Mikroprozessortechnik:
Gespeichert in:
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Format: | Buch |
Sprache: | Deutsch |
Veröffentlicht: |
Würzburg
Vogel
2012
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Ausgabe: | 8., bearb. Aufl. |
Schriftenreihe: | Elektronik
5 |
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INHALTSVERZEICHNIS
VORWORT 5
1 EINFUEHRUNG 15
1.1 PRINZIP DER DATENVERARBEITUNG 15
1.1.1 BINAERE DATEN 16
1.1.2 VERARBEITUNG BINAERER DATEN 19
1.2 BLOCKSCHALTBILD EINES MIKROCOMPUTERS 21
1.2.1 ZENTRALEINHEIT 21
1.2.2 ZENTRALSPEICHER 22
1.2.3 EIN-/AUSGABEBAUSTEINE 23
1.2.4 BUSLEITUNGEN 23
1.2.5 MIKROCONTROLLER 23
1.3 PRINZIPIELLE ARBEITSWEISE EINES COMPUTERS 24
1.3.1 HISTORISCHE ENTWICKLUNG 24
1.3.2 PRINZIPIELLER ABLAUF EINES PROGRAMMS 25
2 BAUGRUPPEN EINES MIKROCOMPUTERS 29
2.1 SYSTEMBUS 29
2.1.1 BAUSTEINE AN BUSLEITUNGEN 30
2.1.2 ADRESSIERUNG VON DATEN IN SPEICHER-UND E/A-BAUSTEINEN 32
2.1.3 BAUSTEINAUSWAHL, DECODIERUNG 35
UNVOLLSTAENDIGE DECODIERUNG 38
AUSWAHL MIT JUMPERN 38
AUSWAHL MIT SPEZIELLEN DECODERBAUSTEINEN 38
BUSLEITUNGEN IM MULTIPLEXBETRIEB 38
2.1.4 BUSTREIBER UND EMPFAENGER 42
2.2 ZENTRALEINHEIT (CPU, CENTRAL PROCESSING UNIT) 44
2.2.1 UEBERSICHT 44
2.2.2 RECHENWERK 45
2.2.3 BEFEHLS- ODER STEUERWERK : 46
2.2.4 ADRESS- UND HILFSREGISTER 46
ADRESSREGISTER 47
2.3 ZENTRALSPEICHER 50
2.3.1 AUFBAU VON HALBLEITERSPEICHERN 50
2.3.2 ERWEITERUNG DER WORTBREITE VON GEGEBENEN SPEICHERSCHALTUNGEN 51
2.3.3 VERGROESSERUNG DER SPEICHERZELLENZAHL 52
2.3.4 ARTEN VON HALBLEITERSPEICHERN 53
SCHREIB-/LESESPEICHER (RAM) 53
FESTWERTSPEICHER 59
2.3.5 LERNZIEL-TEST 64
3 PROGRAMMIERUNG VON MIKROCOMPUTERN 67
3.1 MASCHINENBEFEHLE 67
3.1.1 BEGRIFFE 67
3.1.2 PRINZIP DER STEUERUNG DURCH BINAERE BEFEHLE 68
7
HTTP://D-NB.INFO/1023920255
IMAGE 2
3.1.3 STRUKTUR EINES MASCHINENBEFEHLS 68
3.1.4 ERKENNUNG VON OP-CODES 71
3.1.5 DARSTELLUNG VON BEFEHLEN UND ZAHLEN 71
3.1.6 LERNZIEL-TEST 73
4 HARDWARE DES 8051-MIKROCONTROLLERS 75
4.1 BLOCKSCHALTBILD 80C537 75
4.2 ANSCHLUSSTECHNIK BEI 80C537-SYSTEMEN 77
4.2.1 ANSCHLUSSTECHNIK DES 80C537 77
4.2.2 ANSCHLUSS DER EXTERNEN SPEICHER 79
4.2.3 EXTERNE PROGRAMM- UND DATENSPEICHER 80
HARVARD-ARCHITEKTUR 80
VON-NEUMANN-ARCHITEKTUR 81
4.2.4 LERNZIEL-TEST 82
5 MASCHINENPROGRAMMIERUNG DES 80C537 85
5.1 SPEICHERMODELL 85
5.2 TRANSPORTBEFEHLE 88
5.2.1 ALLGEMEINE SCHREIBWEISE 88
5.2.2 ADRESSIERUNGSARTEN 89
IMMEDIATE-ADRESSIERUNG 90
DIREKTE ADRESSIERUNG 91
REGISTERADRESSIERUNG 92
REGISTERINDIREKTE ADRESSIERUNG 92
STACKBEFEHLE PUSH UND POP 93
5.2.3 ADRESSIERUNG EXTERNER SPEICHER 94
5.2.4 ZUORDNUNG DER ADRESSIERUNGSART ZUM SPEICHERBEREICH 96
INDEX-BASIS-ADRESSIERUNG 97
5.2.5 SYMBOLISCHE ADRESSEN 98
5.2.6 PARALLELE EIN-/AUSGABE-PORTS 99
5.2.7 LERNZIEL-TEST 100
5.3 BEARBEITUNG VON DATEN 101
5.3.1 UEBERBLICK 101
5.3.2 RECHNEN MIT DUALEN ZAHLEN 101
ZAHLENGERADE, ZAHLENKREIS 101
ADDIEREN UND SUBTRAHIEREN IM RECHENWERK 102
KOMPLEMENTDARSTELLUNG .VON ZAHLEN 103
RECHNEN MIT POSITIVEN UND NEGATIVEN DUALZAHLEN 106
5.3.3 FLAGS 107
5.3.4 ARITHMETISCHE BEFEHLE 107
ZAEHLBEFEHLE (INC, DEC) 108
ADDIER- UND SUBTRAHIERBEFEHLE (ADD, ADDC, SUBB) 109
5.3.5 BINAERE BEFEHLE (ANL, ORL, XRL) 112
5.3.6 SCHIEBEBEFEHLE (RL, RLC, RR, RRC) 114
5.3.7 EINZELBITBEFEHLE (SETB, CLR, CPL) 116
5.3.8 LERNZIEL-TEST 117
5.4 PROGRAMMSTEUERBEFEHLE 117
5.4.1 UEBERSICHT 117
5.4.2 UNBEDINGTE SPRUNGBEFEHLE 119
5.4.3 BEDINGTE SPRUNGBEFEHLE 120
5.5 STRUKTUR VON PROGRAMMEN 123
5.5.1 SYMBOLISCHE ADRESSIERUNG (SYMBOL, MARKE, LABEL) 123
5.5.2 STRUKTURIERTE PROGRAMMIERUNG 125
FOLGE (LINEARE STRUKTUR, SEQUENZ) 128
SCHLEIFE (WIEDERHOLUNG, LOOP) 128
8
IMAGE 3
ALTERNATIVEN (ENTSCHEIDUNGEN) 130
5.5.3 PROGRAMMBEISPIELE 132
ERSTELLEN EINER TABELLE IM EXTERNEN DATENSPEICHER 132
VERLAGERN EINER TABELLE 135
BINAERE VERKNUEPFUNG 136
VERGLEICHER 138
ZEITSCHLEIFE 141
5.5.4 LERNZIEL-TEST 142
5.6 UNTERPROGRAMME (SUBROUTINES) 143
5.7 INTERRUPT 151
5.7.1 POLLING/INTERRUPT 151
5.7.2 ABLAUF EINES INTERRUPTS 151
5.7.3 ANSTEUERN DER INTERRUPT-SERVICE-ROUTINE (ISR) 152
LEITERGEBUNDENER INTERRUPT 152
VEKTORISIERTER INTERRUPT 152
5.7.4 PRIORITAET 154
5.7.5 INTERRUPT BEIM 80C537 154
DARSTELLUNG DER STEUERREGISTER 156
ANFORDERUNG VON INTERRUPT (INTERRUPT-REQUEST) 156
INTERRUPT-FREIGABE (INTERRUPT-ENABLE) 157
PRIORITAET 158
INTERRUPT-ADRESSEN (INTERRUPT-VEKTOR-TABELLE) 159
RUECKSPRUNG AUS INTERRUPTS 159
REAKTIONSZEITEN BEI EXTERNEN INTERRUPTS 160
MASCHINENPROGRAMM MIT INTERRUPT 160
5.7.6 LERNZIEL-TEST 162
6 E/A-BAUGRUPPEN TEIL 1 163
6.1 PARALLELPORTS 163
6.1.1 BLOCKSCHALTBILD EINES PORTANSCHLUSSES 163
6.1.2 TREIBERSCHALTUNG AM PORTANSCHLUSS 164
6.1.3 ANSCHLUSS VON PERIPHERIEBAUSTEINEN 165
6.1.4 READ-MODIFY-WRITE-BEFEHLE 165
6.1.5 ZEITLICHER ABLAUF EINER PORT-ANSTEUERUNG 166
6.2 ANALOG-DIGITAL-UMSETZUNG (ADU) 166
6.2.1 BETRIEBSARTENEINSTELLUNG 166
6.2.2 KANALEINSTELLUNG 168
6.2.3 REFERENZSPANNUNGEN 169
6.2.4 ZEITLICHER ABLAUF EINER A/D-UMSETZUNG 171
6.2.5 BEISPIELPROGRAMME 172
6.2.6 LERNZIEL-TEST 175
7 PROGRAMMIERUNG IN C 177
7.1 WARUM EINE HOEHERE PROGRAMMIERSPRACHE VERWENDEN? 177
7.2 GRUNDLAGEN VON C 178
7.2.1 KOMMENTARE 178
7.2.2 NAMEN 178
7.2.3 SCHLUESSELWORT (RESERVIERTES WORT, KEYWORD) 178
7.2.4 KONSTANTE 179
7.2.5 ZEICHENKETTEN (STRING LITERAL, STRING) 180
7.2.6 VARIABLE (OBJEKT) 181
7.2.7 OPERATOREN 182
7.2.8 FELDER 184
7.3 BESTANDTEILE EINES C-QUELLTEXTES 185
7.3.1 DEKLARATIONEN (VEREINBARUNGEN) 185
9
IMAGE 4
7.3.2 AUSDRUECKE, ZUWEISUNGEN UND FUNKTIONSAUFRUFE, BLOCKANWEISUNG . . .
187
7.4 STRUKTURIERTE PROGRAMMIERUNG IN C 189
7.4.1 SCHLEIFEN (LOOP) 189
WHILE-SCHLEIFE 189
FOR-SCHLEIFE 192
DO-WHILE-SCHLEIFE 193
7.4.2 ENTSCHEIDUNGEN, ALTERNATIVEN 194
IF-ELSE-ENTSCHEIDUNG, EINFACHE ALTERNATIVE 194
SCHACHTELUNG VON IF-ANWEISUNGEN 196
IF-ELSE-IF-ELSE-ENTSCHEIDUNG, MEHRFACHE ALTERNATIVE 197
SWITCH-ALTERNATIVE 200
7.4.3 SPRUNGANWEISUNGEN 202
BREAK-ANWEISUNG 203
CONTINUE-ANWEISUNG 203
RETURN-ANWEISUNG 204
GOTO-ANWEISUNG 204
7.5 FUNKTIONEN 204
7.5.1 FUNKTIONSDEKLARATION, FUNKTIONSDEFINITION, FUNKTIONSAUFRUF 204
FUNKTIONSDEKLARATION, FUNKTIONSPROTOTYP 205
FUNKTIONSDEFINITION 205
FUNKTIONSAUFRUF 206
7.5.2 STANDARDFUNKTIONEN 207
FUNKTIONEN FUER AUSGABE 207
FUNKTIONEN FUER EINGABE 211
FUNKTIONEN ZUR STRINGBEARBEITUNG 214
SONSTIGE FUNKTIONEN 216
7.6 ZEIGER (POINTER) 216
7.6.1 DEKLARATION UND MANIPULATION VON ZEIGERN 216
7.6.2 ZEIGER UND FELDER 219
7.6.3 ZEIGER UND UEBERGABE VON FUNKTIONSARGUMENTEN 221
7.6.4 FELDER VON ZEIGERN 224
7.7 STRUKTUREN 224
7.7.1 UEBERGABE VON STRUKTUREN AN FUNKTIONEN 226
7.7.2 FELDER VON STRUKTUREN 227
7.8 INTERRUPT IN C 230
7.9 LERNZIEL-TEST 231
8 E/A-BAUGRUPPEN TEIL 2 233
8.1 SERIELLE SCHNITTSTELLE 233
8.1.1 SYNCHRONE UEBERTRAGUNG 233
8.1.2 ASYNCHRONE UEBERTRAGUNG 234
8.1.3 SERIELLE STANDARDSCHNITTSTELLE RS 232 C - V.24/V.28 236
EINRICHTUNGEN ZUR SERIELLEN DATENUEBERTRAGUNG 236
SCHNITTSTELLENLEITUNGEN UND IHRE BEDEUTUNG 236
BETRIEBLICHE ANFORDERUNGEN 238
ELEKTRISCHE EIGENSCHAFTEN 239
ANSCHLUSSTECHNIK 239
STROMSCHLEIFE . 241
8.1.4 SERIELLE SCHNITTSTELLE 0 (SO) 241
8.1.5 SERIELLE SCHNITTSTELLE 1 (SL) 242
8.1.6 BETRIEBSARTEN DER SERIELLEN SCHNITTSTELLEN 242
MODE 0: SYNCHRONER BETRIEB (SCHIEBEREGISTER), NUR SO 242
MODE 1 (SO), MODE B (S1): 8 BIT UART 245
MODE 2: 9 BIT UART, NUR SO 245
MODE 3 (SO), MODE A (SL): 9 BIT UART 246
10
IMAGE 5
MULTIPROZESSOR-UEBERTRAGUNG 247
8.1.7 BEISPIELE . . 247
SYNCHRONE UEBERTRAGUNG MIT SO 247
ASYNCHRONE UEBERTRAGUNG 9 BIT (8 DATENBIT UND 1 PARITYBIT) UEBER SO . .
248 SENDEN ASYNCHRON UEBER S1 249
EMPFANGEN VON ZEICHEN UEBER S1 250
8.1.8 BAUDRATENERZEUGUNG 251
8.1.9 LERNZIEL-TEST 253
8.2 TIMER, COUNTER (ZEITGEBER, ZAEHLER) 253
8.3 TIMER 0 UND TIMER 1 256
8.4 COMPARE/CAPTURE UNIT (CCU) 263
8.4.1 RELOAD-FUNKTION 266
SEKUNDENTAKT MIT DEM COMPARE-TIMER ERZEUGEN 266
BEISPIEL MIT TIMER 2 268
8.4.2 COMPARE-FUNKTION 268
COMPARE-FUNKTION MODE 0 269
COMPARE-FUNKTION MODE 0 MIT DEM COMPARE-TIMER 269
COMPARE-FUNKTION MODE 0 MIT DEM TIMER 2 274
COMPARE-FUNKTION MODE 1 MIT DEM TIMER 2 276
ZUSAMMENFASSUNG DER COMPARE-FUNKTION 283
8.4.3 CAPTURE-FUNKTION 283
9 SICHERHEITSMASSNAHMEN UND ENERGIEEINSPARUNG 285
9.1 WATCHDOG (FAIL SAVE) 285
9.1.1 PROGRAMMIERBARER WATCHDOG-TIMER 286
9.1.2 OSZILLATOR-WATCHDOG 287
9.2 ENERGIESPARENDE BETRIEBSARTEN (POWER-SAVING) 288
9.2.1 SLOW-DOWN MODE 289
9.2.2 IDLE MODE 289
9.2.3 POWER-DOWN MODE 290
9.3 LERNZIEL-TEST 291
10 MULTIPLIZIER-DIVIDIER-EINHEIT 293
10.1 PROGRAMMIERUNG DER MDU 293
10.2 STEUERREGISTER ARCON (ARITHMETIC UNIT CONTROL) 295
10.3 SCHIEBEN UND NORMALISIEREN 295
11 PROGRAMMBEISPIELE 297
11.1 ANSTEUERUNG EINER FLUESSIGKRISTALLANZEIGE (LCD) 298
11.2 BALKENANZEIGE 303
11.3 CENTRONICS-SCHNITTSTELLE 305
11.4 ZWEIPUNKTREGLER 308
11.5 ABFRAGE EINES TASTENFELDES 311
11.5.1 ABFRAGE GROESSERER TASTENFELDER 314
11.5.2 INTERRUPTGESTEUERTE TASTATURABFRAGE 315
11.6 ERZEUGUNG SINUSFOERMIGER SIGNALE MIT PWM 315
11.7 I 2 C-BUS 323
11.7.1 ANSCHLUSSTECHNIK 323
11.7.2 BUSPROTOKOLL 323
11.7.3 BESTANDTEILE DES BUSPROTOKOLLPROGRAMMS 325
11.7.4 ABLAUF EINER KOMMUNIKATION 326
12 WEITERE PROZESSOR-ARCHITEKTUREN 329
12.1 SIGNALPROZESSOREN 329
11
IMAGE 6
12.1.1 GRUNDLAGEN DER DIGITALEN SIGNALVERARBEITUNG 330
AUFBEREITUNG DES SIGNALS 330
VERARBEITUNG DES SIGNALS 331
12.1.2 AUFBAU UND PROGRAMMIERUNG VON SIGNALPROZESSOREN 332
SIGNALPROZESSOR ADSP 2181 VON ANALOG DEVICES 333
SIGNALPROZESSOR TMS 32010 VON TEXAS INSTRUMENTS 340
12.1.3 AUSBLICK 342
12.2 RISC-ARCHITEKTUR 342
12.2.1 PROBLEME DER CISC-ARCHITEKTUR 342
12.2.2 PRINZIP DER RISC-ARCHITEKTUR 344
12.2.3 LEISTUNGSSTEIGERUNG BEI RISC-ARCHITEKTUR 345
VERKLEINERUNG DER ANZAHL DER BEFEHLE 345
UEBERLAPPENDE BEFEHLSABLAEUFE (PIPELINING) 346
REGISTERORGANISATIONEN 348
SPEICHERORGANISATION 348
12.2.4 ZUSAMMENFASSUNG 350
12.2.5 RISC-CONTROLLER PIC16C5X VON MICROCHIP TECHNOLOGY 351 AUFBAU UND
ANSCHLUESSE 351
BEFEHLSABLAUF, PIPELINING 352
BLOCKSCHALTBILD 354
BEFEHLSLISTE 356
13 ENTWICKLUNGSHILFSMITTEL 361
13.1 SCHRITTE BEI DER PROGRAMMENTWICKLUNG 361
13.2 EDITOR 362
13.3 ASSEMBLER (ASSEMBLIERER) 362
13.3.1 BEFEHLE, SYMBOLE, KOMMENTARE 363
13.3.2 ASSEMBLERDIREKTIVEN 363
ABSOLUTE SEGMENTE 363
VERSCHIEBBARE SEGMENTE (RELOCATABLE SEGMENTS) 364
WEITERE WICHTIGE ASSEMBLERDIREKTIVEN 366
VOM ASSEMBLIERER BZW. LINKER ERZEUGTE DATEIEN 368
13.4 COMPILER, KOMPILIERER 368
13.5 LINKER 369
13.6 SIMULATOR (DEBUGGER) . 369
13.7 PROGRAMMTEST IM ZIELSYSTEM 370
13.7.1 DOWNLOAD UEBER DIE SERIELLE SCHNITTSTELLE 370
13.7.2 EPROM-EMULATOR 370
13.7.3 CPU-EMULATOR 371
13.8 ENTWICKLUNGSUMGEBUNG (EU, ENGL. IDE: INTEGRATED DEVELOPMENT
ENVIRONMENT) 371 13.8.1 INSTALLIEREN DER EU RIDE 371
13.8.2 ERZEUGEN EINES QUELLPROGRAMMES 372
13.8.3 ERZEUGEN EINES PROJEKTES 373
13.8.4 ASSEMBLIEREN UND LINKEN 374
13.8.5 TESTEN (DEBUGGEN) DES PROGRAMMES 374
13.9 OPTIONSEINSTELLUNGEN 375
14 ANHANG 377
14.1 SCHALTUNGSBEISPIELE 377
14.1.1 SCHALTUNGSBEISPIEL MIT HARVARD-ARCHITEKTUR 377
14.1.2 SCHALTUNGSBEISPIEL MIT VON-NEUMANN-ARCHITEKTUR 380
14.1.3 SCHALTUNGSBEISPIEL MIT FLASH-SYSTEM 384
14.2 ABLAUFSTEUERUNG 386
14.2.1 SYSTEM-RESET 386
14.2.2 OSZILLATORSCHALTUNG 387
12
IMAGE 7
14.2.3 TAKTAUSGANG 388
14.2.4 ZEITLICHER ABLAUF VON BEFEHLEN 388
14.2.5 ZUGRIFF AUF DEN EXTERNEN SPEICHER 390
14.3 BEFEHLSLISTEN 394
14.4 SELTEN VERWENDETE BEFEHLE 399
14.5 ZUSAMMENFASSUNG DER SPECIAL FUNCTION REGISTER 401
14.6 ANSCHLUSSBELEGUNG 404
14.7 INTEL-HEX-FORMAT 406
14.8 ZEICHENSATZ PC 850 407
15 LOESUNGEN VON AUFGABEN DER LERNZIEL-TESTS 409
LITERATURVERZEICHNIS 419
STICHWORTVERZEICHNIS 421
13
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Inhaltsverzeichnis
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Teilbibliothek Stammgelände
Signatur: |
0002 DAT 130f 2005 A 3052 (8) Lageplan |
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Exemplar 1 | Ausleihbar Am Standort |