C ile 8051 Mikrodenetleyici Uygulamaları

1. C ile 8051 Mikrodenetleyici Uygulamaları BÖLÜM 8 8051 Yeni Teknolojileri

2. Amaçlar • X2 çalışma modu ile X1 modu arasındaki farkları açıklamak • Çift Veri İşaretçisi (Dual Data Pointer) kullanmak • Gelişmiş zamanlayıcı/sayıcı, kesme ve bellek birimlerini kullanmak • Tuş takımı arayüzünün sunduğu kolaylıkları öğrenmek • Çeşitli popüler seri haberleşme protokollerini ve uygulamalarını öğrenmek • Tümdevre üstü emülasyon teknolojilerini (ONCE ) öğrenmek • ISP (Sistem üzerinde programlama) teknolojisini uygulamak

3. AT89C51RC2 Mikrodenetleyicisi AT89C51RC2 mikrodenetleyicisinin genel özellikleri • MCS–51 ailesi mikrodenetleyicileri ile uyumlu • 32 K bayt yeniden programlanabilir flash bellek • 1000 kez yazma/silme • 4v–5,5v çalışma gerilimi • Maksimum 40 MHz çalışma frekansı • 3 seviyeli kod koruma • 512 x 8-bit dahili RAM • 32 G/Ç pini • 3 adet 16–bit zamanlayıcı/sayıcı • 8 kesme kaynağı • Seri haberleşme arabirimi • Düşük güç tüketim modları (Uyuma, boşta) • Uyuma modundan kesme ile normal çalışma moduna geçme • Kısır-döngü sayıcı • Çift Veri İşaretçisi (DPTR)

4. AT89C51RC2 Blok Diyagramı

5. AT89C51RC2 SFR Haritası

6. Hızlı Çalışma Modu (X2) • Standart 8051 mikrodenetleyicisinde her makine çevrimi 12-saat periyodunda gerçekleşir. • 89C51RC2 ailesinde istenirse makine çevrimi 6-saat periyoduna indirgenebilir. Bu çalışma moduna X2 modu denir. • Bu mod sayesinde daha az maliyetli kristal osilatörler kullanılabilir, aynı zamanda eşit işlemci gücüne daha az enerji sarfiyatıyla ulaşılır. Böylece toplam işlemci performansı iki katına çıkmış olur. • Bu işlem Saat Kontrol Saklayıcısı 0 (CKCON0) ve 1 (CKCON1) ile gerçekleştirilir.

7. Çift Veri İşaretçisi (Dual DPTR) • Üretilen kod miktarını azaltmak ve kod çalışma hızını artırmak için fazladan bir DPTR daha kullanılabilir. • Çift veri işaretçisi ile aynı anda harici bellekteki iki ayrı adres işaretlenebilir. • Hangi DPTR saklayıcısının kullanılacağını AUXR1 isimli saklayıcının ilk biti (AUXR1.0) veya DPS (Data Pointer Select) belirlemektedir.

8. Genişletilmiş RAM (eXpanded RAM) • Dahili olarak bulunur ve 1 KB alana sahiptir. • 0-3FFh adres aralığı içerisindedir. • XRAM adres bölgesine erişim, harici belleğe erişimde kullanılan MOVX komutu yardımıyla gerçekleştirilir. • Ancak XRAM biriminin kullanılabilmesi için AUXR saklayıcısının EXTRAM biti sıfıra (‘0’) kurulmalıdır

9. Gelişmiş Sayıcı Birimleri - PCA • Programlanabilir Sayıcı Dizisi (PCA) birimi, MİB’den bağımsız olarak daha fazla zamanlama işlevleri sunma için tasarlanmıştır. • PCA kullanılarak daha az kodla daha hassas zamanlama yapılabilir. • PCA, 5 adet karşılaştırıcı/yakalayıcı birim dizisini besleyen bir zamanlayıcı/sayıcı ünitesinden meydana gelir

10. Gelişmiş Sayıcı Birimleri - PCA • PCA biriminin ayrıntılı blok diyagramı

11. Gelişmiş Sayıcı Birimleri - PCA PCA Modülleri: • 16-bit Yakalama, pozitif-kenar tetiklemeli • 16-bit Yakalama, negatif-kenar tetiklemeli • 16-bit Yakalama, hem pozitif-kenar hem de negatif-kenar tetiklemeli • 16-bit Yazılım Zamanlayıcısı • 16-bit yüksek hızlı çıkış • 8-bit Darbe Genişlik Üreteci

12. Gelişmiş Sayıcı Birimleri - PWM • Bütün PCA modülleri PWM (Pulse Width Modulator) çıkışı olarak kullanılabilir. • PWM çıkış frekansı, CA zamanlayıcının kaynağına bağlıdır.

13. Gelişmiş Sayıcı Birimleri – Kısır Döngü Sayacı • Kısır Döngü Sayacı (KDS) sistem güvenilirliğini arttırmak için kullanılır. • KDS gürültü, güç parazitleri ve elektrostatik deşarj tehlikelerine karşı açık sistemler için oldukça yararlıdır. • Modül-4 kısır-döngü sayacı olarak ayarlanabilecek tek PCA modülüdür.

14. Tuş Takımı Arayüzü • AT89C51RD2/ED2 ailesi bir 8xn matris tuş takımı bağlantısına imkan tanımaktadır. • Hem yüksek hem de düşük seviye seçilebilme özelliğine sahip 8 girişli programlanabilir kesme birimidir. • Girişler P1 portunun alternatif fonksiyonu olarak kullanılabilir. • Tuş takımı birimi SFR alanında 3 saklayıcı ile temsil edilir: • Tuş takımı bayrakları saklayıcısı (KBF-Keyboard Flag) • Tuş takımı kesme yetkilendirme saklayıcısı (KBE-Keyboard Interrupt Enable) • Tuş takımı seviye seçimi (KBLS-Keyboard Level Selection)

15. Tuş Takımı Arayüzü Tuş takımı arayüzü blok diyagramı

16. Seri Port Arayüzü (SPI) • Serial Port Interface (SPI), mikrodenetleyici ile çevresel birimler (RAM, LCD, EEPROM vb.) veya başka bir mikrodenetleyici arasında tam-çift yönlü (full-dublex), eşzamanlı (senkron) seri iletişim arayüzüdür. • SPI’nin özellikleri • Tam-çift yönlü, 3 kablolu eşzamanlı iletişim • Ana (master) veya uydu (slave) işleyiş • Programlanabilir 8 ana saat hızı • Programlanabilir kutup ve fazlı seri saat sinyali • Mikrodenetleyici kesme yetenekli ana mod arıza hata bayrağı • Yazma çakışması bayrak koruması

17. Seri Port Arayüzü (SPI) SPI Ana-Uydu Bağlantısı

18. Gelişmiş Kesme Birimi AT89C51RC2 (RD2/ED2) 9 kesme kaynağına sahiptir • 2 adet harici kesme kaynağı: ve 3 adet zamanlayıcı/sayıcı kesme kaynağı: Z/S0, Z/S1 ve Z/S2 • Seri port (RS-232) kesme kaynağı • SPI seri haberleşme kesme kaynağı • Tuş takımı kesme kaynağı • PCA genel kesme kaynağı Not:Her bir kesme kaynağı IE saklayıcısındaki bitlerin kurulması (‘1’) veya sıfırlanması (‘0’) ile ayrı olarak aktif veya pasif hale getirilebilir.

19. Gelişmiş Kesme Birimi Kesme kaynakları ve vektör adresleri

20. Donanımsal Kısır-Döngü Sayacı • Kısır-döngü sayacı WDTRST (WatchDog Timer ReSeT) olarak adlandırılır ve 14-bitlik bir sayaçtır. • Mikrodenetleyici dahili veya harici çeşitli etkenlerden dolayı belirli bir döngü içerisinde sonsuz şekilde kalabilir. • Kısır-döngü sayacı her makine periyodunda değerini bir artıran bir sayaçtır. • Bu sayaç taştığında dışarıdan reset işlemi yapılmış gibi olur • Amaç, kısır-döngü sayacını taşırmamaktır ve bunun yolu WDTRST saklayıcısını sürekli ve periyodik olarak belli bir değere kurmaktır.

21. Dahili Emülasyon (ONCE - On-Chip Emulation) • Dahili emülasyon, geliştirme kartındaki entegrenin yerinden çıkarılmadan sistemin hata ayıklama ve test işlemlerini yapılmasını sağlar. • ONCE modu denilen bu moda belirli uçların sıra ile uyarılması ile geçiş yapılabilir: • Entegre RESET durumunda (RST =1) ve PSEN=1 iken , ALE=1 yapılmalı • RESET işlemi sona erdirilir (RST=0) ve ALE bu kez ‘0’’da tutulur.

22. EEPROM Veri Belleği • Mikrodenetleyicinin enerjisi kesilse dahi kaybetmek istemediği verilerin saklandığı bellek türüdür. • Daha önceki ailelerde olmayan bu özellik sadece AT89C51ED2 ailesinde mevcuttur ve toplam kapasitesi 2 KB’dır. • Dahili XRAM ve EEPROM aynı adres alanını kullandıkları için yazma ve okuma anında hangi bellek birimine erişilmeye çalışıldığı EECON saklayıcısındaki denetim bitleri ile belirlenir.

23. Flash Bellek ve Sistem Üzerinde Programlama (ISP) Flash bellek ve ISP teknolojinin özellikleri • EEPROM tabanlıdır ve dahilidir • Önyükleme vektörü, programcıya flash önyükleyici kodunu, flash bellek alanının herhangi bir yerine yerleştirmeyi sağlar. Böylece programcıya büyük esneklik sağlanır • Flash ROM’daki varsayılan önyükleyici, mikrodenetleyicinin seri port üzerinden programlanmasını sağlar • Harici 64KB’lık bir EEPROM/EPROM bellek istenirse dahili belleğin yerine EA=0 yapılarak kullanılabilir • Programlama ve silme gerilimleri dahili olarak üretilir, hariçten 12 v’luk bir gerilim kaynağına ihtiyaç duyulmaz.

24. Flash Bellek ve Sistem Üzerinde Programlama (ISP) • Okuma/Programlama/Silme • Bekleme durumu eklenmeksizin bayt tabanlı okuma • Bayt veya sayfa tabanlı silme ve programlama (10ms) • Seri önyükleme programı ile 64 KB için tipik programlama süresi: 22sn • 87C51 tipi bir mikrodenetleyici arayüzü ile paralel programlama imkanı • Flash kodunun programlanabilir güvenlik desteği • 100.000 kez yazma işlemi • 10 yıl veri korunumu

25. Flash Bellek ve Sistem Üzerinde Programlama (ISP) • AT89C51RD2 veya ED2 ailesinin ISP veya paralel programlama işlemlerinden sonra alabileceği muhtemel bellek yapıları