Тема 21.
Периферия микропроцессора
(устройства input/output)
Здесь рассматриваются узлы микропроцессора, относящиеся
к устройствам ввода-вывода (I/O).
Если ПЗУ и ОЗУ требуются для функционирования самой
микропроцессорной системы, то устройства ввода-вывода
это то, ради чего вся система и проектируется – ведь
они осуществляют непосредственный контроль событий
реального мира.
К устройствам I/O относятся несколько видов устройств:
1. Порты общего назначения – цифровые вводы-выводы,
обычно сгруппированные по 8 = 1 порт.
Для процессора порты представляют собой устройства
типа «защёлка» (LATCH) на шине данных.
С помощью портов общего назначения можно контролировать
разнообразные устройства, которые принято включать или
считывать состояние включено-выключено. Примером
подобных устройств могут служить светодиод, реле,
клапан, а на чтение – кнопка.
2. Устройства связи(UART,SPI,I²C) – устройства, каждое
из которых представляет собой целый узел с
полуавтоматическим функционированием. Задача –
максимально упростить пользователю микропроцессорной
системы установление связи и получение информации из
любого внешнего по отношению к микропроцессорной
системе источника. На заре развития микроконтроллеров
все эти устройства вносились проектировщиками в
систему как отдельные микросхемы. Ныне каждый
микропроцессор предлагает как минимум одно такое
устройство как встроенное стандартное
устройство ввода-вывода.
3.Устройства аналого-цифрового преобразования
- так же устройства, каждое из которых представляет
собой целый узел с полуавтоматическим функционированием.
Задача – оцифровка.
К этой группе устройств относятся АЦП, ЦАП и более
простой аналоговый компаратор.
АЦП – устройство, преобразующее (замеряющее) входной
аналоговый сигнал и передающее его цифровой эквивалент
процессору.
ЦАП - устройство, преобразующее цифровые данные,
полученные от процессора в аналоговый сигнал.
Аналоговый компаратор – компаратор, сравнивающий и
выдающий цифровой ответ – больше («1») / меньше («0»),
один вход которого фиксирован или его уровень задаётся
процессором, а второй вход принимает измеряемый
аналоговый сигнал.
4. Шим-контроллер (PWM , устройство широтно-импульсной
модуляции), служащий для контроля мощности управляемых
устройств или для особых видов цифровой связи или
передачи данных.
5. Счётчик событий - счётчик, способный автономно
подсчитывать пульсы на входе, с тем чтобы сигнализировать
процессору, когда число совпадёт или превысит заранее
запрограммированное.
Все устройства вывода служат для передачи информации или
контроля внешних устройств, а все устройства ввода - для
приёма информации и могут служить для процессора
источниками прерываний.
В любом микросхеме – контроллере наиболее нужным и
востребованным ресурсом являются выводы – проводники,
к которым можно подключить внешнее оборудование. Поэтому
производители стараются как максимизировать количество
выводов на корпусе микросхем, так и придавать одному
выводу несколько опциональных (на выбор пользователя)
вариантов устройств I/O. Например вывод 27 корпуса TQFP
микроконтроллера ATmega328P имеет 4 функции (устройства
ввода-вывода) на выбор: PC4 (ADC4/SDA/PCINT12)
PC4 - порт С бит 4 – цифровой I/O общего назначения
ADC4 - АЦП номер 4
SDA - часть модуля связи I²C
PCINT12 - вход прерывания номер 12
bermanalexandr@gmail.com
Телефон администратора этой странички: +7 9827458948.