68HC11

Seminário MicroProgramados – DETI - UFCIgor Negreiros – Leonardo Silveira – Lucas Cavalcante – Rafael Lobo

FreeScale 68HC11• Originalmente fabricado pela Motorola.• FreeScale foi criada em 2004.• É uma antiga divisão da Motorola.• CISC (Complex Instruction Set Computer)• A Família M68HC11 foi pioneira no quesito de memória em microcontroladores. Foi o

primeiro microcontrolador a integrar EPROM e EEPROM no mesmo chip.• Criado em 1984.• Usa tecnologia HCMOS = Boa Tolerância a Ruído• Existem Variações do 68HC11

8-Bits 16-Bits

• Nessa apresentação será utilizado o 68HC11A8 8Kb ROM 512 Bytes – EPROM 256 Bytes – RAM 5 I/O 8-Bit A/D Serial I/O Parallel I/O

• Muito Utilizados em:▫ Leitores de Código de barra▫ Hotel card key writers▫ Robotics

A Família 68HC11• Otimizada para pequeno consumo, e alta freqüência.• Freqüências de até 4 MHz.

• Principais Características:• 2 acumuladores de 8 bits = 1 de 16 bits.• 2 registradores de índice de 16 bits.• Instruções de manipulação de bits.• Modos de baixo consumo: STOP e WAIT.• I/O mapeada em memória.• RAM estática interna.• Uma EPROM programável.• Possibilidade de memória extendida.• DMA.• Comunicação serial síncrona (SPI) e assíncrona (SCI).• Timer.• Conversor A/D de 8 ou 10 bits.• Captura de eventos.• Portas de E/S.• Há várias versões do 6811:

▫ Séries A, D, E, F, G, K, L, M, P

Modos de Operação•2 Modos de Operação▫Single-Chip▫Expanded Multiplexed

Necessita de memória e portas de I/O extras que devem ser conectadas aos barramentos de dados e endereço.

A Porta B é utilizada para o endereçamento de A8-A15

A Porta C é utilizada para o endereçamento baixo e também para a conexão de dados D0-D7

Controle

• Lista de sinais de I/O para sincronizar a operação do 68HC11 com os outros elementos no modo exapandido.

• Read/Write – Controla a direção da transferência no barramento de dados.

• Reset` - Inicia a sequência de Reset, ao retornar checa os pinos MODA e MODB.

• XIRQ` e IRQ` - Requisições de Interrupção.• E – Clock – é usado tanto externamente quanto

internamente, e determinado pelo Cristal conectado ao EXTAL e XTAL. Divide a frequência do cristal por 4. O máximo Clock suportado é 2 MHz

Mapa de Memória•Possui 64K de espaço para endereçamento.

0000h até FFFFh.•Espaço ocupado por I/O,RAM e ROM.•ROM e EEPROM tem espaços fixos.•Endereços de RAM e I/O são configuráveis.•Quando operando em modo expandido, garantir

que a RAM e I/O externas estão endereçadas em espaços não utilizados.

Exemplo de Mapa de Memória•No modo expandido:

Reset Address Vector

•Após um sinal de Reset, o 68HC11 sempre executa as instruções localizadas na faixa de endereços FFFEh – FFFFh .

•Esse valor de 16bits é chamado de Reset Address Vector.

•O pino RESET` necessita ser segurado em ‘0’ por 4 ciclos para o 68HC11 reiniciar estavelmente.

Arquitetura

Arquitetura

• Alguns elementos internos não pode ser acessado pelos pinos externos, como o PC(Ponteiro de Código), este só e acessível via software.

• Registradores:

Funções dos Registros• IR(Instruction Register, 8-Bits)▫Guarda os OPCODES, enquanto o decodificador de

instruções determina como executar o OPCODE.

•PC(Program Counter,16-Bits)▫Contém o endereço da próxima instrução. ▫Não é acessível diretamente, mas pode ser

modificado através de outras instruções. Como BRA(JMP).

•Data Address Register(16-Bits)▫Guarda o endereço na memória(ou I/O) de onde o

processador está escrevendo ou lendo.

Funções dos Registros•Acumuladores(8 ou 16-Bits)▫Possui dois Acumuladores de 8-Bits, ACCA e ACCB,

aumenta a velocidade de programação por deixar dois valores a serem guardados localmente. Utilizado em subtrações, somas.

▫Um Acumulador de 16-Bits, ACCD formado pela junção de ACCA e ACCB.

• Index Registers(16-Bits)▫Possui dois registradores de Index(X e Y) utilizados

operações de vetores.•Condition Code Registe(8-Bits)▫São Flags(Indicam condições do microprocessador)

Funções dos Registros•Data Register(16-Bits)▫Não é acessível ao programador.▫Utilizado como buffer.

•Stack Pointer(16-Bits)▫Utilizado para armazenamento temporário.

I/O No 68HC11, I/O são mapeadas na memória.LDAx <device address> - Lê da I/O STAx <device address> - Escreve na I/O

Parallel I/O68HC11 possui 5 ports

• Port A – Bits 4,5,6,7 usados para saída.

• Port B – Usada para acessar memória externa.

• Port C – Usada para acessar memória externa.

• Port D – Usada para acessar memória externa.

• Port E – Bits 0 – 7 usada para entrada.

Interrupções• Hardware salva os registradores automaticamente.• Em multithread: salvar registradores.• Após o RTI: registradores são restaurados.• Duas interrupções externas: IRQ, XIRQ(ativas em nível zero).• - O 6811 suporta: • - 1 interrupção STRA• - 3 interrupções Input Capture• - 5 interrupções OC• - 2 interrupções de porta serial (SCI e SPI)• - 3 interrupções de timer(timer overflow, real time interrupt, pulse

acumulator).

Serial•A maioria das versões do 6811 contém uma

porta serial assíncrona na Porta D, bits 0 e 1.•O registrador BAUD define o baud rate:▫Dois fatores inteiros dividem o clock E, para

gerar o BAUD RATE.▫SCP1 e SCP0 determinam o fator de pré-

escala. ▫SCR2, SCR1 e SCR0 especificam o outro

fator.

Timer•Timers disponíveis:▫Basic timing▫Real time interrupts▫Output compare▫ Input capture▫Computer Operating Properly▫Pulse Accumulator▫Pulse Width Modulation

•Funcionalidades▫Baseado em um timer central▫Overflow Flags▫ Interrupt Enables

Timer• Basic Timing:

▫ 16-bit free running counter (timer)▫ Pode-se usar overflow para extender a contagem.

• Real time interrupt:▫ Similar ao Basic Timing com overflow exceto:

O Clock é primeiro dividido por 1000 e então dividido novamente por RTR1 e RTR0.

• Computer Operating Properly▫ Watch-Dog Timer

• Output Compare▫ Utilizado na necessidade de um tempo preciso.

• Input Capture▫ Capturar eventos externos. ▫ Conta o tempo entre dois eventos.

• Pulse Accumulator▫ Capturar eventos externos.▫ Conta o número de eventos externos.

• Pulse Width Modulation▫ PWM(Gera formas de ondas periódicas)

A/D

•8 canais: Port E

A/D – Port E

• 8-bit• Address $100A• Multi-Função

▫ Digital Input Port ▫ Analog Input Port (A/D)

• Dois modos de operação:▫ Single Channel Scan▫ Continuous Channel Scan

Considerações Finais• Uma arquitetura tradicional ▫ Aprendizado mais fácil. ▫ Mais simples desenvolver para ele.

• Competiu e compete no mercado com o 8051 e o PIC.

• Nos HC11, todos os recursos são identificados por um único endereçamento no mesmo espaço de endereços e podem ser acessados usando as mesmas instruções.

• Foi muito utilizado por ser barato e ter uma vasta quantidade de softwares de desenvolvimento.

• CISC(Vantajoso?)

Considerações Finais

Anos 80

Bibliografia

•www.google.com

•DataSheet