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微算機原理與應用實習 Holtek 48R70A

微算機原理與應用實習 Holtek 48R70A. HT48R70A 記憶體. 8192*16 ROM( 唯讀記憶體 ) 程式記憶體，存於程式指令的地方 256×8-bit SRAM( 可讀 / 寫記憶體 ) 32×8-bit 特殊功能暫存器 (Special function registers) 當 一般暫存器 與週邊之 控制暫存器 224×8-bit 資料記憶體 (General purpose data memory) 用來存放程式執行過程中所需之 變數內容 或 暫存之資料值. delay: mov a,07fh mov [61h],a

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微算機原理與應用實習 Holtek 48R70A

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  1. 微算機原理與應用實習Holtek 48R70A

  2. HT48R70A 記憶體 • 8192*16 ROM(唯讀記憶體) • 程式記憶體，存於程式指令的地方 • 256×8-bit SRAM(可讀/寫記憶體 ) • 32×8-bit特殊功能暫存器(Special function registers) • 當一般暫存器與週邊之控制暫存器 • 224×8-bit資料記憶體(General purpose data memory) • 用來存放程式執行過程中所需之變數內容或暫存之資料值 delay: mov a,07fh mov [61h],a wait_1: mov a,0ffh mov [60h],a wait_2: sdz [60h] jmp wait_2 sdz [61h] jmp wait_1 ret pa equ [12h] pac equ [13h] org 0h jmp reset reset: mov a,00h mov pac,a start: clr pa.0 call delay set pa.0 call delay jmp start 數值 label 指令 一般暫存器 資料記憶體 控制暫存器

  3. 256*8 RAM記憶體 • Data memory – RAM • 特殊暫存器 (位址00~1FH) • 資料記憶體 (位址20H~FFH) • 每一個記憶體皆可獨立拿來運算 • 記憶體的每一位元(Bit)可單獨設定 • SET [m].i (將位址m之記憶體的第i bit 設為1 • CLR [m].i (將位址m之記憶體的第i bit 設為0 7 i 0 Mem[m] 1 7 i 0 Mem[m] 0

  4. 控制單顆LED閃爍 • LED是二極體的一種，具有正負極性 • 使用時將其長腳接正電源，短腳接地時即可讓LED發亮 • 順向電壓降的範圍值由1.2 ~ 3.0伏特不等 • 為了延長其使用壽命，通常會利用一限流電阻串接LED，將其工作電流限制在10 mA ~ 20 mA之間 = 250 (歐姆)

  5. 為要讓LED點亮與熄滅交替進行，所輸入的「1」、「0」信號圖形為要讓LED點亮與熄滅交替進行，所輸入的「1」、「0」信號圖形 這信號就是方波訊號，但其工作週期則不限定是50%的duty cycle。 若要讓LED產生閃爍感，則輸入之方波控制信號須為極低頻，其頻率要小於16Hz，否則人眼將就看不到閃爍現象，主要是因人的眼睛視覺暫留現象，一般而言，視覺暫留約在1/16秒到1/24秒之間，所以方波信的週期必須大於1/16秒，實際上最好取0.25秒以上，閃爍的感覺才會更真實 如何讓LED閃爍

  6. 電路與程式 pa equ [12h] pac equ [13h] org 0h jmp reset reset: mov a,00h mov pac,a start: clr pa.0 call delay set pa.0 call delay jmp start delay: mov a,07fh mov [61h],a wait_1: mov a,0ffh mov [60h],a wait_2: sdz [60h] jmp wait_2 sdz [61h] jmp wait_1 ret vcc vcc output PA0 200 HT48R70A Internal Pull-high

  7. 微控制器之計時方式 • 使用軟體延遲迴圈：利用微控制器執行一軟體延遲迴圈，利用執行此迴圈所需的指令週期數，配合供給之工作產率，即可產生所要的時間延遲。 • 使用硬體計時器：借助外部硬體計時器(Timer)，將欲延遲的時間設定給硬體計時器，當延遲時間到達時，硬體計時器會對微控制器產生硬體中斷，以告知延遲時間已到達。

  8. 系統頻率 指令週期(system clock) 工作頻率 48R70A Crystal Oscillator (Max 8MHz) ROM Code Option CPU 指令執行 Instruction Cycle ÷4 fs, System Clock External RC Oscillator Internal RC oscillator Pipeline 執行指令 Instruction cycle 在Instruction Fetch (IR)階段， 程式計數器操作方式如下： 執行指令<= ROM[PC] PC <= PC + 1 (下一指令執行位址)

  9. 指令執行週期之計算原則 • Holtek的所有指令大都是1個指令週期，除了該指令的執行會破壞執行順序 ，則為2個指令週期 • 所謂 破壞執行順序 是指：他的下一個執行之指令不是PC+1 • 即程式分支指令： • JMP, SZ [m], SZA [m], SZ [m].i, SNZ [m].i, SIZ [m], SDZ [m], SIZA [m], SDZA [m], Call addr, RET, RET A, x, RETI

  10. 指令週期計算 指令週期 pa equ [12h] 0 pac equ [13h] 0 org 0h 0 jmp reset 2 reset: mov a,00h 1 mov pac,a 1 start: clr pa.0 1 call delay 2 set pa.0 1 call delay 2 jmp start 2 delay: mov a,07fh 1 mov [61h],a 1 wait_1: mov a,0ffh 1 mov [60h],a 1 wait_2: sdz [60h] 1 or 2 jmp wait_2 2 sdz [61h] 1 or 2 jmp wait_1 2 ret 2 Delay= 1+1+Y+2 Y= (7F-1)*(1+1+X+1+2)+2 or 7F*(1+1+X+1+2)-1 X= (FF-1)*3 + 2 or FF*3 -1

  11. indirect address register (IAR) RAM記憶體的位址00H (IAR0)與02H(IAR1)為間接定址暫存器，但實際上並無此真實暫存器，而是分別與位址01H、03H之記憶體指標(RAM Pointer, MP0、MP1)做間接定址 MOV A, [00H] or MOV A, IAR0 後 ，A的值為37H , 即 A <= M[MP0] ex MOV A, 60H MOV MP0, A MOV A, 31H MOV IAR0, A  Mem[60H] = 31H RAM – 特殊暫存器 00H IAR0 30H 01H (MP0) 02H IAR1 03H(MP1) MP1 30H 37H A RAM

  12. Accumulator (累加器) 兩個記憶體要傳輸資料, 需先經由ACC 暫存器 mov a, [60H] mov [61H], a Program Counter – PC 決定指令執行之位址 為13-Bit (因為ROM是8K*16) ，分成兩部分 PCL-低位元組，為可被讀/寫的暫存器 (06H) 當將資料寫入PCL時，即表示執行短程跳躍 (一個 page範圍內的跳躍，256的位址空間) RAM – 特殊暫存器

  13. RAM – 特殊暫存器 • 10001000 • + 10000100 • (1)00001100 • 進位 C = 1 Status register – STATUS • C bit (carry flag)：當加法運算結果有進位或減法運算結果沒有借位，則此bit設為1，其餘則設為0； • AC bit (輔助進位旗標)：當加法運算時，第4-bit (low nibble)有半進位或減法運算第4-bit沒有半借位，則此bit設為1，其餘則設為0； • 10001000 • - 10000100 • (0)00000100 • 不借位 C = 1 • 10001000 • + 10001000 • (1)00010000 • 進位 AC = 1 • 10001000 • - 00001000 • 10000000 • 不借位 AC = 1

  14. Z bit (零值旗標)：當算術或邏輯運算結果為0時，Z=1，其餘則設為0； EX: MOV A, 10H AND A, 20H  因ACC = 0, Z=1 • OV bit (溢位旗標)：在有號數運算時, 若 (正) + (正) = (負) 或 (負) + (負) = (正) 或 (負) - (正) = (正), 則溢位旗標OV=1，其餘則設為0； • PDF bit (省電旗標)：當執行HALT指令時，此位元設為1； • TO bit (當watchdog timer timeout時，此位元設為1。 • 01010000 (+81) • + 01000100 (+70) • 10010101 (-21) • 溢位旗標 OV = 1

  15. HT48R70A之I/O port • 56 雙向 input/output 腳 (PA ~ PG) • 相對之記憶體位址為 [12h][14h][16h][18h][1Ah][1Ch], and [1Eh] • 每一個I/O Port有自己相對之控制暫存器 • PAC[13h], PBC[15h], PCC[17h], PDC[19h], PEC[1Bh], PFC[1Dh], and PGC[1Fh] • 若要將I/O Port的接腳設為輸入埠，則相對的控制暫存器需設為 “1” • 如 mov a,01h mov PAC,a • MOV A, [PA], 讀取PA之內容 • MOV [PA], A 或SET [PA].i, 設定PA之內容或PA之第i腳之內容 • 所有的I/O 腳皆可利用ROM option 設為 pull-high 7 i 0 PAC 0 0 0 0 0 0 0 1 PA.0 為Input，PA.1 ~ PA.7為Output

  16. 8K*16程式記憶體ROM • Program Memory – ROM • 用來存放程式之指令 • 可用來存放固定之資料/表格 • 特殊之位址 • Location 000H • After chip reset, PC = 000H • Location 004H • External interrupt subroutine • Location 008H • Timer/Event 0 ISR • Location 00CH • Timer/Event 1 ISR • Table location (0x0010~1FFFH)

  17. Program Counter, PC

  18. Oscillator configuration • 3 oscillator circuit in the microcontroller for system clocks • External RC oscillator • External crystal oscillator • Internal RC oscillator • The HALT mode stops the system clock • If the internal RC oscillator is used, the OSC1 and OSC2 can be selected as 32768Hz crystal oscillator (RTC OSC) • This is call internal RC + RTC mode

  19. 系統頻率來源(system clock) ROM Code Option Crystal Oscillator (Max 8MHz) ÷4 fs, System Clock Instruction Cycle External RC Oscillator Internal RC oscillator

  20. Watchdog Timer, WDT System clock may be disabled by HALT 72 us/256 = 18.6 ms • WDT clock source has (which is determined by ROM code option) • Dedicated internal RC oscillator (WDT oscillator, about 72us/clock) • RTC clock • Instruction clock • Use to prevent a software malfunction or jump to an unknown location • The watchdog timer can be disabled by ROM code option • The RTC clock only is enabled in the internal RC+RTC mode 72 us

  21. 有三種情況可將看門看計數器的內容清除： • 外部reset (external reset ) • software instruction • CLR WDT • Or “CLR WDT1” and “CLR WDT2” • HALT instruction • If WDT overflow • Under normal operation the “chip reset” is executed • In HALT mode, a “warm reset” is executed. (only PC and SP are reset to zero)

  22. Power down operation - HALT • entered by the “HALT” instruction • System clock is turn off • The contents of the on chip RAM and registers remain unchanged • WDT and WDT prescaler will be cleared and recounted again • All of the I/O ports maintain their original status • The PD flag is set and the TO flag is cleared • How to leave the HALT mode • External reset • An interrupt • External falling edge signal on port A (the input pins of port A are selected to wake-up the device by option) • Wake-up in the next instruction • WDT overflow

  23. ROM Code option • All of the ROM code options must be defined to ensure proper system functioning

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