Программирование микроконтроллеров: От первых шагов до эксперта. Артем Демиденко
Читать онлайн книгу.
хранится в регистре счётчика команд (PC). После извлечения инструкция декодируется, чтобы понять, какие действия нужно выполнить. Например, команда сложения требует загрузки двух чисел из ОЗУ в регистры, а затем запись результата сложения обратно в память.
После декодирования команда выполняется. В этом процессе важны временные показатели, поскольку операции могут занимать различное время в зависимости от архитектуры и конкретных инструкций. Для оптимизации времени выполнения критически важно знать характер вычислений и их последовательность. Это можно достигнуть с помощью прямой или косвенной адресации, что позволяет более гибко управлять доступом к данным.
Управление прерываниями
Прерывания – это ещё одна важная концепция, которую следует освоить. Прерывания позволяют микроконтроллеру реагировать на события внешних условий, не дожидаясь завершения текущей команды. Существует два типа прерываний: аппаратные и программные.
Аппаратные прерывания сигнализируют микроконтроллеру о необходимости немедленного выполнения определённого кода, когда происходит определённое событие, например, нажатие кнопки или поступление сигнала от датчика. Для настройки внешнего прерывания в AVR можно использовать регистр EICRA, который позволяет задавать режим срабатывания (по нарастающему фронту, по спадающему фронту и так далее).
Программные прерывания возникают непосредственно в ходе выполнения программы. Например, использование инструкции для генерации исключения может потребоваться для обработки ошибок. Правильная реализация обработки прерываний важна для обеспечения бесперебойного выполнения задач в реальном времени.
Чтение и запись во внешние устройства
Микроконтроллеры взаимодействуют с внешними устройствами через различные протоколы. Один из наиболее распространённых – последовательный интерфейс (SPI). Этот протокол позволяет подключать множество устройств и обеспечивает высокую скорость передачи данных. Например, работа с SPI в Arduino может выглядеть так: PI.transfer(data); Здесь `data` – это данные, которые вы хотите отправить устройству.
Ещё один популярный протокол – I2C (межсоединение интегрированных схем). Он менее быстрый, чем SPI, но позволяет подключать до 127 устройств на одной линии. При использовании I2C в Arduino можно применять такие команды, как ire.begin(); Wire.requestFrom(address, quantity); где `address` – адрес устройства, а `quantity` – количество байтов, которые нужно запросить.
При реализации проектов важно учитывать особенности отключения питания и обработку ошибок передачи данных, которые могут возникнуть.
Подводя итоги
Знание основ архитектуры микроконтроллеров помогает глубже понять их работу и разработку на их основе. Осознание компонентов, принципов работы и способов взаимодействия с внешними устройствами создаёт прочную основу для успешного программирования и реализации проектов. Важно практиковаться, реализовывать собственные идеи и изучать поведение микроконтроллеров в реальных условиях,