Speicheraufbau des AT89C5131

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1 Speicheraufbau des AT89C5131 Prinzip: - getrennter Programmspeicher (ROM) und Datenspeicher (RAM) - interner Speicher (auf dem Chip) und externer Speicher (Zusatzbausteine) Das Experimentalsystem hat keinen externen Speicher! AT89C5131 interner Programmspeicher ROM externer Programmspeicher (optional) RAM externer Datenspeicher (optional) interner Datenspeicher Zugriff auf externe Speicher über dedizierte Port-Pins (Daten, Adressen, Steuersignale) ROM = Read Only Memory speichert Maschinenbefehle dauerhaft RAM = Random Access Memory speichert Variablen temporär 1 / 14 MCT_Vorlesung_09_SS2016

2 Programmspeicher External Access Enable Option: entweder interner oder externer Programmspeicher Auswahl über EA-Pin = Prozessoreingangspin, wird mit 0 ( = extern) oder 5 V ( = intern) beschaltet Adresse FFFFH F400H programmierbar: Interner (On-Chip) Programmspeicher Bootloader 3 kbyte FM1 = Flash Memory 1, vorprogrammiert, damit man Programme laden kann 8000H 7FFFH nach Reset startet das Programm bei F400H (bootloader) oder bei 0000H (Nutzerprogramm) im Praktikum: Start bei F400H User space 32 kbyte FM0 = Flash Memory 0, für vom Nutzer ( user ) geschriebene Programme externer Programmspeicher maximal 64 kbyte 0000H Bootloader = ein Programm zum Laden von Programmen ( booten ) Flash Memory = elektrisch löschbar, behält Information auch ohne Spannung 2 / 14 MCT_Vorlesung_09_SS2016

3 Datenspeicher Struktur: Adresse FFFFH für schnellen Zugriff: Scratchpad -RAM und Special Function Register für größere Datenmengen: Extended - oder externes RAM Interner Datenspeicher 03FFH Extended RAM 00FFH 0080H 007FH Special Function Registers 128 Byte SFR Scratchpad RAM (= Notizzettel ) indirekt: 128 Byte direkt: 128 Byte ERAM 1024 Byte (=1 kbyte) externer Datenspeicher maximal 64 kbyte 0000H direkter Zugriff: mov TH1, #0E7H indirekter Zugriff: mov R0, #080H #0E7H direkter Zugriff: mov 55H, #0E7H Auswahl des Speichers erfolgt über die verwendeten Befehle mov DPTR, #0380H #0E7H und zusätzlich Auswahl über das Bit EXTRAM 3 / 14 MCT_Vorlesung_09_SS2016

4 Auswahl des Speichers in C Prinzip: entweder a) bei der Variablendeklaration einen Speichertyp angeben oder: b) Standard-Speichertyp (abhängig vom Speichermodell) nehmen a) Beispiel: char data zeichen; /* 1 Byte im direkt adressierbaren Scratchpad RAM */ = 1 Byte char xdata zeichen; /* 1 Byte im extended oder externen RAM */ b) Beispiel: Speichertyp char zeichen; /* 1 Byte */ falls Speichermodell small 1 Byte im direkt adressierbaren Scratchpad RAM Speichermodell (memory model) wird in der Entwicklungsumgebung eingestellt 4 / 14 MCT_Vorlesung_09_SS2016

5 Speichertyp Verwendung Speichertypen data Variable im Scratchpad-RAM (untere Hälfte, 00H bis 7FH), direkt addressierbar, schnellste Zugriffszeiten bdata Variable im bitadressierbaren Speicherbereich (20H bis 2FH), für gemischten Bit- und Byte-Zugriff idata Variable im Scratchpad-RAM (gesamter Bereich von 00H bis FFH), für indirekte Addressierung pdata Variable im extenden/externen RAM, Zugriff über (256 Byte Adressraum), sog. "paged"-zugriff xdata Variable im extended/externen RAM, Zugriff über (1k bzw. 64 kbyte Adressraum) code Variable im Programmspeicher (64 kbyte Adressraum), Zugriff über (nur lesbar) Speichertypen können explizit angegeben werden 5 / 14 MCT_Vorlesung_09_SS2016

6 Speichermodelle Speichermodell SMALL COMPACT LARGE Verwendung Variablen werden im direkt adressierbaren Bereich des internen RAM abgelegt. Maximal 128 Byte Speicher verfügbar. Speichertyp ist data, falls nicht explizit anders deklariert Variablen werden im externen RAM abgelegt und mit "paged"- Zugriff addressiert. Maximal 256 Byte Speicher verfügbar. Speichertyp ist pdata, falls nicht explizit anders deklariert. Variablen werden im externen RAM abgelegt und mit dem Data- Pointer addressiert. Maximal 64 kbyte Speicher verfügbar. Speichertyp ist xdata, falls nicht explizit anders deklariert. Das Speichermodell ("memory model") wird vom Programmierer gewählt. Damit wird der Standard-Speichertyp festgelegt. 6 / 14 MCT_Vorlesung_09_SS2016

7 Beispiele für Variablen-Deklarationen char data zeichen; /* 1 Byte im internen RAM */ char code text[] = "Hallo"; /* String-Konstante im Programmspeicher */ unsigned int xdata zahlen[1000] /* 2000 Byte im externen RAM */ float idata x,y,z; /* 3 Gleitkomazahlen im internen RAM */ int xdata matrix[3][3]; /* zweidimensionales Array im externen RAM */ sfr P0 = 0x80; /* Port P0 liegt an Adresse 80H im SFR-Bereich*/ char bdata flags; /* 1 Byte im bitadressierbaren Bereich des int. RAM */ sbit flag0 = flags^0; /* 1 Bit des zuvor deklarierten Bytes (Bit 0) */ 7 / 14 MCT_Vorlesung_09_SS2016

8 Beispiel: Timer-Programmierung in C Aufgabe: LEDs blinken lassen, mit 0,1 sec Puls-Dauer (5 Hz) #include <reg5131.h> sbit LED1 = P1^0; /* Bit 0 von Port P1 */ #define TH0_Startwert 0xfc /* (1 msec)*/ #define TL0_Startwert 0x18 /* ergibt fc18 als Startwert */ /* Hauptprogramm */ void main(void) char zaehler; TMOD = 0x01; /* Timer 0 als 16 Bit Timer initialisieren */ TH0 = TH0_Startwert; TL0 = TL0_Startwert; 8 / 14 MCT_Vorlesung_09_SS2016

9 zaehler = 0; /* Zähler für die Schleifendurchläufe */ TF0 = 0; /* Timer 0 Überlauf-Flag löschen */ TR0 = 1; /* Timer 0 Run-Bit setzen (Timer starten) */ while (1) /* Endlosschleife */ if (TF0 == 1) /* d.h.: Timer abgelaufen */ TF0 = 0; TH0 = TH0_Startwert; TL0 = TL0_Startwert; zaehler++; if (zaehler > 100) /* 100 ms */ LED1 = ~LED1; /* LED-Bit invertieren */ zaehler = 0; 9 / 14 MCT_Vorlesung_09_SS2016

10 Interrupt-Programmierung in C Prinzip: Interrupt-Service-Routine (ISR) schreiben = Unterprogramm gekennzeichnet durch Kennwort "interrupt x" x = Nummer des Interrupts Beispiel: Interrupt-Routine für Timer 1 void timer_1_interrupt(void) interrupt 3... Interrupt Nummer entspricht der Anordnung der Interrupt-Vektoren: 0003H Externer Interrupt 0 Interrupt 0 000BH Timer 0 Interrupt Interrupt H Externer Interrupt 1 Interrupt 2 001BH Timer 1 Interrupt Interrupt 3 usw / 14 MCT_Vorlesung_09_SS2016

11 Beispiel: Interrupt-Programmierung Aufgabe: ein Programm, das 1 mal pro Sekunde einen Ton von 100 ms Dauer erzeugt Lösung: 1 Timer für das Einschalten und Ausschalten des Tones 1 Timer für die Ton-Höhe (Lautsprecher ansteuern) #include <reg515.h> sbit Lautsprecher = P3^5; /* Bit 5 von Port P3 */ #define TH0_Startwert 0xfc /* (1 ms)*/ #define TL0_Startwert 0x18 /* ergibt fc18 als Startwert */ #define TH1_Startwert 0xfc /* Ton C 5. Oktave = 523 Hz */ #define TL1_Startwert 0x45 /* ergibt fc45 als Startwert */ int data zaehler; 11 / 14 MCT_Vorlesung_09_SS2016

12 /* Interrupt-Service-Routine für Timer 0 ("Sekunden-Zähler") */ void timer_0_isr(void) interrupt 1 TF0 = 0; TH0 = TH0_Startwert; TL0 = TL0_Startwert; zaehler++; /*Timer0 läuft nach 1 ms ab. Danach wird er neu gestartet und der Zähler um 1 erhöht*/ if (zaehler == 900) /* nach 900 ms */ TF1 = 0; TH1 = TH1_Startwert; TL1 = TL1_Startwert; TR1 = 1; /* Ton-Erzeugung starten */ 12 / 14 MCT_Vorlesung_09_SS2016

13 if (zaehler == 1000) /* nach 1000 ms */ TR1 = 0; /* Ton-Erzeugung beenden */ zaehler = 0; /* Interrupt-Service-Routine für Timer 1 ("Ton-Erzeugung") */ void timer_1_isr(void) interrupt 3 TF1 = 0; TH1 = TH1_Startwert; /* Timer 1 neu starten */ TL1 = TL1_Startwert; Lautsprecher = ~Lautsprecher; /* Lautsprecher-Pin invertieren */ 13 / 14 MCT_Vorlesung_09_SS2016

14 /* Hauptprogramm */ void main(void) TMOD = 0x11; /* Timer 0 und Timer 1 sind 16-Bit Timer */ TR0 = 1; /* Timer 0 starten */ TF0 = 1; /* Timer 0 Flag setzen = Interrupt auslösen */ TR1 = 0; /* Timer 1 nicht starten */ TF1 = 0; /* Timer 0 Flag löschen = Interrupt nicht auslösen */ /* Interrupt Freigabe */ ET0 = 1; /* Timer 0 Interrupt freigeben */ ET1 = 1; /* Timer 1 Interrupt freigeben */ EAL = 1; /* generelle Interrupt-Freigabe */ while (1); /* Endlosschleife */ 14 / 14 MCT_Vorlesung_09_SS2016

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