Mikrocomputerfibel: Vom 8-Bit-Chip Zum Grundsystem

ISBN-13: 9783528241834 / Niemiecki / Miękka / 1987 / 245 str.

Gerhard Schnell

Opis

1.1 Definitionen Wir wollen diesem Kapitel zwei Definitionen des Mikroprozessors voranstellen, von denen wir hoffen, daB in diesem abgegrenzten Bereich das I nteresse des Lesers angesiedelt ist. Erste Definition Der Mikroprozessor ist eine Schaltung, die einen logischen ProzeBablauf gemaB 1 einem vorgegebenen Programm interaktiv ) zu steuern vermag. Das Programm kann dabei jederzeit geandert werden. Ein einfaches Beispiel dazu ist die Ampelsteuerung einer StraBenkreuzung: Nach einem vorgegebenen Programm bewegen sich Fahrzeuge und FuBganger iiber'die Kreuzung. Wiinscht man den Verkehrsstrom anders zu steuern, so andert man das Steuerprogramm (d.h., die Software). Die Schaltung (d.h., die Hardware) bleibt. Interaktiv ist diese Ampelsteuerung meist leider nicht, d.h. sie bemerkt nicht und reagiert deshalb auch nicht auf das augenblickliche Verkehrsgeschehen. Soli sie reagieren, so miissen VerkehrsmeBgerate, z.B. Zahlkontaktschwellen, eingebaut werden, deren MeBwerte dann im Programm beriicksichtigt werden. Der Leser mag einwenden, daB man Ampelsteuerungen auch schon vor der Erfindung des Mikroprozessors im Jahre 1971 hatte. Nun, damals hat man Steuerungen mit festverdrah teten logischen, integrierten Gattern (NAND, NOR usw.) vorgenommen. Das ist prinzipiell auch heute noch sinnvoll, wenn die Anzahl der logischen Verkniipfungen klein ist 100) und das Programm spater nicht mehr geandert werden 5011 (Abb. 1).

Spis treści

1 Einführung.- 1.1 Definitionen.- 1.2 Der Mikroprozesso r als Teil des Mikrocomputers.- 2 Ein Modell-Mikroprozessor.- 2.1 Aufbau und Organisation.- 2.1.1 Die ALU und ihre Steuerung.- 2.1.2 Register.- 2.1.2.1 Akkumulator und weitere Universalregister.- 2.1.2.2 Befehlszählerregister.- 2.1.2.3 Zustandsregister.- 2.1.2.4 Register für den Stapelspeicherzeiger.- 2.1.2.5 Indexregister.- 2.2 Kontrollsignale.- 2.3 Vergleich Modellmikroprozessor mit realen Mikroprozessoren.- 2.3.1 Z80.- 2.3.2 8085.- 2.3.3 2650.- 2.3.4 8080.- 2.3.5 6802.- 2.3.6 6502.- 2.3.7 1802.- 2.3.8 SCMP.- 3 Die Sprachen der Computer.- 3.1 Symbolsprachen.- 3.2 Assemblersprachen.- 3.3 Maschinensprachen.- 3.3.1 Oktalkode.- 3.3.2 Hexadezimalkode.- 4 Das Arbeiten mit dem Mikroprozessor alleine.- 4.1 Übungssysteme.- 4.2 Das Primitivsystem.- 4.2.1 Der Mikroprozessor.- 4.2.2 Taktgenerator.- 4.2.3 Befehlsschrittsteuerung.- 4.2.4 Datenein- und -ausgabe.- 4.3 Einschreiben und Auslesen von Daten.- 4.4 Addition.- 4.4.1 Einfache Addition ohne Übertrag.- 4.4.2 Addition mit Übertrag.- 4.4.3 Addition binärkodierter Dezimalzahlen (BCD).- 4.5 Subtraktion.- 4.5.1 Logische und arithmetische Zahlen.- 4.5.2 Subtraktion durch Addition.- 4.5.3 Subtraktionsprogramm.- 4.6 Logische Verknüpfungen.- 5 Der Umgang mit dem Speicher.- 5.1 Übersicht.- 5.2 Arbeitsweise kleiner ein- und auslesbarer Speicherbausteine.- 5.3 Arbeitsweise kleiner festprogrammierter Speicherbausteine.- 5.4 Die Organisation des Speicherbereichs.- 5.5 Der Aufbau eines kleinen Speichers.- 5.5.1 128X8 bit = 128 byte.- 5.5.2 2 × 128 byte = 256 byte.- 5.5.3 2 × (256 × 4) bit = 256 byte.- 5.5.4 4 × 256 byte = 1 Kbyte.- 5.6 Das Einschreiben und Auslesen von Programmen.- 6 Mikroprozessor + Speicher = einfaches Grundsystem.- 6.1 Belastungen der Anschlüsse.- 6.2 Das Grundsystem mit einfacher Ein- und Ausgabe.- 6.2.1 Mikroprozessor-Einheit.- 6.2.2 Ein- und Ausgabeeinheit.- 6.2.3 Steuereinheit.- 6.2.4 Speichereinheit.- 6.2.5 Das Arbeiten mit dem einfachen Grundsystem.- 7 Ein Programm für das einfache Grundsystem (Tonprogramm).- 7.1 Flußdiagramm.- 7.2 Die speziellen Befehle.- 7.2.1 Dekrementierung.- 7.2.2 Sprünge.- 7.2.2.1 Absolute (und direkte) Adressierung.- 7.2.2.2 Relative Adressierung.- 7.2.2.3 Unbedingter und bedingter Sprung.- 7.3 Das Tonprogramm für verschiedene Mikroprozessoren.- 7.3.1 Absolute Adressierung.- 7.3.2 Relative Adressierung.- 7.4 Das Interface und die Peripherie.- 7.5 Echtzeitprogramm.- 7.5.1 Die Taktzeit.- 7.5.2 Die Befehlsausführungszeit.- 7.5.3 Das Tonprogramm ist ein Echtzeitprogramm.- 8 Einfaches Grundsystem + Tastatur + Ziffernanzeige = Komplettsystem.- 8.1 Systemübersicht.- 8.2 Dateneingabe mit Tastatur.- 8.3 Datenausgabe mit Siebensegmentanzeige.- 8.4 Gesamtschaltung.- 9 Betriebssystem = Monitor.- 9.1 Die Funktionen eines Betriebssystems.- 9.2 Die Organisation eines Betriebssystems.- 9.3 Liste der verfügbaren Monitorfunktionen.- 10 Unterprogrammtechnik und Tabellenabruf (Melodieprogramm).- 10.1 Programmbeschreibung.- 10.2 Flußdiagramme.- 10.2.1 Flußdiagramm für das Unterprogramm TON.- 10.2.2 Flußdiagramm für Hauptprogramm MELODIE.- 10.3 Die speziellen Befehle.- 10.3.1 Unterprogrammaufrufe.- 10.3.2 Adressierung des Speichers.- 10.3.3 Indizierte Adressierung des Speichers.- 10.4 Programmlisten für die einzelnen Mikroprozessor-Modelle.- 10.4.1 Melodieprogramm für 2650.- 10.4.2 Melodieprogramm für Z80, 8080, 8085.- 10.4.3 Melodieprogramm für 6502.- 10.4.4 Melodieprogramm für 6802.- 10.4.5 Melodieprogramm für SCMP.- 10.4.6 Melodieprogramm für 1802.- 11 Interaktives Echtzeit-Programm (Uhr).- 11.1 Programmbeschreibung.- 11.1.1 Zweck des Programms.- 11.1.2 Interaktion mit dem Benutzer.- 11.1.3 Synchronisation mit der Echtzeit (real time).- 11.1.4 Übersichtsblockbild.- 11.1.5 Eingabe, Speicherung und Ausgabe der Daten.- 11.2 Flußdiagramm.- 11.2.1 Lesen.- 11.2.2 Stellen.- 11.2.3 Leuchtanzeige.- 11.2.4 Synchronisation.- 11.2.5 Sekunde und Blinker.- 11.2.6 Zeit weiterzählen.- 11.2.7 Unterprogramm UPP.- 11.2.8 Mitternacht.- 11.2.9 Weckzeit.- 11.2.10 Wecker.- 11.3 Programmlisten für die einzelnen Mikroprozessor-Modelle.- 11.3.1 Allgemeine Tabellenwerte.- 11.3.2 Uhrprogramm für Z80, 8080, 8085.- 11.3.3 Uhrprogramm für 2650.- 11.3.4 Uhrprogramm für 6802.- 11.3.5 Uhrprogramm für SCMP.- 11.3.6 Uhrprogramm für 1802.- 11.3.7 Uhrprogramm für 6502.- 11.3.8 Bemerkung über das Programmtesten.- 11.4 Modifikationen des Uhrprogramms.- 11.4.1 Uhr mit Dezimalminuten.- 11.4.2 Uhr mit Dezimalstunden.- 11.4.3 Dezimalzähler.- 11.4.4 Dualzähler.- 11.4.5 Lichtschranke mit Zähler.- 11.4.6 Schaltuhr.- 12 Interrupt.- 12.1 Einleitung.- 12.2 Der Interrupt beim 8080 und Z80.- 12.2.1 Der nicht maskierbare Interrupt.- 12.2.2 Der maskierbare Interrupt.- 12.2.2.1 Interruptmodus 0.- 12.2.2.2 Interruptmodus 1.- 12.2.2.3 Interruptmodus 2.- 12.2.2.4 Programmbeispiel für Interruptmodus 2.- 12.3 Der Interrupt beim 6800 und 6502.- 12.3.1 Der nicht maskierbare Interrupt.- 12.3.2 Der maskierbare Interrupt.- 12.3.3 Programmbeispiel für den 6800.- 12.3.4 Programmbeispiel für den 6502.- 13 16-Bit-Mikroprozessoren.- 13.1 Die verschiedenen Typen.- 13.2 Die erhöhte Leistungsfähigkeit.- 13.3 Der Umgang mit 16-Bit-Prozessoren.- Kleines Mikrocomputer-Lexikon.- Tabelle zur Umwandlung hexadezimal/oktal und umgekehrt.- Sockelschaltungen der einzelnen Mikroprozessoren.- CALM-Übersetzungstabellen der einzelnen Mikroprozessoren.- Lösungen der Übungen.- Kreuzworträtsel.- Literatur.- Lösung des Kreuzworträtsels.- Sachwortverzeichnis.

O autorze

Dr.-Ing. Gerhard Schnell ist Professor für elektrische Messtechnik und Mikrocomputertechnik an der Fachhochschule Frankfurt.