Mikroprozessortechnik: Eine Einführung Mit Dem M6800-System

ISBN-13: 9783519061144 / Niemiecki / Miękka / 1982 / 204 str.

Herbert Tholl

Opis

Die Elektronik und hier besonders die Halbleiterelektronik hat sich in den vergangenen zwei Jahrzehnten derart atemberaubend schnell entwickelt wie kein anderer Bereich der Technik. Vorangetrieben durch neue Forschungsergebnisse der Festkorperphysik und durch eine sich standig verbessernde Halbleitertechnologie, gelang es, eine immer gro ssere Anzahl von Schaltkreisen auf einem einzigen Halbleiterkristall zu integrieren. Diese Entwicklung gipfelte schliesslich in den hochstintegrierten Chips, den VLSI-Bausteinen, 2 5 bei denen auf wenigen mm Flache bis zu 10 Transistorfunktionen integriert werden konnen. Verwendet wird derzeit meist die NMOS-oder CMOS-Technologie. Bei dieser VLSI-Technik (Very Large Scale Integration) kann jedoch die Komplexheit einer sol chen Schaltung ihre Anwendbarkeit sehr einschranken, so dass dann ihre hohen Herstel lungskosten nicht mehr zu rechtfertigen sind. Gerade im Bereich der Digitaltechnik konnen die Anforderungen an Steuerungsschaltungen so unterschiedlich sein, dass sie i. allg. von einem komplexeren VLSI-Steuerungsbaustein nicht abgedeckt werden konnen. Ein Ausweg aus dieser Sackgasse wurde fnit dem Mikroprozessor gefunden. Unter Anwendung der aus der Computertechnik seit langem bekannten Prinzipien, wurde die Struktur einer vollstandigen Rechner-Zentraleinheit (Central Processing Unit CPU) auf einem einzigen VLSI-Chip integriert. Dieser erfolgreiche Weg wurde beginnend beim (4-Bit)-Prozessor uber den (8-Bit)-Prozessor bis hin zum (16-Bit)-Prozessor weiter beschritten, so dass dem modernen Digitaltechniker derzeit universell programmierbare Steuerungsbausteine (Prozessoren) von hochster Effizienz zur Verfugung stehen. In digi talen Schaltungen sind diese Prozessoren die zentralen Schaltstationen, in denen alle logischen und arithmetischen Entscheidungen gefallt und uber die i. allg. auch alle Datentransporte abgewickelt we

Spis treści

1 Einführung.- 1.1 Struktur eines Mikrorechners.- 1.2 Die M6800-Mikroprozessorfamilie.- 2 Der Mikroprozessor MC6800.- 2.1 Wortlänge und Befehlsformat.- 2.2 Architektur desMC6800-Prozessors.- 2.2.1 Programmzähler.- 2.2.2 Akkumulatoren.- 2.2.3 Indexregister.- 2.2.4 Stackpointer.- 2.2.5 Statusregister.- 2.2.6 Detaillierte Struktur des MC6800-Mikroprozessors.- 2.3 Adressierungsarten.- 2.3.1 Inhärente Adressierung.- 2.3.2 Unmittelbare Adressierung.- 2.3.3 Direkte Adressierung.- 2.3.4 Erweiterte Adressierung.- 2.3.5 Indizierte Adressierung.- 2.3.6 Relative Adressierung.- 2.4 Befehlssatz.- 2.4.1 Datentransport-Befehle.- 2.4.2 Schiebebefehle.- 2.4.3 Arithmetische Befehle.- 2.4.4 Inkrementierungs-und Dekrementierungsbefehle.- 2.4.5 Logische Befehle und Komplementierungsbefehle.- 2.4.6 Vergleichs-und Testbefehle.- 2.4.7 Verzweigungs-und Sprungbefehle.- 2.4.8 Unterprogramm-Sprungbefehle.- 2.4.9 Statusregisterbezogene Befehle.- 2.4.10 Weitere Sonderbefehle.- 2.5 Reset-, Interrupt-und Halt-Mode.- 2.5.1 Reset-Verhalten.- 2.5.2 Interrupt-Verhalten.- 2.5.2.1 Nichtmaskierbarer Interrupt NMI.- 2.5.2.2 Maskierbarer Interrupt IRQ.- 2.5.2.3 Return from Interrupt RTL.- 2.5.2.4 Warten auf Interrupt WAL.- 2.5.2.5 Software-Interrupt SW.- 2.5.3 HALT-Steuerung.- 3 Assembler-Sprache.- 3.1 Syntax der Assembler-Sprache.- 3.1.1 Operations-Code.- 3.1.2 Operanden.- 3.1.3 Adressierungsart.- 3.1.4 Assembler-Anweisungen.- 3.1.5 Eingabeformat.- 3.2 Übersetzung des Assembler-Programms.- 3.2.1 Ablauf der Übersetzung.- 3.2.2 Listing des übersetzten Programms.- 4 Ein-/Ausgabebausteine.- 4.1 Peripherer Interface-Adapter (PIA).- 4.1.1 PIA-Registerstruktur.- 4.1.2 PIA-Control-Register.- 4.1.3 PIA-Adressierung.- 4.1.4 PIA-Ausgangsschaltung.- 4.1.5 PIA-Initialisierung.- 4.1.6 PIA-Anwendungsbeispiel.- 4.2 Asynchroner serieller Communications-Interface-Adapter (ACIA).- 4.2.1 ACIA-Registerstruktur.- 4.2.2 ACIA-Control-Register.- 4.2.3 ACIA-Statusregister.- 4.2.4 ACIA-Adressierung.- 4.2.5 ACIA-Initialisierung.- 4.2.6 ACIA-Ankopplung an externe Geräte.- 4.2.6.1 RS232/V24-Schnittstelle.- 4.2.6.2 TTY-Schnittstelle.- 4.2.7 Programm für den seriellen Datenverkehr.- 4.3 Programmierbarer Zählerbaustein (PTM).- 4.3.1 Registerstruktur des PTM.- 4.3.2 Adressierung des PTM.- 4.3.3 Zählersteuerung durch die Control-Register.- 4.3.4 Anwendungsbeispiel für den Timer-Modul.- 4.4 Baustein zur Interrupt-Steuerung (PIC).- 4.4.1 Zusammenschaltung interrupterzeugender Bausteine.- 4.4.2 Software-Prioritäts-Interrupt-Steuerung.- 4.4.3 Hardware-Prioritäts-Interrupt-Steuerung.- 4.5 Daten-Ein-/Ausgabe durch direkten Speicherzugriff (DMA).- 4.5.1 DMA-Methoden.- 4.5.1.1 TSC-Cycle-Steal-DMA-Mode.- 4.5.1.2 HALT-DMA-Mode.- 4.5.2 Struktur des DMA-Controllers.- 4.5.2.1 DMAC-Control-Register.- 4.5.2.2 Prioritäts-Control-Re-gister.- 4.5.2.3 Interrupt-Control-Register.- 4.5.2.4 Datenblock-Kettungsregister.- 4.5.3 Anwendungsbeispiel des DMA-Controllers.- 4.6 Weitere Ein-/Ausgabebausteine.- 5 Speicherbausteine.- 5.1 Speicherübersicht.- 5.2 Nur-Lese-Speicher (ROM, EPROM, PROM).- 5.2.1 ROM-Zellen.- 5.2.2 EPROM-Zellen.- 5.2.3 PROM-Zellen.- 5.2.4 Zugriffszeit und Verlustleistung.- 5.2.5 Adressierung.- 5.3 Schreib-Lese-Speicher (RAM).- 5.3.1 Statisches RAM.- 5.3.1.1 Statische NMOS-RAM-Zelle.- 5.3.1.2 Statische CMOS-RAM-Zelle.- 5.3.1.3 Speicheraufbau mit statischen RAMs.- 5.3.2 Dynamisches RAM.- 5.3.2.1 Dynamische NMOS-RAM-Zelle.- 5.3.2.2 Aufbau dynamischer RAMs.- 5.3.2.3 Auffrischen.- 5.3.2.4 Ansteuerung dynamischer RAMs.- 6 Entwurf einer digitalen Schaltung mit Mikroprozessor.- 6.1 Mikroprozessorgesteuertes Digitalvoltmeter.- 6.1.1 Problemformulierung.- 6.1.1.1 Treppenverfahren.- 6.1.1.2 Wägeverfahren.- 6.1.2 Festlegung der Hardware.- 6.1.2.1 Adressierung.- 6.1.2.2 Externe Hardware.- 6.1.3 Programm-Entwicklung.- 6.1.3.1 Programmierung des Treppenverfahrens.- 6.1.3.2 Programmierung des Wägeverfahrens.- 7 Anhang.- 7.1 Zahlensysteme.- 7.2 Zahlenumwandlung.- 7.3 Darstellung negativer Zahlen.- 7.4 Zweier-Komplement-Arithmetik.- 7.5 Binär codierte Dezimalzahlen (BCD-Codes).- 7.6 ASCII-Code.- 7.7 Literaturverzeichnis.