ÉPREUVE ÉCRITE Ministère de l Education Nationale et de la Formation Professionnelle

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1 ÉPEUVE ÉCITE Ministère de l Education Nationale et de la Formation Professionnelle EXAMEN DE FIN D ÉTUDES SECONDAIES TECHNIQUES égime de la formation de technicien Division: Électrotechnique Section: Communication BANCHE: MICOÉLECTONIQUE SESSION: juin 8 DATE: //8 DUÉE: h.unterprogramme ( Punkte) a) Welche Initialisierung muss zwingend vorgenommen werden, damit ein Unterprogrammaufruf funktionieren kann? Erkläre kurz warum dies nötig ist. () b) Erkläre den Unterschied zwischen lokalen und globalen Variablen bei der Programmierung mit Assembler. ().Interrupts (8 Punkte) a) Im egister GIF sollen und gelöscht werden, und soll gesetzt werden, ohne dass die anderen s verändert werden. Notiere den entsprechenden Assemblercode. () b) Welche drei Bedingungen müssen erfüllt sein, damit der Controller auf Unterbrechungen reagieren kann? () c) Erkläre ausführlich was passiert, wenn während dem Abarbeiten einer Interrupt outine erneut ein Interrupt erfolgt. ().Entprellung ( Punkte) a) Erkläre kurz anhand einer Skizze wieso Schalter entprellt werden müssen. () b) Erkläre ausführlich die softwaremäßige Entprellung mit einem Flussdiagramm (inklusive Text). () /

2 .Serielle Schnittstelle ( Punkte) a) Zeichne die Zeitdiagramme (Zeichenrahmen) bei der seriellen Übertragung des Buchstaben 'g' (O) einmal am Pin PD des Mikrocontrollers und einmal am Pin (TxD) der seriellen Schnittstelle. () b) Schreibe ein kleines Unterprogramm mit dem symbolischen Namen CVCH zum Empfang eines Zeichens mittels Polling. Die Übergabevariable heißt Char (egister wurde mit der Define Anweisung im Hauptprogramm zugewiesen:.def Char = r). Es soll keine Fehlerkontrolle erfolgen. ().Digitale Ein- und Ausgabe (9 Punkte) Mit Hilfe eines ATmega soll ein Gerät konstruiert werden, das 9 polige serielle Kabel durchmessen und testen kann. Das Kabel wird, wie in der folgenden Skizze dargestellt mit dem Controller verbunden. Ausgänge am Controller: POTC POTC und POTD POTC wird mit Pin des seriellen Kabels verbunden, POTC mit Pin, POTC mit Pin usw.. POTD wird mit Pin 9 verbunden. /

3 Eingänge am Controller: POTA POTA und POTB). POTA wird mit Pin des seriellen Kabels verbunden, POTA mit Pin, POTA mit Pin usw.. POTB wird mit Pin 9 verbunden. Die Pull Up Widerstände müssen für alle Eingänge gesetzt werden! Funktionsweise: Jede einzelne Leitung wird am Kabelanfang nacheinander unter Spannung gesetzt. Die jeweiligen Zustände an den neun Kabelausgänge werden erfasst und abgespeichert. Der Controller legt zuerst Volt an Pin des seriellen Kabels (POTC =, POTC =, POTD = ) und liest dann alle 9 Eingänge ein. Die Zustände der 9 Eingänge (9 ) werden in einer Tabelle im SAM ab der Adresse x nach folgendem Muster abgespeichert: x Neuntes Wort (HByte) x Neuntes Wort (LByte) x Erstes Wort (HByte) x Erstes Wort (LByte) TESTTAB Zwischen der Aktivierung mit V und dem Abspeichern soll ms gewartet werden (ein fertiges Unterprogramm "Wms" darf verwendet werden). Da 9 gespeichert werden müssen, wird ein ganzes Wort ( Byte) zum Abspeichern benötigt. Der Zustand der unteren 8 Pin (POTA) wird im LByte (Low Byte) auf der Adresse x abgespeichert (Pin entspricht ). Der Zustand von Pin 9 wird alleine an der untersten Stelle (LSB) des HByte (High Byte) auf der Adresse x abgespeichert. Dieser Teil des Programms (Einlesen von POTB und Abspeichern im HByte) soll als Unterprogramm realisiert werden. Als nächstes legt der Controller Volt an Pin des seriellen Kabels (POTC =, alle anderen Ausgänge = ) und liest wieder alle 9 Eingänge ein. Dies wird insgesamt neun mal wiederholt bis alle Leitungen aktiviert waren. a) Notiere die Assembleranweisungen zur Speicherreservierung im SAM. () b) Notiere die Assemblerzeilen zur Initialisierung der Ein und Ausgänge und der SAM Tabelle. () c) Zeichne die Flussdiagramme zum Programm. Die Aktivierung der unteren 8 Pins soll in einer Schleife mit Hilfe eines Schiebebefehls durchgeführt werden. () /

4 .Arbeiten mit Tabellen und Ausgabe über die serielle Schnittstelle ( Punkte) Das Programm aus der vorigen Aufgabe soll erweitert werden. Dazu soll die Tabelle die sich im SAM ab x (TESTTAB, 8 Werte) befindet mit der folgenden ersten Tabelle im Flash Speicher (TABNM) verglichen werden. Ist die SAM Tabelle mit der Flash Tabelle identisch, so soll über die serielle Schnittstelle der Text der zweiten Flash Tabelle (TXTTAB) ausgegeben werden (8bit/s, 8N). Der Controller ist mit MHz getaktet. Es soll ein Polling mit UDE verwendet werden. Die Texttabelle schließt mit einem Nullbyte ab. ; ; Tabellen im Programmspeicher (Flash) ; OG TABNM: x ;Tabelle ab Adresse x.db x,x,x,x,x,x,x8,x,x,x.db x,x,x,x,x8,x,x,x.og x ;Tabelle ab Adresse x TXTTAB:.DB "Vollstaendiges : Kabel!",,, a) Notiere die Assemblerzeilen zur Initialisierung der seriellen Schnittstelle. () b) Schreibe das kommentierte Assemblerprogramm zum Vergleich der Tabellen und zur Ausgabe des Textes. () /

5 A Befehlssatz /

6 /

7 A SF-egister /

8 UCSA = USAT Control and Status egister A UCSA xb XC TXC UDE FE DO PE UX MPCM Startwert ead/write XC USAT eceive Complete Wenn sich keine Daten mehr im Empfangspuffer befinden oder wenn der Empfänger ausgeschaltet ist (Startwert). Wird auf Eins gesetzt, wenn sich Daten im Empfangspuffer befinden. Zeigt also an, dass die Daten ausgelesen werden können. Kann zusätzlich einen Interrupt auslösen (siehe UCSB). TXC USAT Transmit Complete Es sind noch Daten im Schieberegister oder Datenregister vorhanden. Es kann noch kein neues Zeichen gesendet werden (Startwert). Wird auf Eins gesetzt, wenn alle Daten (gesamter ahmen) aus dem Schieberegister ausgegeben wurden und keine neuen Daten im UD Datenregister (Sendepuffer) vorliegen. Muss manuell mit einer Eins! vor der Ausgabe gelöscht werden! Kann zusätzlich einen Interrupt auslösen (siehe UCSB). UDE USAT Data egister Empty Datenregister UD besetzt. wird auf Eins gesetzt, wenn das Datenregister UD (Sendepuffer) leer ist und der USAT somit bereit ist neue Daten anzunehmen (Startwert nach ESET!). Kann zusätzlich einen Interrupt auslösen (siehe UCSB). FE Frame Error kein ahmenfehler. ahmenfehler, kein gültiges Stoppbit erkannt. DO Data Overun kein Überlauffehler. Überlauffehler; tritt auf wenn beide Pufferregister (XB bzw. UD) und das Schieberegister belegt sind, und dann ein gültiges Startbit erkannt wird. PE Parity Error kein Paritätsfehler. Paritätsfehler. UCSB = USAT Control and Status egister B UCSB xa XCIE TXCIE UDIE XEN TXEN UCSZ XB8 TXB8 Startwert ead/write XCIE XC Interrupt Enable Das Setzen dieses ermöglicht das Auslösen eines Interrupts in dem 8/

9 Moment, wo das XC Flag (UCSA) gesetzt wird, also neue Daten im Empfangspuffer vorhanden sind. Interrupts müssen dazu global frei gegeben sein (I= im SEG mit "sei"). kein XC Interrupt erlaubt. TXCIE TXC Interrupt Enable Das Setzen dieses ermöglicht das Auslösen eines Interrupts in dem Moment, wo das TXC Flag (UCSA) gesetzt wird, also Schieberegister und UD egister (Sendepuffer) leer sind. Interrupts müssen dazu global frei gegeben sein ( I= im SEG mit "sei") kein TXC Interrupt erlaubt. UDIE UDE Interrupt Enable Das Setzen dieses ermöglicht das Auslösen eines Interrupts in dem Moment, wo das UDE Flag (UCSA) gesetzt wird, also das UD Datenregister (Sendepuffer) leer ist. Interrupts müssen dazu global frei gegeben sein (I= im SEG mit "sei") kein TXC Interrupt erlaubt. XEN eceiver ENnable schaltet den Empfänger ein. Pin xd (POTD) ist dann als Eingang reserviert (muss nicht extra initialisiert werden) und ist für andere Aktionen nicht mehr zugänglich. TXEN schaltet den Empfänger aus. Transmitter ENnable schaltet den Sender ein. Pin TxD (POTD) ist als Ausgang reserviert (muss nicht extra initialisiert werden) und ist für andere Aktionen nicht mehr zugänglich. schaltet den Sender aus. UCSZ USAT Character Size siehe nächstes egister UCSC UCSC = USAT Control and Status egister C UCSC x USEL UMSEL UPM UPM USBS UCSZ UCSZ UCPOL Startwert ead/write USEL USAT egister SELect Der Speicherplatz ist mit zwei egistern belegt. das egister UCSC wird ausgewählt (default). Beim Lesen von UCSC ist das Eins. das egister H wird ausgewählt. Beim Lesen von H ist das Null. UMSEL USAT Mode SELect UPM Synchroner Modus Asynchroner Modus USAT Parity Mode UPM, UPM Ist die Parität eingeschaltet (gerade oder ungerade Parität) wird hardwaremäßig die Parität generiert und in den Zeichenrahmen mit integriert. Als Empfänger kontrolliert der USAT die Parität. Ist ein Fehler aufgetreten, so wird das PE Flag (Parity Error) in UCSA gesetzt. 9/

10 keine Parität reserviert gerade Parität eingeschaltet ungerade Parität eingeschaltet. USBS USAT Stop Select Stoppbit Stoppbit UCSZ USAT Character Size UCSZ, UCSZ, UCSZ Mit diesen drei wird die Anzahl der Datenbits (Zeichengröße) eingestellt. UCSZ befindet sich auf im UCSB egister und wird nur benötigt wenn 9 benötigt werden. Sonst kann dieses unberücksichtigt bleiben, da sein Default Wert Null ist. (UCSZ) reserviert reserviert reserviert 9 UCPOL USAT Clock POLarity Wird nur bei synchroner Datenübertragung benutzt bei asynchroner Übertragung H = USAT Baud ate egister High H x USEL Startwert ead/write L = USAT Baud ate egister Low L x9 Startwert ead/write USEL USAT egister SELect Der Speicherplatz ist mit zwei egistern belegt. das egister UCSC wird ausgewählt (Startwert). Beim Lesen von UCSC ist das Eins. das egister H wird ausgewählt. Beim Lesen von H ist das Null. USAT Baud ate egister In diesen befindet sich der Teiler aus dem sich die Baudrate berechnen lässt. Die /

11 Abtastung des Eingangsignals xd erfolgt mit dem fachen Übertragungstakt (Baudrate). Die Formel lautet: Baudrate= Systemtakt Teiler Umgekehrt lässt sich natürlich auch der Teiler bei erwünschter Baudrate errechnen: Teiler= Systemtakt Baudrate Die mit dem Teiler erreichte Baudrate entspricht nicht immer dem genauen Standardwert. Der Fehler (in Prozent) errechnet sich mit: Fehler [%]= Baudrate % Standardbaudrate Fehler unter,% sollen angestrebt werden, da sonst die Fehlerrate bei der Übertragung zunimmt. Die kann zum Beispiel durch das Auswechseln des Quarzes erfolgen oder durch Verdoppeln der Baudrate mit UX in UCSA (siehe Datenblatt). UD = USAT I/O Data egister XB TXB XB TXB XB TXB XB TXB XB TXB XB TXB XB TXB XB TXB Startwert ead/write UD r/w xc TXB Transmit Data Buffer egister Sendepuffer. XB eceive Data Buffer egister Empfangspuffer. /

12 A ASCII-Tabelle Dec. Oct. Hex Binary Value A B C D E F 8 9 A B C D E F 8 9 A B C D E F 8 9 A B C D E F NUL SOH STX ETX EOT ENQ ACK BEL BS HT LF VT FF C SO SI DLE DC DC DC DC NAK SYN ETB CAN EM SUB ESC FS GS S US SP! " # $ % & ' ( ) * +,. / 8 9 : ; < = >? Dec. Oct. Hex Binary Value (Null char.) (Start of Header) (Start of Text) (End of Text) (End of Transmission) (Enquiry) (Acknowledgment) (Bell) (Backspace) (Horizontal Tab) (Line Feed) (Vertical Tab) (Form Feed) (Carriage eturn) (Shift Out) (Shift In) (Data Link Escape) (XON) (Device Control ) (Device Control ) (XOFF)(Device Control ) (Device Control ) (Negative Acknowledgement) (Synchronous Idle) (End of Trans. Block) (Cancel) (End of Medium) (Substitute) (Escape) (File Separator) (Group Separator) (eq to Send)(ec Sep) (Unit Separator) (Space) / A B C D E F 8 9 A B C D E F 8 9 A B C D E F 8 9 A B C D E A B C D E F G H I J K L M N O P Q S T U V W X Y Z [ \ ] ^ _ ` a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v w x y z { } ~ Nul