Availability: Mikroprozessortechnik | Technische Universität München

Mikroprozessortechnik:

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Bibliographic Details
Main Authors:	Müller, Helmut (Author), Walz, Lothar (Author)
Format:	Book
Language:	German
Published:	Würzburg Vogel 2012
Edition:	8., bearb. Aufl.
Series:	Elektronik 5
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adam_text	IMAGE 1 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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