Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
|
17. Способы генерации тактовых сигналов. Генератор тактовой частоты (генератор тактовых импульсов) генерирует электрические импульсы заданной частоты (обычно прямоугольной формы) для синхронизации различных процессов в цифровых устройствах — ЭВМ, электронных часах и таймерах, микропроцессорной и другой цифровой технике. Тактовые импульсы часто используются как эталонная частота — считая их количество, можно, например, измерять временные интервалы. В микропроцессорной технике один тактовый импульс, как правило, соответствует одной атомарной операции. Обработка одной инструкции может производиться за один или несколько тактов работы микропроцессора, в зависимости от архитектуры и типа инструкции. Частота тактовых импульсов определяет скорость вычислений. В зависимости от сложности устройства, используют разные типы генераторов. Классический В несложных конструкциях, не критичных к стабильности тактового генератора, часто используется последовательное включение нескольких инверторов через RC-цепь. Частота колебаний зависит от номиналов резистора и конденсатора. Основной минус данной конструкции — низкая стабильность. Плюс — предельная простота. Кварцевый. Генератор Пирса назван в честь его изобретателя Джорджа Пирса (1872-1956). Генератор Пирса является производным от генератора Колпитца. В схеме используется минимум компонентов: один цифровой инвертор, один резистор, два конденсатора и кристалл кварца, который действует как высокоизбирательный элемент фильтра. Кварц + микросхема генерации Микросхема генерации представляет собой специальную микросхему, которая при подключении к её входам кварцевого резонатора будет выдавать на остальных выводах частоту, делённую или умноженную на исходную. Данное решение используется в часах, а также на старых материнских платах (где частоты шин были заранее известны, только внутренняя частота центрального процессора умножалась коэффициентом умножения). Программируемая микросхема генерации В современных материнских платах необходимо большое количество разных частот, помимо опорной частоты системной шины, которые, по возможности, не должны быть зависимы друг от друга. Хотя базовая частота всё же формируется кварцевым резонатором (частота — 14,3 МГц), она необходима лишь для работы самой микросхемы. Выходные же частоты корректируются самой микросхемой. Например, частота системной шины может быть всегда равна стандартным 33 МГц, AGP — 66 МГц и не зависеть от частоты FSB процессора. Если в электронной схеме необходимо разделить частоту на 2 используют Т-триггер в режиме счётчика импульсов. Соответственно, для увеличения делителя увеличивают количество счётчиков (триггеров). Тактовый генератор Тактовый генератор — автогенератор, формирующий рабочие такты процессора («частоту»). В некоторых процессорах (например, Z80) выполняется встроенным. Кроме тактовки процессора в обязанности тактового генератора входит организация циклов системной шины. Поэтому его работа часто тесно связана с циклами обновления памяти, контроллером ПДП и дешифраторомсигналов состояния процессора. |
19. Последовательная передача данных USART, UART Интерфейс USART (универсальный синхронно-асинхронный приемо-передатчик) - весьма гибкий модуль последовательной связи. USART поддерживает полнодуплексную асинхронную или синхронную передачу данных. USART также может работать в режиме "ведущий SPI" для работы с шиной SPI. Рассмотрим прием байта для общего развития. При отсутствии передачи линия находится в состоянии лог. "1" . Признаком начала передачи является так называемый старт-бит, который всегда "0". За ним следуют 8 бит данных, младшим битом вперед. Заканчивается посылка стоп-битом, который всегда "1". Приемник по первому спаду - начало старт-бита - синхронизируется, отсчитывает половину периода ( времени передачи одного бита) и проверяет уровень на входе. Если он не "0" - значит, помеха, все отменяется. Если "0" - далее отсчитывает по полному периоду, и вдвигает 0 или 1 в сдвиговый регистр. Когда все 8 бит приняты, отсчитывается еще один период и проверяется наличие на входе "1" - стоп-бита. Если стоп-бит не равен "1", фиксируется ошибка, иначе байт считается принятым. UDR - в это регистр пишется байт на передачу, из него же считывается принятый байт. Хотя имя (и адрес) одно, физически это разные регистры, поскольку USART полностью дуплексный - приемник и передатчик работают независимо друг от друга (но с одной скоростью). И наконец последний регистр - UBRR - регистр задания скорости. Записываемый туда байт определяет коэффициент деления тактовой частоты. Последовательный канал (UART/USART) Некоторые микроконтроллеры серии AVR имеют: - встроенный универсальный последовательный асинхронный приемопередатчик (UART); - универсальный последовательный синхронно/асинхронный приемопередатчик (USART). Протокол UART (USART) — это довольно распространенный протокол последовательной передачи информации. Такой протокол, в частности, использует последовательный порт компьютера (СОМ-порт). При помощи UART (USART) можно организовывать линию связи не только между двумя микроконтроллерами, но и между микроконтроллером и компьютером. Для обмена информацией UART (USART) использует две линии: RxD и TxD. Одна линия используется для приема информации, другая —для передачи. В модулях UART посылка может быть восьми- или девятиразрядной. В модуле USART ее длина может составлять от 5 до 9 разрядов. Кроме того, модули могут вырабатывать и контролировать разряд четности. Скорость передачи определяется специальным внутренним программируемым делителем и частотой тактового генератора микроконтроллера. Коэффициент деления делителя может изменяться от 2 до 65536. Для того, чтобы последовательный канал мог нормально обмениваться информацией с внешними устройствами, необходимо так подобрать коэффициент деления и частоту тактового генератора, чтобы получить одну из стандартных скоростей передачи информации. Например 2400, 4800, 9600,14400,19200, 28800 бит в секунду. |
|
20. Передача данных по интерфейсу I2C. I2C (Inter-Integrated Circuit) — последовательная шина данных для связи интегральных схем, разработанная фирмой Philips в начале 1980-х как простая шина внутренней связи для создания управляющей электроники. Используется для соединения низкоскоростных периферийных компонентов с материнской платой, встраиваемыми системами и мобильными телефонами. В стандартном режиме шина обеспечивает передачу последовательных 8-битных данных со скоростью до 100 кбит/с. Для осуществления процесса обмена информацией по шине I2C используется всего два сигнала: линия данных SDA, линия синхронизации SCL. 3 режима работы при организации обмена данными: 1) полный дуплекс Дуплексный режим позволяет вести передачу и прием одновременно в двух встречных направлениях. 2) полудуплексный Полудуплексный режим позволяет выполнять поочередный обмен данными в обоих направлениях. В каждый момент времени передача может вестись только в одном направлении: один передает, другой принимает. И пока передача не закончилась, принимающий ничего не может сообщить передающему 3) однодуплексный В симплексном режиме передача данных может вестись только в одном направлении: один передает, другой принимает Скорость передачи 80 Кбит/сек. В I2C 7 бит, что соответствует 128 устройствам (2^7=128). Если ширина адреса 10 бит, тогда можно адресовать 2^10= 1024 устройств. Условия передачи «старт» и «стоп». 1) «Старт». Процедура обмена начинается с того, что формируется состояние «Старт»- генерируется переход сигнала линии SDA из высокого состояния в низкое при высоком уровне на линии SCL. Этот переход воспринимается всеми устройствами, подключенными к шине, как признак начала процедуры обмена. 2) «Стоп» Обмен завершается тем, что формируется состояние «Стоп» - переход состояния линии SDA из низкого состояния в высокое при высоком состоянии линии SCL (см рис.49, но наоборот): SDA=0, clock меняется от 0 до 1. Состояния «Старт» и «Стоп» всегда вырабатываются ведущим. Считается, что шина занята после фиксации состояния «Старт», свободна - через некоторое время после фиксации состояния «Стоп». I2C позволяет подключать 5 -6 устройств на одной плате. АСК- acknowledge I2C находит применение в устройствах, предусматривающих простоту разработки и низкую себестоимость изготовления при относительно неплохой скорости работы. Список возможных применений: -доступ к модулям памяти NVRAM; -доступ к низкоскоростным ЦАП/АЦП; -регулировка контрастности, насыщенности и цветового баланса мониторов; -регулировка звука в динамиках; -управление светодиодами, в том числе в мобильных телефонах; -чтение информации с датчиков мониторинга и диагностики оборудования, например, термостат центрального процессора или скорость вращения вентилятора охлаждения процессора; -чтение информации с часов реального времени (кварцевых генераторов); -управление включением/выключением питания системных компонент; -взаимодействие с микроконтроллерами PICAXE серии «X». |
18. Интерфейс RS- 232,RS-485. RS-232 (англ. Recommended Standard 232) — используемый в телекоммуникациях стандарт последовательной асинхронной передачи двоичных данных между терминалом (англ. Data Terminal Equipment, DTE) и коммуникационным устройством (англ. Data Communications Equipment, DCE). Это широко распространенный высокоскоростной и помехоустойчивый промышленный последовательный интерфейс передачи данных. RS-232 — интерфейс передачи информации между двумя устройствами на расстоянии до 15 метров. Информация передается по проводам цифровым сигналом с двумя уровнями напряжения. Логическому "0" соответствует положительное напряжение (от +5 до +15 В для передатчика), а логической "1" отрицательное (от -5 до -15 В для передатчика). Асинхронная передача данных осуществляется с фиксированной скоростью при самосинхронизации фронтом стартового бита. По структуре это обычный асинхронный последовательный протокол, то есть передающая сторона по очереди выдает в линию 0 и 1, а принимающая отслеживает их и запоминает.Данные передаются пакетами по одному байту (обычно 8 бит). Вначале передаётся стартовый бит, противоположной полярности состоянию незанятой (idle) линии, после чего передаётся непосредственно кадр полезной информации, от 5 до 8 бит. Увидев стартовый бит, приемник выжидает интервал T1 и считывает первый бит, потом через интервалы T2 считывает остальные информационные биты. Последний бит — стоповый бит (состояние незанятой линии), говорящий о том, что передача завершена. Возможно 1, 1,5 или 2 стоповых бита. В конце байта, перед стоп битом, может передаваться бит чётности (parity bit) для контроля качества передачи. Он позволяет выявить ошибку в нечетное число бит (используется, так как наиболее вероятна ошибка в 1 бит). RS-485 (англ. Recommended Standard 485), EIA-485 (англ. Electronic Industries Alliance-485) — стандарт физического уровня для асинхронного интерфейса. Регламентирует электрические параметры полудуплексной многоточечной дифференциальной линии связи типа «общая шина». Стандарт приобрел большую популярность и стал основой для создания целого семейства промышленных сетей широко используемых в промышленнойавтоматизации. В стандарте RS-485 для передачи и приёма данных используется одна витая пара проводов, иногда сопровождаемая экранирующей оплеткой или общим проводом. Передача данных осуществляется с помощью дифференциальных сигналов. Разница напряжений между проводниками одной полярности означает логическую единицу, разница другой полярности — ноль. Стандарт RS-485 оговаривает только электрические и временные характеристики интерфейса.
Передача данных идёт по двум линиям, A и B.
Разъем состоит из двух или трех контактов:
|