Transcript Der rote Faden - HIT Karlsruhe

Stand Januar 2015
„Der rote Faden-Quickie“
Wie ist die Vorlesung aufgebaut?
1
Prof. J. Walter
Der rote Faden-Quickie
Mikrocomputertechnik
Mikrocomputertechnik
Jürgen Walter

2
Stand Januar 2015
Überblick über die Vorlesung
 Labor
 Prüfungen
Prof. J. Walter
Der rote Faden-Quickie
Mikrocomputertechnik
Lernziele:
3
Stand Januar 2015
•
Prof. J. Walter
Der rote Faden-Quickie
Mikrocomputertechnik
Voraussetzungen
keine
Aufbau des 8051-Controllers
&
Timing
4096 Byte
128 Byte
Program Memory
8051A only
Data Memory
Two 16-Bit
Timer/Event
Counters
8051
CPU
64 KByte Bus
Expander
Control
Programmable
Programmable
I/O
Serial port
Full duplex UART
Synchronous Shifter
Interrupts
Interrupts
Parallel Ports
Adress Data Bus
and I/O Pins
4
Serial Serial
IN
OUT
Prof. J. Walter
Der rote Faden-Quickie
Mikrocomputertechnik
Oscillator
Stand Januar 2015
Counters
Frequency Reference
5
Installation der Entwicklungsumgebung
 Install-studio-offline
Prof. J. Walter
Der rote Faden-Quickie
Mikrocomputertechnik
•
Stand Januar 2015
IDE Integrated Development Environment
Zusammenspiel CPU – I/O Pins
4096 Byte
Program Memory
8051A only
128 Byte
Data Memory
Two 16-Bit
Timer/Event
Counters
8051
CPU
64 KByte Bus
Expander
Control
Programmable
I/O
Programmable
Serial port
Full duplex UART
Synchronous Shifter
Interrupts
Interrupts
6
Parallel Ports
Adress Data Bus
and I/O Pins
Serial Serial
IN OUT
Prof. J. Walter
Der rote Faden-Quickie
Mikrocomputertechnik
Oscillator
&
Timing
Stand Januar 2015
Counters
Frequency Reference
Zusammenspiel CPU – interner Speicher
4096 Byte
Program Memory
8051A only
128 Byte
Data Memory
Two 16-Bit
Timer/Event
Counters
8051
CPU
64 KByte Bus
Expander
Control
Programmable
I/O
Programmable
Serial port
Full duplex UART
Synchronous Shifter
Interrupts
Interrupts
7
Parallel Ports
Adress Data Bus
and I/O Pins
Serial Serial
IN OUT
Prof. J. Walter
Der rote Faden-Quickie
Mikrocomputertechnik
Oscillator
&
Timing
Stand Januar 2015
Counters
Frequency Reference
Zusammenspiel CPU – externer Speicher
4096 Byte
Program Memory
8051A only
128 Byte
Data Memory
Two 16-Bit
Timer/Event
Counters
8051
CPU
64 KByte Bus
Expander
Control
Programmable
I/O
Programmable
Serial port
Full duplex UART
Synchronous Shifter
Interrupts
Interrupts
8
Parallel Ports
Adress Data Bus
and I/O Pins
Serial Serial
IN OUT
Prof. J. Walter
Der rote Faden-Quickie
Mikrocomputertechnik
Oscillator
&
Timing
Stand Januar 2015
Counters
Frequency Reference
CPU - Interrupt - Timer
4096 Byte
Program Memory
8051A only
128 Byte
Data Memory
Two 16-Bit
Timer/Event
Counters
8051
CPU
64 KByte Bus
Expander
Control
Programmable
I/O
Programmable
Serial port
Full duplex UART
Synchronous Shifter
Interrupts
Interrupts
9
Parallel Ports
Adress Data Bus
and I/O Pins
Serial Serial
IN OUT
Prof. J. Walter
Der rote Faden-Quickie
Mikrocomputertechnik
Oscillator
&
Timing
Stand Januar 2015
Counters
Frequency Reference
Aufbau des 8051-Controllers
Program Memory
8051A only
128 Byte
Data Memory
Two 16-Bit
Timer/Event
Counters
8051
CPU
64 KByte Bus
Expander
Control
Programmable
I/O
Programmable
Serial port
Full duplex UART
Synchronous Shifter
Interrupts
Interrupts
10
4096 Byte
Parallel Ports
Adress Data Bus
and I/O Pins
Serial Serial
IN OUT
Prof. J. Walter
Der rote Faden-Quickie
Mikrocomputertechnik
Oscillator
&
Timing
Stand Januar 2015
Counters
Frequency Reference
Blockschaltbild C8051F340
•
4 kB RAM
FLEXIBLE
INTERRUPTS
DEBUG
CIRCIUTRY
POR
UART0
UART1
TEMP
SENSOR
11
DIGITAL I/O
Analoge
Peripherie
A
M
U
X
10-bit
200ksps
ADC
+
-
+
-
SPI
SMBus
PCA
4 Timers
VREF
WDT
VREG
PRECISION INTERNAL
OSCILLATORS
Port 0
Port 1
Port 2
Port 3
Port 4
USB Controller /
Transceiver
Stand Januar 2015
•
8051 CPU
48 MIPS
Prof. J. Walter
•
64/32 kB
ISP FLASH
Ext. Memory I/F
•
8051 Kern
Digitale Ein- Ausgänge
Analoge Einheit
Oszillator
USB Controller
CROSSBAR
Der rote Faden-Quickie
Mikrocomputertechnik
•
HIGH-SPEED CONTROLLER CORE
Auf dem Chip: 8051 Kern High Speed
•
•
•
12
HIGH-SPEED CONTROLLER CORE
64/32 kB
ISP FLASH
8051 CPU
48 MIPS
4 kB RAM
FLEXIBLE
INTERRUPTS
DEBUG
CIRCIUTRY
POR
•
Speicher
• 4352 Bytes RAM
• 64kB ISP Flash
WDT
Stand Januar 2015
•
Pipelined Instructions
architecture
70% der Befehle mit
1 oder 2
Systemtakten
48 MIPS
Erweiterte Interrupt
Verwaltung
Watchdog Timer
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Mikrocomputertechnik
•
13
•
•
•
•
•
0,25% Genauigkeit
Taktrückgewinnung
Unterstützung USB und
UART
Externer Oszillator
80 kHz Interner
Oszillator
Kann zwischen
Taktquellen im Betrieb
umschalten
PRECISION INTERNAL
OSCILLATORS
Prof. J. Walter
Der rote Faden-Quickie
Mikrocomputertechnik
•
Stand Januar 2015
Auf dem Chip: Takterzeugung
Auf dem Chip: Digitale Ein- Ausgänge
•
•
•
•
14
UART1
SPI
SMBus
PCA
4 Timers
Port 0
Port 1
Port 2
Port 3
Port 4
Stand Januar 2015
UART0
Prof. J. Walter
•
DIGITAL I/O
Ext. Memory I/F
•
40 Ports
 5 V tolerant
 Hoher Strom
SMBus – I2C
SPI-BUS
2 UARTS
4 16-Bit Zähler /
Zeitgeber
PCA 16-Bit Zähler-Array
Ext. Speicherschnittstelle
CROSSBAR
Der rote Faden-Quickie
Mikrocomputertechnik
•
Auf dem Chip: Analogteil
•
•
•
•
15
Analoge
Peripherie
A
M
U
X
TEMP
SENSOR
10-bit
200ksps
ADC
VREF
Stand Januar 2015
•
Multiplexer
Differentieller oder auf
Masse bezogener
Eingang
10-Bit A/D-Wandler
Abtastfrequenz 200kHz
Temperatursensor
Vergleichspannung
extern oder intern
Option externer
Wandlungsstart
+
-
+
-
VREG
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Der rote Faden-Quickie
Mikrocomputertechnik
•
•
•
•
•
•
•
•
16
USB Spezifikation 2.0
Full speed 12 Mbps
Low speed 1,5 Mbps
Integrierter Takt
Unterstützt 8 Endpunkte
1 kB USB Buffer Speicher
Integrierter Sender
Keine externen Bauteile
USB Controller /
Transceiver
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Mikrocomputertechnik
•
Stand Januar 2015
Auf dem Chip: USB Controller / Transceiver
•
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Ü01
3 Multiple Choice zu diesem Quickie
 HOT Potatoes installieren
 JQuiz
 Titel – QUICKIE-Quickie
 Web6 – Die Übung in meinem Browser
anschauen
Ü02
Lösen Sie die 3 Multiple Choice Aufgaben ihres
Nachbarn
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Mikrocomputertechnik
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ÜBUNGEN:
18
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Mikrocomputertechnik
Ü01 –Hot Potatoes
19
Prof. J. Walter
Stand Januar 2015
Der rote Faden-Quickie
Mikrocomputertechnik
Ü01 - Browser
20

Stand Januar 2015
Ziel erreicht!
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Mikrocomputertechnik
Quickies – schnell und intensiv lernen