|
|
||||
|
PIC16F84’ün W Kayıtcısı
PIC16F84’ün içerisinde akümülatör veye geçici depolama alanı olarak düşünebileceğimiz W registeri (mikroişlemcideki A kaydedicisine benzer işleve sahip) vardır. PIC içerisinde gerçekleşen aritmetik işlemler ve atama işlemleri bu kaydedici vasıtasıyla gerçekleştirilir.
PORT A
W REGİSTER
PORT B
Şekil 1.22: W kaydedicisi
PIC16F84’ün Ram Belleği
PIC16F84’ün 0×00~0X4F adres aralığında ayrılmış olan RAM belleği vardır. Bu bellek içerisindeki dosya kümesi (file registerler) içerisine yerleştirilen veriler PIC işlemcisinin çalışmasını yönlendirir. File registerlerin bellek uzunluğu 8 bittir. File register adı verilen özel bellek alanlarının dışında kalan diğer bellek alanları program içerisindeki değişkenler için kullanılır.
24
Şekil 1.21: Ram bellek yapısı
Mikrodenetleyicilerde Program Belleği
PIC16F84’ün 1 Kbyte’lık program belleği vardır. Her bir bellek hücresi 14 bit uzunluğundadır. Program belleği elektriksel olarak yazılıp silinebilir ama program çalışırken sadece okunabilir. Çalışması istenen program bu bellek içerisine yüklenir. Program belleği
0X000 ile 0x3FF adreslerini kapsar.
Mikrodenetleyici I/O Portları
PIC16F84 mikrodenetleyicisinin 13 adet giriş ve çıkış portu vardır. Bunlardan 5 tanesi A portu (RA0-RA4) 8 tanesi B portu (RB0-RB7)’dur. 13 portun her biri giriş veye çıkış olarak kullanılabilir.
23
Şekil 1.20: Program belleğinin
PC bilgisayar
Bir metin editörünün kullanılmasını bilmek
PIC assembler programı
PIC programlayıcı donanımı
PIC programlayıcı yazılımı
Programlanmış PIC’in çalışmasını görmek için PIC deneme kartı
Assembly program kodlarını kolayca yazmak, doğru ve hızlı bir şekilde PIC’ in program belleğine göndermek için, bilgisayara ihtiyaç vardır. Bir metin editörü kullanarak yazılan program kodları derlendikten sonra PIC’e gönderilmesi gerekir. Program kodlarının PIC’e yazdırma işlemi paralel veya seri porta bağlanan PIC programlama kartı ile yapılır. Bu işleri yapabilmek için gereken donanımlar; görsel bir işletim sistemi (Windows, Linux), basit bir editör (Edit, Notpad, Word gibi) 1GHz CPU, 256 MB RAM, 40 GB sabit disk ve CD- ROM sürücüsü olmalıdır. Bu donanımlar 2006 yılı şartlarına göre yazılmıştır.
Bu modülde mikrodenetleyiciler örnek olarak PIC16F84 alınmıştır. Mikroişlemcili sistemlerde kullanılan iki tip temel mimari vardır. Bunlar, Von Neuman Mimarisi ve Harvard Mimarisi’dir. Von Neuman Mimarisin’de, program kodları (komutlar) ve veriler aynı bellek biriminden tek bir yoldan alınıp işlemciye getirilir. Önce komut getirilir daha sonraki adımda veri alınıp getirilerek işlenir. Bu durum bazı gecikmelere sebep olur. Harvard Mimarisi’nde, program kodları ve verilere ayrı veri yollarından ulaşıldığından çalışma daha hızlı olmaktadır. Mikrodenetleyicilerde daha çok Harvard Mimarisi kullanılmaktadır. Bu denetleyicinin belli başlı özellikleri şunlardır:
Kelime uzunluğu: 8 bit.
Güvenirlik: PIC komutları bellekte çok az yer kaplar. Dolayısıyla bu komutlar 12 veya 14 bitlik bir program bellek sözcüğüne sığar. Harward Mimarisi kullanılmayan mikrodenetleyicilerde yazılım programının veri kısmına atlama yaparak bu verilerin komut gibi çalışmasını sağlamaktadır. Bu ise büyük hatalara yol açmaktadır. PIC’lerde bu durum engellenmiştir.
Hız: PIC oldukça hızlı bir mikrodenetleyicidir. Her bir komut satırı 1µsn’lik bir zaman diliminde işlenir. Örneğin, 5 milyon komutluk bir programın 20Mhz’ lik bir kristalle işletilmesi yalnız 1sn. sürer. Bu süre kabaca 386 diye tanımladığımız sayısal bilgisayarın hızının yaklaşık 2 katıdır. Ayrıca PIC’lerin RISC mimarisine sahip olmasının hıza etkisi oldukça büyüktür.
Komut kümesi: PIC’te bir işlem gerçekleştirmek için kullanılacak komut sayısı oldukça azdır. Örnegin, PIC16F8XX ailesinde 33 komutu kullanarak sınırsız sayıda işlem yapabilmek mümkündür.
Statik işlem: PIC mikrodenetleyici tamamıyla statik bir işlemcidir. Statik işlemciye darbe sağlayan osilasyon kaynağı durdurulsa bile işlenen veriler muhafaza edilmektedir.
Sürme özelliği: PIC’ler yüksek bir sürme kapasitesine sahiptir. Çıkış olarak tanımlanan pinlerin yalnız birinin aktif olması halinde 25 mA çekilebilmektedir.
Güvenlik: PIC üretim özelliği itibariyle bir koruma bitine sahiptir. Bu bitin programlanması yolu ile PIC içerisine yazılan programın başkaları tarafından okunması ve kopyalanmasına engel olunmuş olunur.
22
Flash olma özelliği: Bu özellik PIC’in yeniden programlanabilir olması durumunu ifade etmektedir. Yani PIC üzerine yazılan program geliştirme amacı ile silinebilir ve yeni bir program yüklenebilir.
Mikrodenetleyiciler ile tasarım yapmadan önce tasarlanan sisteme uygun bir denetleyici seçmek için o denetleyicinin taşıdığı özelliklerin bilinmesi gereklidir. Mikrodenetleyicinin hangi özelliklere sahip olduğu kataloglarından anlaşılabilir. Aşağıda sıralanan özellikler bunlardan bazılarıdır.
Programlanabilir dijital paralel giriş/çıkış
Programlanabilir analog giriş/çıkış
Seri giriş/çıkış (senkron, asenkron ve cihaz yönetimi) Motor veya servo kontrol için pals sinyali çıkışı Harici giriş vasıtasıyla kesme
Harici bellek arabirimi
Harici veri yolu arabirimi
21
Dahili bellek tipi seçenekleri (ROM, EPROM, PROM, EEPROM) Dahili RAM seçeneği
Kayan nokta hesaplaması
Mikroişlemci firmalarının ürettiği birkaç gözde mikrodenetleyici bulunmaktadır. Her firma ürettiği entegreye, özelliklerini belirlemek için isim ve parça numarası vermektedir. Bunlar; 16F628A, 8051, 68HC11 gibi kodlamalardır. Bir uygulamaya başlamadan önce hangi firmanın ürünü kullanılacağına, daha sonra da hangi numaralı denetleyicinin kullanılacağına karar vermek gerekir.
Bir mikroişlemci görevini yerine getirebilmesi için mutlaka, verilerin saklanacağı bellek birimine, dış dünyadan veri alış-verişinin düzenli yapılmasını sağlayan giriş/çıkış birimine ihtiyaç duyar. Bunlar bir mikroişlemcili sistemde ayrı ayrı birimler (entegreler) şeklinde yerini alır. Bundan dolayı mikroişlemcili sistemlere çok-entegreli sistemler denilir. (Şekil 1.18) Bilgisayar gibi mikroişlemcili sistemlere verilen bir örnekte, bir bilgisayarın bir çamaşır makinesinde veya cep telefonunda kullanılması elbette mümkün olmayacaktır. Bilgisayar aynı anda milyonlarca işi yapabildiğinden ve çok yer kapladığından böyle yerlerde kullanılması mantıklı olmaz ve maliyetli olur. Bundan dolayı, sistemi meydana getiren elemanların birçok özelliklerinden feragat edilerek ve bir entegrede birleştirilerek, mikroişlemcilerin yeni türevleri oluşturulmuştur.
Şekil 1.18: Mikroişlemcili sisteminin temel bileşenlerinin blok diyagramı
Mikrodenetleyicilerde tüm bu birimler (işlemci, bellek ve G/Ç, bunlara ADC ve DAC gibi sinyal dönüştürücü elemanlarda eklenebilmektedir) bir arada bulunmaktadır. Bundan dolayı mikrodenetleyiciler tek-entegreli sistemler olarak anılır (Şekil 1.19).
Şekil 1.19: Mikrodenetleyici sisteminin temel bileşenlerinin blok diyagramı
Mikrodenetleyici tüm birimlerin birarada tek bir entegrede olması işlem hızına ve performansa doğrudan yansımaktadır.
Şekil 1.17:Mikrodenetleyici çeşitleri
