при добавках трёхвалентной примеси — акцепторов типа индий (In)), называемых полупроводниками p -типа, так и полупроводники с электронной проводимостью (при добавках пятивалентной примеси — доноров типа мышьяк (As)), называемых полупроводниками n -типа.

При сплавлении полупроводников различных типов создаётся область объёмного заряда по обе стороны от границы раздела, называемая электронно-дырочным или p-n -переходом.

В полупроводнике p-типа концентрация дырок намного превышает концентрацию электронов. В полупроводнике n-типа концентрация электронов намного превышает концентрацию дырок. Если между двумя такими полупроводниками установить контакт, то возникнет диффузионный ток — носители заряда, хаотично двигаясь, перетекают из той области, где их больше, в ту область, где их меньше. При такой диффузии электроны и дырки переносят с собой заряд. Как следствие, область на границе станет заряженной, и область в полупроводнике p-типа, которая примыкает к границе раздела, получит дополнительный отрицательный заряд, приносимый электронами, а пограничная область в полупроводнике n-типа получит положительный заряд, приносимый дырками. Таким образом, граница раздела будет окружена двумя областями пространственного заряда противоположного знака.

Электрическое поле, возникающее вследствие образования областей пространственного заряда, вызывает дрейфовый ток в направлении, противоположном диффузионному току. В конце концов, между диффузионным и дрейфовым токами устанавливается динамическое равновесие и перетекание зарядов прекращается.

При этом возникает так называемый запирающий (барьерный) слой в несколько микрометров, лишенный носителей заряда, с напряженностью E_з электрического поля, которая препятствует диффузии носителей заряда.

107Назначение регистров TRIS в МК PIC16F87x.

Регистр направления данных

Некоторые каналы портов ввода/вывода мультиплицированы с периферийными модулями МК. Когда периферийный модуль включен, вывод не может использоваться как универсальный канал ввода/вывода.

PORTА-6-разрядный порт ввода/вывода.Все каналы PORTА имеют соответствующие биты направления в регистре TRISА, позволяющие настроить как вход и выход. Установка бита в «1» регистра TRISА переводит выходной буфер в 3-е состояние. Запись «0» врегистр TRISB настраивает соответствующий канал как выход, содержимое защелки PORTА передается на вывод МК.

PORTB-8-разрядный двунаправленный порт ввода/вывода. Биты регистра TRISB определяют направление каналов порта. Установка бита в «1» регистра TRISB переводит выходной буфер в 3-е состояние. Запись «0» в регистр TRISB настраивает соответствующий канал как выход, содержимое защелки PORTB передается на вывод МК.

Про PORTС и TRISС – то же самое.

TRISD и TRISE – не реализованы в данном МК.

108.Куда будет записан результат этой команды: MOVLW B'11110111'.

В регистр W.

109. Полупроводниковым диодом называют прибор с одним p-n- переходом, имеющим два вывода: анод А и катод К.

Рисунок 11- ВАХ диода

При включении p-n _перехода под прямое напряжение Uпр сопротивление p-n- перехода Rпр снижается, а ток Inp возрастает. При обратном напряжении Uобр обратный ток Iобp неосновных носителей заряда оказывается во много сотен или тысяч раз меньше прямого тока. При напряжении U > Uобрmax (см. точку на вольтамперной характеристике (ВАХ) диода (рис. 11)) начинается лавинообразный процесс нарастания обратного тока Iобp, соответствующий электрическому пробою p-n -перехода,

переходящий (если не ограничить ток) в необратимый тепловой пробой (после точки б на рис. 11).

Из ВАХ диода следует, что он обладает неодинаковой электрической проводимостью в прямом и обратном направлениях его включения. Поэтому полупроводниковые диоды используют в схемах выпрямления переменного тока. Так как напряжение на полностью открытом диоде не превышает 0,5…0,7 В, то для приближенных расчетов диод рассматривают как вентиль: открыт — закрыт, имеющий ВАХ, изображенную на рис. 12.

Рисунок 12- ВАХ диода для приближенных расчетов

Анализ типовых ВАХ диодов показывает, что прямое напряжение Uпр на германиевом диоде почти в два раза меньше, чем на кремниевом, при одинаковых значениях прямого тока Iпр, а обратный ток Iобр кремниевого диода значительно меньше обратного тока германиевого при одинаковых обратных напряжениях Uобр. К тому же, германиевый диод начинает проводить ток при ничтожно малом прямом напряжении Uпр, а кремниевый – только при Uпр = 0,4…0,5 В.

Исходя из этих свойств, германиевые диоды применяют как в схемах выпр-ямления переменного тока, так и для обработки сигналов малой амплитуды (до 0,3 В), а кремниевые, наиболее распространённые – как в схемах вып-рямления, так и в схемах устройств, в которых обратный ток недопустим или должен быть ничтожно мал. К тому же, кремниевые диоды сохраняют работоспособность до температуры окружающей среды 125…150 _С, тогда как германиевые могут работать только до 70 ⁰С.

В зависимости от назначения и свойств различают выпрямительные диоды, стабилитроны, высокочастотные диоды, импульсные диоды, варикапы, диоды Шоттки, светодиоды, фотодиоды, диодные оптроны и т. п.

110.Три группы команд в МК PIC16F87x.

1Команды работы с байтами используются в PIC МК для пересылки данных междурегистрами и выполнения математических операций над их содержимым.

Несмотря на относительно небольшой набор команд, они позволяют реализовать целый ряд операций. Это связано, в частности, с возможностью указать в команде адрес размещения результата операции. Преимуществом системы команд является также возможность использования различных способов обращения к регистрам. Адрес регистра может быть указан непосредственно в команде соответствующим 7-битовым полем f. При этом доступ возможен только к данным, расположенным в пределах текущего банка данных. Адресация данных может осуществляться и с помощью индексного регистра FSR, путем обращения к регистру косвенной адресации INDF, расположенному по нулевому адресу.

Пересылка данных выполняется с помощью двух команд: MOVF и MOVWF,

назначение которых существенно различается. Команда MOVF используется для установки бита нулевого результата в зависимости от содержимого

определенного регистра и может применяться для его загрузки в регистр w.

Команда MOVWF используется для записи содержимого рабочего регистра w в указанный регистр МК.