Занимательно о микроконтроллерах

Использование глобальных переменных для связи между подпрограммами позволяет осуществлять не только последовательное, но и параллельное соединение аппаратных блоков, реализуемых программно. Пример такого соединения аппаратных блоков мы рассмотрим позднее.

В программе, приведенной в листинге 7.26, процессор все время потребляет максимальный ток, определяемый тактовой частотой микроконтроллера. Чем выше тактовая частота — тем больше ток. Максимальный ток потребляется даже при ожидании срабатывания таймера. В то же время в режиме ожидания микроконтроллер можно перевести в режим пониженного энергопотребления. Это делается записью соответствующего бита в регистр SCON. Выйти из этого режима и продолжить выполнение программы микроконтроллер сможет только по прерыванию от таймера.

При включении питания все прерывания запрещены, поэтому следует разрешить прерывания от таймера. Это достаточно сделать только один раз после включения питания микроконтроллера, поэтому команды, разрешающие прерывания от таймера, нужно поместить в подпрограмму инициализации микроконтроллера. Ее новый вариант приведен в листинге 7.27.

В этой подпрограмме флаг переполнения таймера Т0 не сбрасывается, т. к. после выполнения сброса микроконтроллера этот флаг и так содержит нулевое значение. Разрешение прерываний осуществляется командой записи в регистр ie соответствующего числа. Для разрешения прерываний от таймера Т0 достаточно записать единицу в первый бит этого регистра. Кроме того, для разрешения прерываний необходимо записать единицу в седьмой бит регистра IE, разрешающий или запрещающий все прерывания.

Для тех, кто еще не привык считать в двоичной арифметике и легко переводить двоичные числа в шестнадцатеричные и обратно, в этом примере приведен способ вычисления констант с помощью операции сдвига. Известно, что 2⁰ =1. Тогда операция двоичного сдвига (1 << 5) вычислит константу 2⁵. Нам надо записать единицу в два бита. Необходимую константу можно образовать при помощи операции логического сложения «|». Не нужно пугаться довольно сложного выражения для вычисления константы, записываемой в IE. Оно вычисляется только один раз, на этапе трансляции программы в машинные коды микроконтроллера. В разрабатываемую программу будет помещен готовый результат вычислений. При выполнении программы значение константы уже известно.

Еще одно преимущество приведенного способа записи констант — это возможность снабдить комментарием каждый бит константы, что повышает наглядность программы, а значит — увеличивает скорость ее написания и отладки.

Теперь при переполнении таймера будут возникать прерывания, которые будут передавать управление программой на вектор прерывания. Нам пока ничего не нужно делать по прерыванию, но, тем не менее, подпрограмму обслуживания прерывания для того, чтобы вернуться из прерывания в основную программу, необходимо написать. Пример такой подпрограммы на языке программирования С-51 приведен в листинге 7.28.

На то, что это подпрограмма обслуживания прерывания, указывает ключевое слово interrupt. Номеру прерывания 1 соответствует конкретный адрес вектора прерывания, где будет размещаться переход на подпрограмму обслуживания прерывания. В приведенном примере это вектор прерывания от таймера Т0.

Теперь все подготовительные операции выполнены, и можно осуществить режим пониженного потребления тока микроконтроллера. У микроконтроллеров семейства MCS-51 есть два режима энергопотребления: остановка процессорного ядра и остановка задающего генератора. В нашем случае останавливать задающий генератор ни в коем случае нельзя, т. к. при этом остановится таймер, и микроконтроллер можно будет разбудить только при помощи аппаратного сброса. Остается только режим остановки процессорного ядра.

Режимы пониженного энергопотребления задаются при помощи двух младших битов регистра PCON. Остановить процессорное ядро можно, записав в нулевой разряд этого регистра единицу. Для того чтобы не изменить содержимое остальных битов этого регистра, воспользуемся операцией логического суммирования. Пример использования режима пониженного потребления тока для задания 10-мс интервалов времени между проходами по основному циклу программы показан в листинге 7.29.

Хотелось бы сразу подчеркнуть, что описанная программа вызывает импульсные помехи с периодом 10 мс. Они распространяются по цепям питания микроконтроллера. В ряде случаев этот фактор критичен и возможно придется отказаться от режима понижения тока потребления в пользу варианта программы, приведенного в листинге 7.26. Если при этом микроконтроллер будет большую часть времени простаивать, то имеет смысл рассмотреть возможность уменьшения потребляемого тока за счет снижения тактовой частоты микроконтроллера. (Следует отметить, что ряд современных микроконтроллеров, например, AduC824, позволяют регулировать частоту работы процессорного ядра непосредственно в процессе работы.)