- PDF Free Download

Size: px

Start display at page:

Download ""

Gloria Byrd
5 years ago
Views:

1 اصول ميکروکامپيوترها درس: دکتر رحمتی آدرس و Website براي تکالیف و... : rahmati@iust.ac.ir ١ فصل دوازدهم استفاده از Interruptها و درخواست هاي بیرونی ٢ ١

2 Z80 وقفه ها در Z80 درخواست هاي بیرونی به (Z80 External Request Signals) (Z80 Interrupt Pins) External Requests Z80 Microprocessor INT NMI WAIT BUSRQ RESET Interrupt Requests 16 Non-maskable17 Interrupt Z80 Microprocessor INT NMI ٣ نحوه چک کردن درخواست وقفه توسط Z80 Z80 در آخرین T-State هر دستورالعمل درخواست وقفه را چک می کند. پالس هاي درخواست وقفه به Z80 (پايه هاي ۱۶ و ۱۷) NMI Input NMI Input Latched Into Z80 ٤ ٢

3 مودهاي مختلف وقفه( Interrupts ) در Z80 Z80 Interrupts Type Non-maskable Maskable Mode Mode 0 Mode 1 Mode 2 Memory Location For Program Transfer 0066H Eight Memory 0038H Locations Shown In Table 12.1 Anywhere In Memory Map ٥ نکات مهم در مورد وقفه (Interrupt) 1- درخواست وقفه ٦ nonmaskable همیشه پذیرفته می شود. 2- درخواست وقفه maskable را می توان غیر فعال (Disable) کرد. ۳- اين کار با دستورالعمل DI انجام مي شود. 4 -این دستور فلیپ فلاپ هاي داخلی میکرو یعنی IFF1 و IFF2 را صفر می کند. - 5 این فلیپ فلاپ ها توسط عوامل دیگر مانند Resetکردن سیستم یا پاسخ دادن میکرو به درخواست وقفه صفر می شوند. 6- بنا بر این در ابتداي برنامه ) درصورتی که بخواهیم درخواست وقفه پذیرفته شود) باید با استفاده از دستورالعمل EI وقفه را فعال نمود. 7- درخواست وقفه nonmaskable نسبت به لبه پایین رونده پالس درخواست حساس است.(Edge-triggered) 8- درخواست وقفه maskable نسبت به سطح پایین (Low) پالس درخواست حساس است (Level-triggered). ٣

4 نحوه پاسخ گویی به درخواست وقفه در حالتnonmaskable ۱- درخواست وقفه nonmaskable هميشه پذيرفته مي شود. ۲- درخواست وقفه nonmaskable نسبت به لبه پايين رونده پالس درخواست حساس است.(Edge-triggered) -۳ Z80 محتويات PC را در Stack ذخيره مي کند. ۴- ب يت داخل IFF1 را در IFF2 ذخيره مي نمايد.( براي IFF1 ۵- را صفر (Reset) مي کند ) براي Disable کردن وقفه عادي) داشتن وضعيت وقفه ( Maskable Z80 ۶- به خانه 0066H در حافظه پرش (JUMP) مي کند و اجراي برنامه را از ا ن جا دنبال مي نمايد. ۷- دستورRETN در پايان مقدار PC را از Stack و وضعيت وقفه را از IFF2 بازيابي مي کند. ٧ فرم کلی Interrupt Service Routine در Nonmaskable ORG 0066H ;Nonmaskable Interrupt is used JP 2000H ;Jump to I.S. Routine ORG 2000H PUSH AF PUSH BC... POP BC POP AF RETN ;Go back to main program ٨ ٤

5 نحوه پاسخ گوییZ80 به درخواست وقفه در Mode1 IFF1 1- و IFF2 را صفر (Reset) می کند( براي Disable کردن وقفه). Z80 محتویات PC را در Stack ذخیره می کند. -2 Z80 ۳- به خانه 0038H در حافظه پرش (JUMP) مي کند و اجراي برنامه را از ا ن جا دنبال مي نمايد. ٩ فرمکلی Interrupt Service Routine در Mode1 ORG 0038H ;Interrupt Mode1 is used JP 2500H ;Jump to I.S. Routine ORG 2500H PUSH AF PUSH BC.. POP BC POP AF EI ;Enable interrupt RETI ;Go back to main program ١٠ ٥

6 (A to D Converters) آشنایی با مبدل هاي A/D V cc +5 V 10 μf To To Data Bus Z80 INT V in (-) ADC0804 V ref INTR CLK 10 CS WR RD V in (+) 10 k 120 pf ١١ سیگنال هاي زمانی مربوط به مبدل A/D (Timing Diagram for Reading Data from A/D Converter) CS IOWR IORD Start Conversation Reset Converter INTR From A/D 0801 To Z80 Interrupt Converter Status Busy Data Valid Data Output Data ١٢ ٦

7 مثال برنامه اي بنويسيد که تعدادي بايت از خروجي مب دل A/D بخواند و در محل ي از حافظه با ا درس شروع BUFFER ذخيره کند. تعداد بايت ها با پارامتر BYTE مشخص شده. ابتدا سخت افزار لازم را طراحي کنيد. The following program is set up to collect a number of readings from the data converter, and the readings are stored in memory labeled as BUFFER. The number of readings to be recorded is defined by the term BYTE. ١٣ سخت افزار لازم V cc +5 V 10 μf A 6 A 5 A A A 2 A 1 A 0 MSB 74LS138 3-to-8 Decoder O 0 F8H To Data Bus To Z80INT V in (-) ADC0804 V ref INTR Gnd 10 CS WR RD V in (+) 10 k 120 pf WR IOWR IORQ RD IORD ١٤ (a) ٧

8 اصلي برنامه STACK EQU 4000H ORG 2000H ; Start assembling from 2000H START: LD SP, STACK ;Initialize stack pointer IM 1 ;Set up interrupt Mode 1 LD HL, BUFFER ;Set up HL as memory pointer LD B, BYTE ;Set up counter to count ;the number of readings EI ;Enable interrupt flip-flops OUT (F8H), A ;Start conversion WAIT: NOP JP NZ, WAIT ;If all data readings are not yet ;recorded, wait HALT ORG 0038H ;This is Mode 1 Restart location JP ADC ; go to data Converter service routine ١٥ برنامه فرعي براي سرويس دادن به وقفه Routine) (Interrupt Service ;This service routine reads data from the A/D converter, saves data in ; memory, and starts conversion for the next reading. ;Input: Address of memory pointer in HL and the number of readings ; to be recorded in register B. ;Modifies registers A, B, and HL ORG 0038 JP ADC ORG 3000H ;The subroutine is at 3000H ADC: IN A, (F8H) ;Read data byte from the converter LD (HL), A ;Save data in memory INC HL ;Next memory location DEC B ;One reading is recorded, decrement counter OUT (F8H), A ;Start conversion for the next reading EI ;Enable the interrupt RET ١٦ ٨

9 یادآوري دستورات RST Mnemonics Code Binary Code Hex Call Location (Hex) D 7 D 6 D 5 D 4 D 3 D 2 D 1 D 0 RST 00H C RST 08H CF 0008 RST 10H D RST 18H DF 0018 RST 20H E RST 28H EF 0028 RST 30H F RST 38H FF 0038 ١٧ IFF1 = IFF2 = 0 M1 = IORQ = 0 (Generate INTA) روند پاسخ گوییZ80 به درخواست وقفه در Mode0 READ EXTERNAL BYTE (RST XX Instruction) PC در Stack ذخيره مي شود اجراي دستورالعمل JUMP to 00XX ١٨ ٩

10 سخت افزار لازم براي قرار دادن Opcode دستور RST +5V 10k Tri-state Buffer To Data Bus F7 H RST 30 Enable INTA From Z80 ١٩ سیکل ماشین پاسخگویی به درخواست وقفه در Mode0 Interrupt Request Last M Cycle Current Inst. Interrupt Acknowledge M 1 T 1 T 2 T w1 T w2 T 3 T 4 T 5 INT A 15 -A 0 PC Refresh M 1 IORQ INTA D D 0 ٢٠ (a) RST Inst Tw1 Tw2 and Tw3 are Wait States. Automatically Inserted by the Z80. ١٠

11 سیگنال هاي زمانی سیکل ماشین RST RST Instruction M 2 M 3 T 1 T 2 T 3 T 1 T 2 T 3 A 15 A 0 (SP-1) (SP-2) MREQ WR D D 0 PC H PC L ٢١ مثال عملی براي پیاده سازي وقفه در Mode0 برنامه اي بنويسيد که اعداد باينري را با فاصله (تا خير) يک ثانيه بشمارد و در پورت خروجي PORT1 نمايش دهد. هرگاه درخواست وقفه رسيد وارد برنامه فرعي مربوط به وقفه شود و عدد FF را ۵ مرتبه با فواصل مناسب در پورت خروجي روشن و خاموش نمايد. برنامه فرعي ذر ا درس 1870H نوشته شود. مداري طرح کنيد که وقتي با فشار يک دکمه درخواست وقفه مي شود در پاسخ به درخواست وقفه دستورالعمل RST 30H را روي خطوط داده قرار گيرد. فرايند وقفه را توضيح دهيد. The main program counts continuously in binary with a one second delay between each count and displays the count at PORT1. A service routine is written at 1870H to flash FFH five times when the program is interrupted, with some appropriate delay between each flash. 1. Design a circuit to insert the instruction RST 30H when the MPU is interrupted by a push-button key. 2. Explain the interrupt process. -۲ ٢٢ ١١

12 نحوه اتصال سخت افزار به Z80 +5V 10 k 10k +5V INT Z80 D 7 D 0 Data Bus F7 H LS244 Octal Buffer 2 DI 7 4 DI 6 6 DI 5 8 DI 4 11 DI 3 13 DI 2 15 DI 1 17 DI 0 M 1 IORQ 1 19 Enable ٢٣ برنامه اصلی ;THEFOLLOWING PROGRAM IS A CONTINUOUS COUNTER ; USED TO DEMONSTRATE MODE 0 INTERRUPT. WHEN ; IT IS INTERRUPTED, RST30H IS SUPPLIED EXTERNALLY. ;IT CALLS DELAY SUBROUTINE FROM SECTION ;THIS ROUTINE IS NOT ASSEMBLED HERE. PORT1 EQU 0C1H ;OUTPUT PORT ADDRESS STACK EQU 1899H ;STACK INITIALIZATION ORG 1800H ;ASSEMBLE PROGRAM AT 1800H START: LD SP, STACK ;INITIALIZE STACK POINTER IM 0 ;SETUP INTERRUPT in Mode0 EI ;ENABLE INTERRUPT FLIP-FLOPS LD A,00 ;START COUNTER NXTCNT: OUT (PORT1),A ;DISPLAYCOUNT CALL DELAY ;WAIT ONE SECOND INC A ;NEXT COUNT JP NXTCNT ;CONTINUE ٢٤ ١٢

13 برنامه فرعی Routine) (Interrupt Service ORG 0030H ;WE ARE ASSUMING THAT THE SYSTEM DESIGNER HAS WRITTEN ;THE JUMP INSTRUCTION TO TRANSFER PROGRAM TO 1870H JP 1870H ORG 1870H ;LOCATION OF THE SERIVICE ROUTINE FLASH: ;SERVICE ROUTINE TO DISPLAY FFH FIVE TIMES. PUSH BC ; SAVE REGISTERS PUSH AF LD B, 10 ;LOAD COUNT FOR FIVE FLASHES AND FIVE BLANKS LD A, 00 ;BYTE TO BLANK DISPLAY DSPLY: OUT (PORT 1), A ; OUTPUT 00 AND FFH ALTERNATELY CALL DELAY CPL ;COMPLEMENT DISPLAY BYTE DEC B ;NEXT COUNT JP NZ, DSPLAY POP AF ;RESTORE REGISTERS POP BC EI ;ENABLE INTERRUPT PROCESS RET ;RETURN TO CALLING PROGRAM DELAY: ; USE DELAY SUB ROUTINE ILLUSTRATED IN ; SECTION 10.7 ٢٥ END ;END OF PROGRAM ASSEMBLY مشکلات کلید هاي مکانیکی سيگنال توليد شده بوسيله کليد مکانيکي +5V +5 V +5 V Logic 1 Logic 1 A A 1 A 2 G 1 O 1 B B 2 B 1 G 2 O 2 Logic 0 +5V مدار حذف کننده نوسانات (Debouncing) ٢٦ ١٣

14 نحوه حذف درخواست وقفه +5V +5V +5V D S Q INT A A 1 G 1 A 2 O 1 B B 2 G 2 B 1 O 2 From Interrupt Source CLK R M1 +5V IORQ ٢٧ نحوه پاسخ گوییZ80 به درخواست وقفه در Mode2 ٢٨ ١٤

15 یاد آوري مدل نرم افزاري Z80 Accumulator A B D H Index Register IX Index Register IY Stack Pointer SP Program Counter PC Interrupt Vector I Flags F C E L Memory Refresh R Accumulator A B D H Flags F C E L ٢٩ توسط Z80 Mode2 بدست آوردن آدرس شروع ISR در وقفه فرض کنیدآدرس 2F38 = ISR و در دو خانه حافظه مطابق شکل زیر ذخیره شده باشد F Vector Table I. V. Register Read Byte آدرس خانه جدول که آدرس ISR در آن جا قرار دارد ٣٠ اکر آدرس شروع ISR دستگاه دیگر در آدرس 2000H قرار داشته باشد ١٥

16 روند پاسخ گوییZ80 به IFF1 = IFF2 = 0 درخواست وقفه در Mode2 M1 = IORQ = 0 (Generate INTA) READ EXTERNAL BYTE PC در Stack ذخيره مي شود Form Vector Table Address I.V.Reg. + BYTE ا درس شروع ISR را از جدول بگير ٣١ به ا درس شروع ISR پرش کن نحوه اولویت دادن به درخواست هاي وقفه مختلف DEV1 INT1 INTA1 و طرز تشخیص آن ها DEV2 DEV3 INT2 INTA2 INT3 INTA3 Interrupt Controller INT INTA INT ٣٢ PRIORITY LOGIC ١٦

17 نحوه اولویت دادن به درخواست هاي وقفه مختلف و طرز تشخیص آن ها 8-to-3 Priority Encoder +5 V 16 8 V CC I 7 Gnd I 6 شماره دستگاه درخواست کننده وقفه دستگاه هاي درخواست کننده وقفه به ترتیب اولویت I 4 A 2 A 1 A 0 I 2 +5 V I 0 GS 74LS148 E 1 10k ٣٣ INT یادآوري دستورات RST Mnemonics Code Binary Code Hex Call Location (Hex) D 7 D 6 D 5 D 4 D 3 D 2 D 1 D 0 RST 00H C RST 08H CF 0008 RST 10H D RST 18H DF 0018 RST 20H E RST 28H EF 0028 RST 30H F RST 38H FF 0038 ٣٤ ١٧

18 نحوه اولویت دادن به درخواست هاي وقفه مختلف و طرز تشخیص آن ها (Implementing Multiple Interrupts) 8-to-3 Priority Encoder +5 V 16 8 V CC I 7 I 6 I 4 I 2 74LS148 Gnd A 2 A 1 A 0 +5V 10k Tri-state Buffer D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 To Data Bus +5 V 10k I 0 GS E 1 +5V 10k Enable INTA From Z80 ٣٥ INT نحوه اولویت دادن به درخواست هاي وقفه مختلف و طرز تشخیص آن ها Interrupts) (Implementing Multiple +5 V D 7 D 6 D 5 D 4 D 3 10k 8-to-3 Priority Encoder +5 V 16 8 Gnd V I CC 7 I 6 A 2 2 Tri-State Buffer +5 V LS366 3 D 2 D 1 D 0 D 3 I 4 A 1 A D 2 D 1 I 2 D 0 +5 V INT٣٦ I 0 74LS148 GS E 1 10k +5V 1 15 INTA ١٨

19 بایت هاي قرار گرفته روي DATA-BUS F0 F2 F4 F6 F8 FA FC FE ٣٧ نحوه اولویت دادن به درخواست هاي وقفه مختلف و طرز تشخیص آن ها با استفاده از روش Daisy Chain +5 V HIGHEST PRIORITY Z80 DEV1 INTA INT REQUEST INT DEV2 DEV3 INTA LOWEST PRIORITY INTA ٣٨ To Other External Devices Daisy Chain ١٩

20 Summary of Z80 Interrupt Process Interrupts Conditions to Accept Interrupt Reaquest Software Instruction External Hardware Restart Locations Nonmaskable Interrupts (NMI) = Edge Sensitive = Pin 17 (NMI) BUSRQ Inactive NMI Active Low No Effect of EI or DI Not Required 0066H Maskable Interrupt = Level Sensitive = Pin 16 (INT) Mode 0 BUSRQ Inactive NMI Inactive INT Active Low Must Be by EI Enabled and Can Be Disabled RST Instruction Eight locations: See Table 12.1 Mode 1 Mode 2 Uses I Register for High-order Byte Not Required Low-order Byte 0038H Any Even Address Memory Location ٣٩ مثال: ٤٠ مي خواهيم از يک مبدل دما به ولتاژ LM135 و يک مبدل کرده و مداري طراحي کنيم که با فشار دادن يک دکمه ا نالوگ به ديجيتال ADC0804 استفاده دماي محيط خوانده شده و در بلاکي از حافظه که ا درس شروع ا ن TABLE است ذخيره شود. بديهي است که مقدار دما در هر بار خواندن interrupt در يک خانه حافظه ذخيره مي شود و اين کار n مرتبه تکرار مي شود. ضمنا برنامه و service routine را بنوسيد. می توانيد از هر يک از حالت های وقفه استفاده کنيد o T=27 C LM155 Vo = 3V Vo o = 10 mv / C T Span= V V = V o( Max) o(min) 1.4 o T=-40 C Vo (min) = 2.33V 1.4V o Resolution= = 5.47mV C 256 T=100 C o VoMax ( ) = 3.73V Resolution = Span n 2 Vspan VRe f = = 0.7V 2 ٢٠

21 ٤١ سخت افزار لازم برنامه اصلی ;Main Program START: LD SP, STACK ;Initialize stack pointer IM1 ;Set up interrupt mode 1 LD HL, TABLE ;Set up HL as a pointer LD B, n ;Set up counter EI ;Enable the interrupt WAIT: NOP JP NZ, WAIT HALT ٤٢ ٢١

22 برنامه فرعی ADC: ;This Interrupt service routine reads data from the input n times and stores ;them in the memory block. ;Input: number of readings in B. Memory block address in HL ;Output: None IN A,(F0H) ;Read tempreture. LD (HL), A ;Save it on memory. INC HL ;Pointer to the next memory location. DEC B ;One reading recorded. EI RETI ;Enable the interrupt. ;Return from interrupt. ٤٣ JP تذکر مهم: در خانه های,0038, A حافظه بايد دستورالعمل ADC قرار داده شود. پايان ٤٤ ٢٢

a) Peripheral Interface = Interface Adaptor = Interface Controller

a) Peripheral Interface = Interface Adaptor = Interface Controller فصل سیزدهم اصول میکروکامپیوترها http://ee.iust.ac.ir/rahmati/index.htm استفاده ازIC هاي جانبی درس: دکتر رحمتی آدرس Email و Website براي تکالیف و... : rahmati@iust.ac.ir http://eel.iust.ac.ir/rahmati/ اين