Mikrocontroller Praxis

Vorwort Mikrocontroller sind in vielen technischen Bereichen als Steuerungselement eingefiihrt. In Maschinen-und Robotersteuerungen, in der Kraftfahrzeug-Elektro­ nik, in der Automatisierungstechnik oder als "Embedded Control"-Applikationen verrichten sie ihren Dienst und konnen durch ihre Programmierbarkeit an die gestellten Aufgaben jeweils individuell angepaBt werden. Durch Implementierung verschiedenster Funktionen (on chip devices) stehen funktionsfahige Single-Chip-Losungen als 4-Bit- bis 32-Bit-Ausfiihrungen zur Verfiigung. Zur Zeit haben die 8-Bit-Typen die groBte Verbreitung, da ihre Leistungsfahigkeit bzgl. Wortbreite und Verarbeitungsgeschwindigkeit haufig ausreicht. Auf der Basis des Mikrocontrollers 80(C)51131 bieten die verschiedensten Herstel­ ler aufwartskompatible Mikrocontroller an, die aIle als 8051-Derivate bezeichnet werden. Die vorliegende Publikation beschaftigt sich ausfiihrlich mit dem Mikrocontroller 80(C)51131, da dessen Funktionen sich in allen anderen Ausfiihrungen wiederfin­ den. Weiterfiihrend werden anschlieBend die zusatzlichen Eigenschaften der Mi­ krocontroller 80(C)515/535 und 80C517/537 der Fa. Siemens dargestellt. 1m Gegensatz zu vie len anderen VerOffentlichungen, die zu diesem Thema erschie­ nenen sind, beschrankt sich die Darstellung nicht nur auftechnische Sachinforma­ tionen, vielmehr werden in vielen praktischen Ubungen die vorhandenen Moglich­ keiten verdeutlicht. Von daher ist dieses Buch we it mehr als ein technisches Handbuch; als praxisorientierter Leitfaden ermoglicht es die eigenstandige Einar­ beitung in ein interessantes und wichtiges Gebiet der Steuerungstechnik.

1. Schematischer Aufbau eines Rechnersystems.- 1.1 Aufbau eines Mikrocomputer-Systems.- 1.2 Aufbau eines Mikrocontrollers.- 1.3 Aufbau eines Bus-Systems.- 2. Leistungsmerkmale der 80(C)51/31-Familie.- 2.1 Leistungsmerkmale der 80(C)51/31.- 2.2 Leistungsmerkmale der 80(C)515/535.- 2.3 Leistungsmerkmale der 80C517/537.- 3. Speicherkonzepte.- 3.1 Speicherkonzept 80(C)51/31.- 3.2 Speicherkonzept 80(C)515/535 und 80C517/537.- 4. Externer Bus.- 4.1 CPU-Timing.- 4.2 Externer Daten- und Programmspeicher.- 4.3 Zugriff auf den externen Programmspeicher.- 4.4 Zugriff auf den externen Datenspeicher.- 5. Interne I/O-Ports.- 5.1 Interne I/O-Ports 80(C)51/31.- Schematischer Aufbau von Port 1 und Port 3.- Alternative Funktionen von Port 3.- Schematischer Aufbau von Port 2.- Schematischer Aufbau von Port 0.- Read-Modify-Write-Eigenschaften.- Zeitverhalten der Ports.- 5.2 Interne I/O-Ports 80(C)515/535.- Alternative Funktionen von Port 1.- Analoger Eingabe-Port 6.- 5.3 Interne I/O-Ports 80C517/537.- Alternative Funktionen von Port 1.- Alternative Funktionen von Port 4.- Alternative Funktionen von Port 5.- Alternative Funktionen von Port 6.- Schematischer Aufbau von Port 7 und Port 8.- 6. Interne Timer/Counter-Funktionen.- 6.1 Timer/Counter-Funktionen 80(C)51/31.- Betriebsart 0.- Betriebsart 1.- Betriebsart 2.- Betriebsart 3.- Programmierung der Timer/Counter-Funktionen.- Benötigte Special Function Register.- 6.2 Timer/Counter-Funktionen 80(C)515/535.- Standard-Funktionen von Timer Nr. 2.- Programmierung der Standard-Funktionen.- Reload-Funktion von Timer Nr. 2.- Compare-Funktion von Timer Nr. 2.- Compare Mode 0.- Compare Mode 1.- Verwendung der externen Interrupt-Eingänge in Kornbination mit dem Compare Mode.- Capture-Funktion von Timer Nr. 2.- Capture-Mode 0.- Capture-Mode 1.- Benötigte Special Function Register.- 6.3 Timer/Counter-Funktionen 80C517/537.- Compare/Capture-Einheit.- Standard-Funktionen von Timer Nr. 2.- Compare-Funktionen von Timer Nr. 2.- Concurrent-Compare-Funktion von Timer Nr. 2.- Capture-Funktionen von Timer Nr. 2.- Compare Timer.- Compare-Funktionen des Compare Timers.- Benötigte Special Function Register.- 7. Serielle Schnittstelle.- 7.1 Serielle Schnittstelle 80(C)51/31.- Mode 0.- Mode 1.- Mode 2.- Mode 3.- Einstellung der Baud-Raten.- Multiprozessor-Kommunikation.- Benötigte Special Function Register.- 7.2 Serielle Schnittstelle 80(C)515/535.- 7.3 Serielle Schnittstelle 80C517/537.- Benötigte Special Function Register.- 8. A/D-Wandler.- 8.1 A/D-Wandler 80(C)515/535.- Referenzspannungs-Bereich.- Erhöhung der Auflösung.- Zeitverhalten.- 8.2 A/D-Wandler 80C517/537.- 9. Interrupt-Technik.- 9.1 Funktion eines Interrupt-Systems.- Interrupt-Priorität.- Zeitlicher Ablauf der Interrupt-Bearbeitung.- 9.2 Interrupt-Technik 80(C)51/31.- Externe Interrupts INT0# und INT1#.- Interne Timer Interrupts.- Serial Port Interrupt.- Interrupt-Prioritäten.- Benötigte Special Function Register.- 9.3 Interrupt-Technik 80(C)515/535.- Externe Interrupts INT0# und INT1#.- Externe Interrupts INT2# und INT3#.- Externe Interrupts INT4, INT5 und INT6.- Interne Timer Interrupts.- Serial Port Interrupt.- A/D-Wandler Interrupt.- Interrupt-Priorität.- Benötigte Special Function Register.- 9.4 Interrupt-Technik 80C517/537.- Compare Timer Interrupt.- Serial Port Interrupt 1.- Benötigte Special Function Register.- 10. Befehlssatz der Mikrocontroller-Familie 80(C)51/31.- 10.1 Adressierungsarten.- 10.2 Transfer-Befehle.- 10.3 Logik-Befehle.- 10.4 Arithmetik-Befehle.- 10.5 Bitverarbeitungs-Befehle.- 10.6 Schiebe-Befehle.- 10.7 Sprung-Befehle.- 10.8 Unterprogramm-Befehle.- 11. Assembler-Programmierung.- 11.1 Programm-Ablaufpläne.- 11.2 Lineare Programme.- 11.3 Schleifen-Programme und Verzweigungen.- 11.4 Unterprogramme.- Stack Pointer.- 12. Anhang.- 12.1 Befehlslisten.- Tabellen Special Function Register.- Stichwortverzeichnis.