Особенности работы УАПП в различных режимах
Режим 0. На рис. 3.11 показаны упрощенная структурная схема УАПП и временная диаграмма его работы в режиме 0. Данные передаются и принимаются через вывод RXD. Через вывод TXD выдаются синхросигналы сдвига.
Передача начинается любой командой, по которой в SBUF поступает байт данных. В момент времени S6P2 устройство управления МК51 по сигналу Запись в буферзаписывает байт в сдвигающий регистр передатчика, устанавливает триггер девятого бита и запускает блок управления передачей, который через один машинный цикл вырабатывает разрешающий сигнал Посылка. При этом в момент S6P2 каждого машинного цикла содержимое сдвигающего регистра сдвигается вправо (младшими битами вперед) и поступает на вывод RXD. В освобождающиеся старшие биты сдвигающего регистра передатчика записываются нули. При получении от детектора нуля сигнала Передатчик пуст блок управления передатчиком снимает сигнал Посылка и устанавливает флаг TI (момент S1P1 десятого машинного цикла после поступления сигнала Запись в буфер.
Прием начинается при условии REN = 1 и RI = 0. В момент S6P2 следующего машинного цикла блок управления приемником формирует разрешающий сигнал Прием, по которому на выход TXD передаются синхросигналы сдвига и в сдвигающем регистре приемника начинают формироваться значения бит данных, которые считываются с входа RXD в моменты S5P2 каждого машинного цикла. В момент S1P1 десятого машинного цикла после сигнала Запись в SCON блок управления приемником переписывает содержимое сдвигающего регистра в буфер, снимает разрешающий сигнал Прием и устанавливает флаг RI.
Режим 1. На рис. 3.12 показаны структурная схема (рис. 3.12,а) и временные диаграммы работы УАПП при приеме и передаче данных (рис. 3.12,б,в). Через вывод TXD УАПП передает, а с вывода RXD принимает 10 бит: старт-бит (0), 8 бит данных и стоп-бит (1). При приеме стоп-бит поступает в бит RB8 регистра SCON.
Передача инициируется любой командой, в которой получателем байта является регистр SBUF. Генерируемый при этом управляющий сигнал Запись в буфер загружает 1 в девятый бит сдвигающего регистра передатчика, запускает блок управления передачей и в момент времени S1P1 формирует разрешающий сигнал Посылка. По этому сигналу на вывод TXD сначала поступает старт-бит, а затем (по разрешающему сигналу Данные) биты данных. Каждый период передачи бита равен 16 тактам внутреннего счетчика.
Прием начинается при обнаружении перехода сигнала на входе RXD из состояния 1 в состояние 0. Для этого под управлением внутреннего счетчика вход RXD опрашивается 16 раз за период представления бита. Как только переход из 1 в 0 на входе RXD обнаружен, в сдвигающий регистр приемника загружается код 1FFH, внутренний счетчик по модулю 16 немедленно сбрасывается и перезапускается для выравнивания его переходов с границами периодов представления принимаемых бит. Таким образом, каждый период представления бита делится на 16 периодов внутреннего счетчика. В состояниях 7, 8 и 9 счетчика в каждом периоде представления бита производится опрос сигнала на входе RXD. Считанное значение принимаемого бита - это то, которое было получено по меньшей мере дважды из трех замеров (мажоритарное голосование по принципу "два из трех"). Если значение, принятое в первом такте, не равно 0, то блок управления приемом вновь возвращается к поиску перехода из 1 в 0. Этот механизм обеспечивает подавление ложных (сбойных) старт-бит. Истинный старт-бит сдвигается в регистре приемника, и продолжается прием остальных бит посылки. Блок управления приемом сформирует сигнал Загрузка буфера, установит RB8 и флаг RI только в том случае, если в последнем такте сдвига выполняются два условия: бит RI = 0, и либо SM2 = 0, либо принятый стоп-бит равен 1. Если одно из этих двух условий не выполняется, то принятая последовательность бит теряется. В это время вне зависимости от того, выполняются указанные условия или нет, блок управления приемом вновь начинает отыскивать переход из 1 в 0 на входе RXD.
Режимы 2, 3. Через вывод TXD УАПП передает или с вывода RXD принимает 11 бит: старт-бит (0), 8 бит данных, программируемый девятый бит и стоп-бит (1). На временной диаграмме (рис. 3.12,в) показана работа УАПП при передаче и приеме данных в режимах 2 и 3. Как видно, режимы 2 и 3 отличаются от режима 1 только наличием девятого программируемого бита. Вследствие этого несколько изменяются условия окончания цикла приема: блок управления приемником сформирует управляющий сигнал Загрузка буфера, загрузит RB8 и установит флаг RI только в том случае, если в последнем такте сдвига выполняются два условия: бит RI = 0 и либо SM2 = 0, либо значение принятого девятого бита данных равно 1.
Система прерываний
Упрощенная схема прерываний МК51 показана на рис. 3.13.
Внешние прерывания мINT0 и мINT1 могут быть вызваны либо уровнем, либо переходом сигнала из 1 в 0 на входах МК51 в зависимости от значений управляющих бит IT0 и IT1 в регистре TCON. От внешних прерываний устанавливаются флаги IE0 и IE1 в регистре TCON, которые инициируют вызов соответствующей подпрограммы обслуживания прерывания. Сброс этих флагов выполняется аппаратурно только в том случае, если прерывание было вызвано по переходу (срезу) сигнала. Если же прерывание вызвано уровнем входного сигнала, то сбросом флага IE управляет соответствующая подпрограмма обслуживания прерывания путем воздействия на источник прерывания с целью снятия им запроса.
Флаги запросов прерывания от таймеров TF0 и TF1 сбрасываются автоматически при передаче управления подпрограмме обслуживания. Флаги запросов прерывания RI и ТI устанавливаются блоком управления УАПП аппаратурно, но сбрасываться должны программой.
Прерывания могут быть вызваны или отменены программой, так как все перечисленные флаги программно-доступны и могут быть установлены/сброшены программой с тем же результатом, как если бы они были установлены/сброшены аппаратурными средствами.
В блоке регистров специальных функций есть два регистра, предназначенных для управления режимом прерываний и уровнями приоритета. Форматы этих регистров, имеющих символические имена IE и IP описаны в табл. 12.1 и табл. 12.2 соответственно. Возможность программной установки/сброса любого управляющего бита в этих двух регистрах делает систему прерываний МК51 исключительно гибкой.
Таблица 12.1. Регистр масок прерывания (РМП)
| Символ | Позиция | Имя и назначение |
| ЕА | IE.7 | Снятие блокировки прерываний. Сбрасывается программно для запрета всех прерываний независимо от состояний IЕ4 - IЕ0 |
| ---- | IE.6 | Не используются |
| ---- | IE.5 | |
| ES | IE.4 | Бит разрешения прерывания от УАПП. Установка/сброс программой для разрешения/запрета прерываний от флагов TI или RI |
| ET1 | IE.3 | Бит разрешения прерывания от таймера 1. Установка/сброс программой для разрешения/запрета прерываний от таймера 1 |
| EX1 | IE.2 | Бит разрешения внешнего прерывания 1. Установка/сброс программой для разрешения/запрета прерываний |
| ET0 | IE.1 | Бит разрешения прерывания от таймера 0. Работает аналогично IE.3 |
| EX0 | IE.0 | Бит разрешения внешнего прерывания 0. Работает аналогично IE.2 |
Таблица 12.2. Регистр приоритетов прерываний
| Символ | Позиция | Имя и назначение |
| ---- | IP.7 - IP.5 | Не используются |
| PS | IP.4 | Бит приоритета УАПП. Установка/сброс программой для присваивания прерыванию от УАПП высшего/низшего приоритета |
| PT1 | IP.3 | Бит приоритета таймера 1 . Установка/сброс программой для присваивания прерыванию от таймера 1 высшего/низшего приоритета |
| PX1 | IP.2 | Бит приоритета внешнего прерывания 1. Установка/сброс программой для присваивания высшего/низшего приоритета внешнему прерыванию мINT1 |
| PT0 | IP.1 | Бит приоритета таймера 0. Работает аналогично IP.3 |
| PX0 | IP.0 | Бит приоритета внешнего прерывания 0. Работает аналогично IP.2 |
Флаги прерываний опрашиваются в момент S5P2 каждого машинного цикла. Ранжирование прерываний по уровню приоритета выполняется в течение следующего машинного цикла. Система прерываний сформирует аппаратурно вызов (LCALL) соответствующей подпрограммы обслуживания, если она не заблокирована одним из следующих условий:
1) в данный момент обслуживается запрос прерывания равного или более высокого уровня приоритета;
2) текущий машинный цикл _ не последний в цикле выполняемой команды;
3) выполняется команда RETI или любая команда, связанная с обращением к регистрам IE или IP.
Отметим, что если флаг прерывания был установлен, но по одному из перечисленных выше условий не получил обслуживания и к моменту окончания блокировки уже был сброшен, то запрос прерывания теряется и нигде не запоминается.
По аппаратурно-сформированному коду LCALL система прерывания помещает в стек только содержимое счетчика команд (PC) и загружает в счетчик команд адрес вектора соответствующей подпрограммы обслуживания. По адресу вектора должна быть расположена команда безусловной передачи управления (JMP) к начальному адресу подпрограммы обслуживания прерывания. Подпрограмма обслуживания в случае необходимости должна начинаться командами записи в стек (PUSH) спора состояния программы (PSW), аккумулятора, расширителя, указателя данных и т.д. и заканчиваться командами восстановления из стека (POP). Подпрограммы обслуживания прерывания обязательно завершаются командой RETI, по которой в счетчик команд перезагружается из стека сохраненный адрес возврата в основную программу. Команда RET также возвращает управление прерванной основной программе, но при этом не снимает блокировку прерываний, что приводит к необходимости иметь программный механизм анализа окончания процедуры обслуживания данного прерывания.