Встраиваемые системы. Проектирование приложений на микроконтроллерах семейства 68HC12/HCS12 с применением языка С
Шрифт:
• Сразу после начального запуска МК должен выполнить процедуры инициализации (начальной установки), которые позволят настроить подсистему прерывания микроконтроллера необходимым образом. И лишь после этого можно разрешать обработку прерываний в микроконтроллере.
Отметив эти общие свойства подсистемы прерывания, обратимся к более подробному рассмотрению последней в МК семейства 68HC12/HCS12.
4.10. Состояния сброса и прерывания в МК 68HC12
МК семейства 68HC12/HCS12 обладают мощной системой обработки исключений. По способу реакции микроконтроллера на возмущающие события исключения делятся на прерывание и на сброс. В русскоязычной литературе используют следующие словосочетания с терминами «прерывание» и «сброс» (прим. переводчика):
• МК реализует прерывание или
• МК находится в состоянии сброса или в состоянии начального запуска.
Прерывания в свою очередь делятся на маскируемые и немаскируемые. Полный список источников исключений в МК семейства 68HC12/HCS12 с указанием способа обработки исключения по каждому источнику события приведен на рис. 4.13. В следующих параграфах мы обсудим особенности работы внутренних ресурсов МК в процессе обработки каждого упомянутого на рис. 4.13 исключения.
Рис. 4.13. Классификация исключений 68HC12
4.10.1. Состояние сброса МК
Микроконтроллер семейства 68HC12/HCS12 переходит в состояние сброса по внешнему сигналу или в при наступлении определенных внутренних событий. В состоянии сброса программный счетчик и часть битов регистра состояния центрального процессора, а также определенные в техническом описании регистры специальных функций периферийных модулей устанавливаются в начальное состояние. Это состояние однозначно определяет аппаратную конфигурацию микроконтроллера, с которого он начнет работу после включения питания. Поэтому второе название состояния сброса — состояние начального запуска. Состояние сброса МК использует также для восстановления работоспособного состояния после обнаружения внутренней аварийной ситуации.
Различают четыре источника событий, которые переводят МК в состояние сброса:
• Внешний сброс (External reset). Все МК семейства 68HC12/HCS12 имеют специальный вывод корпуса RESET для подачи сигнала внешнего сброса. Активный уровень сигнала – логический 0. Пока на входе RESET удерживается низкий уровень сигнала, МК будет находиться в состоянии сброса. После перевода линии RESET в состояние логической 1 МК перейдет в активный режим работы по истечении задержки, которая составляет 4096 периодов системной магистрали МК.
• Внутренний сброс по нарастанию напряжения питания (Power on reset — POR). Нарастание напряжения на входе VDD микроконтроллера вызывает состояние сброса. Таким образом реализуется начальный запуск МК с однозначно определенной аппаратной конфигурацией и с известным начальным адресом запускаемой на исполнение программы.
• Внутренний сброс по сторожевому таймеру (Computer Operating Properly reset — COP). Логика работы сторожевого таймера позволяет микроконтроллеру выявлять перемежающиеся ошибки в исполнении прикладной программы, которые могут возникнуть в результате электромагнитных помех или при колебаниях напряжения питания микропроцессорной системы. В процессе отладки работа сторожевого таймера запрещена. Работа модуля сторожевого таймера разрешается в конечном варианте прикладной программы, который используется при работе МК в системе. Сторожевой таймер — это счетчик, коэффициент счета которого настраивается пользователем при инициализации системы. Счетчик начинает счет внутренних тактовых импульсов в момент начала исполнения программы. Если счетчик переполнится, то МК перейдет в состояние сброса. Правильно исполняемая прикладная программа, в которой очередность исполнения операторов совпадает с предусмотренной программистом очередностью, должна постоянно сбрасывать сторожевой таймер. Тогда внутреннего сброса от него случаться не будет. Для сброса сторожевого таймера в МК семейства 68HC12/HCS12 необходимо в регистр COPRST записать сначала код $55, а затем код $AA. При создании конечного кода прикладной программы разработчик должен разместить операции записи приведенной последовательности кодов так, чтобы исполнение программы по любому возможному пути обеспечивало бы выполнение команд сброса через меньшие интервалы времени, чем период переполнения сторожевого таймера.
• Внутренний сброс по отклонению частоты тактовых импульсов МК (Clock Monitor reset). МК переводится в состояние сброса, когда модуль встроенного генератора
Период переполнения сторожевого таймера
| CR[2:0] | Делитель | Период переполнения сторожевого таймера | |
|---|---|---|---|
| 4 МГц | 8 МГц | ||
| 000 | Не используется | нет | нет |
| 001 | 213 | 2,048 мс | 1,024 мс |
| 010 | 215 | 8,192 мс | 4,096 мс |
| 011 | 217 | 32,768 мс | 16,384 мс |
| 100 | 219 | 131,072 мс | 65,536 мс |
| 101 | 221 | 524,288 мс | 262,144 мс |
| 110 | 222 | 1,048 с | 524,288 с |
| 111 | 223 | 2,097 с | 1,048576 с |
Рис. 4.14. Формат регистров COPCTL, COPRST
Два регистра специальных функций используются МК семейства 68HC12/HCS12 для управления генерацией сигналов сброса от сторожевого таймера и монитора тактирования:
• COPCTL — регистр управления сторожевого таймера.
• COPRST — регистр сброса сторожевого таймера.
Формат обоих регистров представлен на рис. 4.14. Отдельные биты регистра COPCTL разрешают или запрещают сброс от сторожевого таймера и от монитора питания, задают период переполнения сторожевого таймера, а также позволяют генерировать сигнал сброса под управлением программы.
Назначение битов регистра COPCTL:
• CME — разрешает (CME=1) или запрещает (CME=0) работу монитора тактирования.
• FCME — разрешает работу монитора тактирования (FCME=1) независимо от значения бита CME.
• FCM — установка под управлением программы этого бита в 1 генерирует внутренний сброс по монитору тактирования.
• FCOP — установка под управлением программы этого бита в 1 генерирует внутренний сброс по переполнению сторожевого таймера.
• DISR — запрещает (при DISR=1) или запрещает (при DISR=0) перезапуск МК по установленным битам FCM и FCOP.
• CR2…CR0 задают коэффициент счета сторожевого таймера. Численные значения периода переполнения сторожевого таймера для некоторых частот системной шины МК приведены на рис. 4.14.
Регистр COPRST предназначен для сброса сторожевого таймера. В этот регистр под управлением программы должна быть записана последовательность кодов: сначала $55, затем $AA. И сторожевой таймер будет сброшен.
4.10.2. Прерывания
Мы рассмотрели один из способов реализации исключений в микроконтроллерах — это сброс МК. Другой способ принудительного изменения содержимого программного счетчика центрального процессора — это прерывания, которые в МК семейства 68HC12/HCS12 делятся на маскируемые и немаскируемые.