Vybrané kontrolní otázky a hesla ke zkoušce předmětu X38MIP, l.s. 2006, v1
1) Archiktura procesorů řady ´51 Jednočipové mikropočítače řady X51. Jednočipové mikropočítače rodiny X51´- AT89C52, AT89S8252 obvodová struktura, druhy a velikosti paměťových prostorů, velikosti vnitřních pamětí? Jaké periferní obvody má na čipu a k čemu slouží? Jaká je minimální sestava mikropočítače z řady 51 pro vestavnou aplikaci? Na jakých nejnižších adresách bude začínat externí paměť programu, pokud se použije též vnitřní paměť programu na čipu u AT89S8252? 2) Programátorský model procesorů řady ´51 Procesory Atmel AT89C51, AT89C52, AT89S8252 (umístění zásobníku, bitové paměti, přímo a nepřímo adresovatelné paměti, přístup k vnitřní paměti EEPROM,..). Jaké jsou (logicky) paměťové prostory u jednočipového mikropočítače Atmel AT89C52? Jak se liší z hlediska přístupu prostor vnitřní datové paměti na adresách 00 -7Fh a 80h -0FFh? Jak se provádí přímé a nepřímé adresování vnitřní datové paměti? Lze použít přímé adresování externí datové paměti u AT89C52? Jak se liší instrukce MOV A, #33h a MOV A, 33h? Co je to bitově adresovatelná paměť, kde se nachází a jak je velká? Jak je velká vnitřní datová paměť procesoru AT89C51? Kde jsou umístěny (v programátorském modelu) vstupně výstupní brány P1, P3 (stačí pouze přibližně), mohou se adresovat nepřímo? Je možno bitově adresovat bránu P1? Jak se adresuje vnější datová paměť AT89C51 a jakou největší kapacitu může mít. Kolika bitový je : akumulátor, registr R0, R1, R2, registr DPTR, registr SP? Kde může být v AT89C51, AT89C52 příp. v AT89C8252 umístěn zásobník „stack“? Kde je v paměťovém prostoru umístěn ukazatel zásobníku „stack pointer“? Jak se mění ukazatel zásobníku - „Stack pointer“ (SP) po zápisu do zásobníku? Může být zásobník umístěn v prostoru vnější datové paměti (XDATA) ? 3) Obvod UART v procesorech řady ´51 Jaká se musí nejdříve provést inicializace, aby bylo možno použít vestavěný sériový kanál UART v AT89C51? Nakreslete stav výstupního signálu v čase při vysílání znaku A. Jak se programově synchronizuje spolupráce s UART-em (zápis a čtení dat) v AT89C51? Jak jste ve své úloze přijímali a vysílali znaky prostřednictvím sériového rozhraní (RS-232) obvodem UART na čipu AT89S8252? Jak se zjistí, že z nadřazeného počítače byl do interního obvodu UART v AT89C51 předán znak? Jak je možno poznat, že byl obvodem UART již znak vyslán a může se registru SBUF předat další znak ? Uveďte tuto malou část programu, kterou jste tuto skutečnost zjišťovali. Jaká je minimální doba vyslání 1000 znaků na sériovou linku, jestliže se používá modulační rychlost 9600 Bd, (nastavení odvodu UART- 8 datových bitů, 1 stop bit). Nakreslete průběh signálu na výstupním pinu TxD (vysílač UART) u AT89C51, jestliže se vysílá znak ASCII znak A (kód 41 hexa). Jaké je pořadí jednotlivých bitů při vysílání? Čím je určena modulační rychlost při vysílání znaku vestavěným obvodem UART v AT89C51? 4) Programování procesorů řady ´51 Tvorba programu v jazyce symbolických adres. Programové prostředky: Překladač, object-hex konvertor. Jak se postupuje při přípravě programu pro vnitřní paměť FLASH mikropočítače AT89C52,
1
Vybrané kontrolní otázky a hesla ke zkoušce předmětu X38MIP, l.s. 2006, v1
od jaké adresy bude program umístěn? Intel Hex soubor, co to je, z čeho a jak se získá, k čemu slouží? Pseudoinstrukce (direktivy) překladače ORG, SET, EQU, HIGH, LOW, DB, DS, INCLUDE K čemu složí pseudoinstrukce ORG, SET, EQU, DS, DB u překladače A51, který jste používali na cvičeních? Jak lze zapsat bitovou adresu při přípravě programu s překladačem A51? Čím se liší instrukce LJMP, JMP, AJMP, SJMP, příp. LCALL, CALL, ACALL? Jakým znakem může začínat návěští, jakým znakem může začínat číslo? V kolika bitech se vyjadřují čísla v překladači A51? Jaký bude obsah akumulátoru A, registrů R1, R2 po provedení instrukcí odpovídajících zápisu MOV A, # LOW NOT 0FFh MOV R1, #HIGH NOT 0F0h MOV R2, # LOW - 0F0h Jakou budou mít hexadecimální, dekadickou, případně binární hodnotu následující výrazy v jednotlivých případech po překladu? sym set - 0F0h sym set LOW -0F0h sym set HIGH -0F0h sym set NOT 0F0h sym set NOT HIGH 0F0h sym set LOW NOT 0F0h sym set NOT LOW 0F000h sym set 1234 sym set 1234H sym set 1234H SHL 1 sym set 1234H SHR 2 sym set 1234D sym set -1234H sym set NOT 1234H Co vyjadřuje zápis DS 2, v kterém segmentu programu se používá? V čem se liší instrukce: MOV A, R1 od MOV A, @R1. 5) Použití procesorů řady ´51 v rámci cvičení Vysvětlete princip měření odporu pomocí MKO, jak jste jej realizovali ve své laboratorní úloze. Jaký význam pro to měl vstup /INT0 ? Jak se rozpozná , že došlo k přetečení čítače T0? Jak se mění obsah čítače T0 v režimu, ve kterém jste jej používali pro měření doby kyvu MKO (monostabilního klopného obvodu). Obsah čítačů T0, T1 a T2 v AT89C8252 se při čítání zvyšuje nebo snižuje? Jakou dobu trvá vykonání instrukcí AT89C51 (např. NOP nebo LJMP), jestliže je použit krystal o frekvenci 12 MHz, příp. 11,0592 MHz? 6) Přerušení u procesorů řady ´51 Jak se postupuje při využití externího přerušení a přerušení od časovače u 8051? Jaké se musejí provést inicializace? Která instrukce (RET nebo RETI) se musí použít pro návrat z podprogramu pro obsluhu přerušení, jaký je rozdíl ve funkci a použití těchto instrukcí?
2
Vybrané kontrolní otázky a hesla ke zkoušce předmětu X38MIP, l.s. 2006, v1
7) Paměťové obvody ROM, EPROM, EEPROM, FLASH Paměťová matice, princip koincidenčního adresování paměťové buňky v paměťové matici. Jak může být uspořádána paměťová matice pamětí o organizaci N x 8 bitů (např. 27256). Paměťová buňka paměti ROM, EPROM, EEPROM, FLASH ROM. Čím se rozlišuje informační obsah buňky pro log. 0 a log. 1? Paměť EPROM, FLASH ROM, EEPROM, princip funkce, vlastnosti, řídicí signály, použití. Doba přístupu paměti taa při čtení. Co je podmínkou získání platných dat na výstupu paměti v požadovaném okamžiku? Jak se zajišťuje elektronická kontrola identifikace typu paměti EPROM, EEPROM a FLASH? Jak probíhá naprogramování paměťových buněk v paměti EPROM, EEPROM a FLASH? Jak se liší uspořádání paměťové buňky, způsob programování a mazání paměti EPROM, FLASH a EEPROM? V čem spočívají tzv. inteligentní algoritmy programování pamětí EPROM? Jakým procesem se přenášejí náboje na plovoucí hradlo u paměti EPROM a FLASH a jak se odstraňují? Jak se programuje a maže paměť EEPROM a v čem spočívá tento proces? Jaké řídicí signály má paměť 2764, 27256; k čemu slouží- naznačte časovým diagramem. Je možno použít paměť 27512 do plošného spoje, který byl navržen pro 27256 a jak? Jakou kapacitu a organizaci mají paměti EPROM typu 2764, 27C256, 275C12, 270C10, 270C20, 270C40, 27C080 ? Co je to "Page write" mód programování pamětí EEPROM. 8) Paměťové obvody RWM Paměťové buňky a uspořádání pamětí SRAM, dvoubránové paměti, paměti FIFO. Jak se chová paměť FIFO po svém zaplnění, pokud nejsou přiváděny čtecí impulsy? Jak lze zjistit aktuální stav paměti FIFO? Cyklus čtení a zápisu paměti SRAM. Paměťová buňka dynamické paměti (DRAM). V čem spočívá obnovení obsahu DRAM? Jak se může toto obnovení provádět. Proč se musí provádět? K čemu a proč se používá metody přednabití bitových vodičů (precharge) při čtení u pamětí SRAM případně DRAM? Jestliže bude paměť SRAM typu 6116 (příp. 6264, 62256) umístěna od adresy 8000h v prostoru XDATA mikropočítače s AT89C51, na jaké adrese se bude nacházet poslední Byte této paměti? Jaké je uspořádání dvoubránové paměti a paměti FIFO? Paměti FIFO stejné řady (např. IDT7201.7202,7203) mají při různé kapacitě stejný nebo různá počet vývodů? Mají paměti FIFO adresovací vstupy? Jak je možno poznat, že paměť FIFO zaplněna nebo vyprázdněna? 9) Logické obvody CMOS Logické obvody (dále jen l.o.)– CMOS l.o., Jaké jsou napěťové úrovně UiLmax, UiHmin u obvodu 74HCT, 74HC při napájení + 5 V? Jaká je typická velikost napájecího napájecího napětí l.o. řady 74HCT, 74HC? Může pracovat obvod 74HCT00, 74HC00 s napájecím napětím UCC = 3,3 V? Kde jsou v CMOS l.o. ochranné diody a jak působí u CMOS logického obvodu, který sám nemá napájení? Jak se projeví přepólování napájení? Vysvětlete pojem Latch–up efekt a jak k němu dochází? Jaké je omezení pro maximální výstupní proudy, jaké jsou maximální proudy pinem GND, UCC u obvodů řady HC, HCT ?
3
Vybrané kontrolní otázky a hesla ke zkoušce předmětu X38MIP, l.s. 2006, v1
Jaké jsou maximální proudy typu „ input clamp“, „output clamp„ vstupními a výstupními záchytnými diodami? Jak se liší statický a dynamický proudový odběr CMOS logických obvodů, čím je dána jeho velikost? Jak se mění proudový odběr CMOS logických obvodů s frekvencí signálu? Jak se určí proudový odběr CMOS l.o. (např. 74HCT00) při znalosti napájecího napětí, frekvenci signálu, zatěžovací kapacity a kapacity CPD? Co je to kapacita CPD a co vyjadřuje? Vysvětlete pojem „+5 V tolerantní vstup“ CMOS l.o. Jaké je náhradní schéma výstupu CMOS logického obvodu? Jaký je přibližně vnitřní odpor v náhradním schématu výstupního obvodu l.o. řady HC, HCT ve stavu L. případně H? Jak se projeví přivedení kladného napětí z výstupu jednoho log. obvodu ve stavu H na vstup dalšího CMOS l.o., který má odpojené napájení? Jak se používají tlumicí rezistory pro zamezení zákmitů na vodičích přenášející signály mezi l.o., jaká je velikost jejich odporu? Jak se může projevit vyšší impedance nevhodně voleného vodiče spojujícího pin GND l.o. se společným zemním pólem rozvodu napájení? Proč se musí blokovat napájecí napětí co nejblíže l.o. kvalitními kondenzátory a k čemu to slouží? 10) Spolupráce mikroprocesoru se sběrnicemi Nakreslete typický sběrnicový cyklus při čtení a cyklus při zápisu procesoru s multiplexovanou a nemultiplexovanou sběrnicí. Který okamžik v celém cyklu je významný pro čtení dat z datové sběrnice do mikroprocesoru? Jak je možno u některých mikroprocesorů zajistit spolupráci rychlého procesoru s pomalou pamětí, případně pomalými vstupně/ výstupními obvody? Popište využití signálu Wait. Co se míní pojmem vkládání čekacích (wait) stavů do cyklu čtení, případně zápisu procesoru? Popište využití rychlých pamětí SRAM v mikropočítači ve funkci rychlé paměti programu tam, kde již samotná paměť EPROM, případně FLASH již nepostačuje svou rychlostí (analogie CACHE - překopírování programu z FLASH do rychlé SRAM připojené jako paměť programu). 11) Návrh mikropočítače Připojení paměti EPROM, RAM k mikroprocesoru, návrh dekodéru adresy. Překódování řídicích signálů sběrnice procesoru AT89C51 (změna mapy externích paměťových prostorů z architektury Harwardské na von Neumannovu – signály PSEN, RD) pro vývojovou desku. Připojení vstupně / výstupních obvodů na sběrnici. Paměťově mapované vstupní a výstupní brány, připojování programovatelných vstupně výstupních obvodů a řadičů na sběrnici. Vysvětlete způsoby stránkování paměti, v čem spočívá a k čemu slouží? Navrhněte připojení paměti EPROM (příp. Flash) 27C040 jako vnější paměti konstant k mikroprocesoru AT89C52. Navrhněte připojení paměťově mapované vstupní a výstupní brány s obvody 74HCT573 k mikroprocesoru AT89C52 do prostoru XDATA. Je možno připojit vstupní bránu s obvodem 74HCT573 do prostoru CODE (externí programové paměti)? Naznačte část programu, jak by se četla informace z paměťově mapovaných vstupních bran a program pro zápis do paměťově mapované výstupní brány. Brány jsou mapovány do prostoru XDATA. Popište použití instrukcí typu MOVX v dané situaci.
4
Vybrané kontrolní otázky a hesla ke zkoušce předmětu X38MIP, l.s. 2006, v1
Co je to úplné a neúplné dekódování adresy paměťového obvodu? Vysvětlete, jak dochází k zrcadlení pamětí v paměťovém prostoru při neúplném dekódování adresy. Kolik pamětí 27C512 (případně 27C256, 27C64) lze maximálně připojit najednou jako vnější paměti programu (v prostoru CODE) k procesoru řady X51? 12) Připojování ovládacích a zobrazovacích prvků k mikropočítači Nakreslete a vysvětlete připojení tlačítek, připojení tlačítek s přerušením, připojení maticové klávesnice k mikropočítači, připojení tlačítek prostřednictvím posuvného registru. Popište ovládání LED, sedmisegmentového LED zobrazovače, dynamické řízení vícemístného sedmisegmentového LED zobrazovače. Jak funguje segmentový a maticový LED zobrazovač. Jak je možno řešit připojení LED zobrazovače a tlačítek pomocí sériově – paralelního, případně paralelně sériového posuvného registru? Nakreslete schéma a určete velikosti jednotlivých odporů v 6-místném zobrazovači („dipleji“) se 7-segmentovými LED se společnou anodou (předpokládejte střední hodnotu proudu 5 mA, napětí UAK = 2,5 V, saturační napětí NPN i PNP tranzistorů 0,5 V, h21E = 100, činitel saturace = 2. 13) Připojení A/D a D/A převodníků k mikropočítači Co je to sběrnicově kompatibilní D/A a A/D převodník? Popište D/A převodník s dvojitým záchytným registrem, jeho použití, význam dvojitého záchytného registru ve spolupráci mikropočítače s D/A převodníkem. Vysvětlete připojení sběrnicově kompatibilního 12-bitového A/D převodníku na 8-bitovou datovou sběrnici mikropočítače, jaký je význam signálu HBEN. Proč se používá vícekanálový D/A převodník s dvojitým záchytným registrem a jak se řeší jeho spolupráce s mikropočítačem? Jak se připojí 12-bitový D/A převodník k 8-bitové sběrnici mikropočítače? 14) Některá zadání pro návrh mikropočítače - Navrhněte řídicí mikropočítač do regulátoru. Sestava AT89C52, vnější paměť programu od adresy 0 s obvodem EPROM27C256, paměť SRAM 6264 v prostoru XDATA od adresy 8000h (nezrcadlí se), dvě výstupní brány s obvody 74HCT573 (první od adresy 0A000h, druhá od 0C000h). Připojte 4 místný, 7- segmentový zobrazovač s LED. -Navrhněte mikropočítač do záznamníku („černá skříňka“) s pamětí FLASH. Procesor AT89S8252 bude využívat vnitřní paměť programu, vyrovnávací paměť SRAM 62256 od adresy 0, paměť FLASH 29F040 stránkovaná v prostoru XDATA od 0E000h do 0FFFFh. Pro stránkování použijte výstupní bránu s obvodem 74HCT573 umístěnou podle Vašeho uvážení. Bránu P1a volné piny P3 použijte pro připojení 6 indikačních LED a 4 ovládacích tlačítek. Otázky a odpovědi v testu se předpokládají pouze v rozsahu, v jakém byla látka odpřednášena, případně odcvičena v rámci předmětu " Mikroprocesory v přístrojové technice". Jako doplňková literatura slouží nomografie Vedral, Fischer: Elektronické obvody pro měřicí techniku, a manuály k procesorům řady ´51, které jsou k dispozici na www stránkách předmětu. Pro seznámení s programováním procesorů řady ´51 slouží také manuály firmy Keil, které jsou v elektronické formě součástí volné demonstrační verze prostředí Keil Microvision 2, které bylo používáno na cvičeních a které je k dispozici na www stránkách předmětu.
5
Vybrané kontrolní otázky a hesla ke zkoušce předmětu X38MIP, l.s. 2006, v1
Předpokládají se též znalosti, které by student měl mít, pokud se věnoval práci na cvičeních a samostatně zpracovával všechny úlohy. Při návrhu obvodů se předpokládají základní znalosti z teorie obvodů a logických obvodů.
6
