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Mikroprozessor
Zwischenbemerkung: Die Wahl des Prozessors hängt auch von der Anwendung ab
(so ist z.B. für einfache Steuerungen ein 8-Bit-Prozessor vollkommen ausreichend).Die Umstellung des Entwicklers von einem auf den anderen Mikroprozessor ist i.a. nicht allzuschwierig. Im praktischen Teil wird der 8-Bit-Mikroprozessor 6809 verwendet, der sich durcheinen einfachen, überschaubaren und orthogonalen Befehlssatz auszeichnet. Versorgung und SteuerungGruppierung der µP-Anschlüsse:
Die Steuer-Signale dienen zur programmunabhängigen Beeinflussung des Mikroprozessors, z. B. Reset, Interrupts. Deren Quittungssignale sind teilweise auch dem S-Bus zuzuordnen. Die Spannungsversorgung erfolgt heute mit + 5V; früher waren of mehrere Spannungen notwendig (+5V, -5V, +12V). Der Takt wird entweder mit einem externen Taktgenerator oder intern erzeugt. Normalerweise genügt ein Quarz, bei einfachen Systemen sogar ein R-C-Glied. - nicht überlappender Zweiphasentakt (wegen der internen Ablaufsteuerung und des Rechenwerks)
- Mindestfrequenz darf bei einigen Modellen nicht unterschritten werden (Register sind als dynamische Speicher realisiert).
Die Taktfrequenz sagt nichts über die tatsächliche Ablaufgeschwindigkeitaus. Bei interner Takterzeugung ist i.a. nur noch ein externer Quarz nötig.
Die Quarzfrequenz beträgt ein Vielfaches der Taktfrequenz (2 - 18 * Taktfrequenz).
Steuerungs-Signale
Dierser Abschnitt soll einen Überblick der Signale vermitteln.
Nicht jeder Mikroprozessor verfügt über alle genannten Möglichkeiten.
Rücksetzen (Reset)
Herstellen eines definierten Grundzustandes des Prozessors:
- Meist durch fallende Flanke am Reset-Anschluß des Mikroprozessors
- BZ auf definierten Anfangswert setzen (0, festen Wert oder durch Vektor definierten
Wert)
- Prozessor startet Befehlszyklus mit diesem Wert
- Interrupts sperren (Freigabe muß durch Programm erfolgen)
- Nicht immer: Rücksetzen der Register
Wichtig: Einschaltverhalten der Mikroprozessor beachten! Reset darf erst erfolgen, nachdem
die Versorgungsspannung eine bestimmte Zeit stabil anliegt (Einschwingzeit des
Quarzoszillators).
Warten (Wait, Memory Ready, MRDY, Ready)
Dieser Anschluß dient der Anpassung an langsame Speicher oder E/A-Bausteine.
Erreicht wird eine Verlängerung des Speicherzugriffszyklusses.
- gezielte Verlängerung einzelner Taktphasen (z. B. 6809)
- Einschieben leerer Zyklen (synchron) (80x86, "Wait States")
- Warten auf Fertigmeldung (asynchron) (68000)
Halten (Hold, Halt, Stop)
Anhalten des Programmablaufs nach Beendigung des laufenden Befehls.
- Bus geht in den Tri-State-Zustand
- Mikroprozessor nach außen inaktiv (intern weiter aktiv)
- Anwendungen:
- einfache DMA-Möglichkeit
- Start/Stop von außen (Test)
- Einzelschrittsteuerung
- Stop bei bestimmter Adresse
- "Aufwecken" nur durch Reset oder Interrupt
Befehlsunterbrechungen (DMA, BREQ)
Anhalten der Ausführung des aktuellen Befehls nach Beendigung des laufenden
Zyklusses - also mitten im Befehl.
- Bus geht in den Tri-State-Zustand
- Anwendung: DMA
- Nach Beendigung der Unterbrechung wird der unterbrochene Befehl fortgesetzt
Befehls-Abbruch (Abort)
Abbruch des laufenden Befehls bei virtueller Speichertechnik
- Wegspeichern des Programmstatus
- Seitenwechsel durchführen
- Programmstatus wiederherstellen
- abgebrochenen Befehl neu aufsetzen
Programm-Unterbrechung (Interrupt)
Unterbrechung des laufenden Programms nach Beenden des laufenden Befehls. Ausführen
einer Interrupt-Serviceroutine (ISR).
- Abspeichern des Programmstatus
- Setzen BZ auf feste oder vektorisierte Adresse
- Sperren weiterer Interrupts
- Auslösung durch Flanke oder Pegel
- Lokalisierung durch Polling oder HW-Vektor (z.B. bei 8080)
- Abarbeiten der ISR
- Restaurieren des Programmstatus und Fortsetzung des Programms
Arten:
- bedingter (maskierbarer) Interrupt
- unbedingter Interrupt
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DIENSTE
