Anwendungsorientierte Mikroprozessoren: Mikrocontroller und digitale Signalprozessoren
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Format: | Buch |
Sprache: | German |
Veröffentlicht: |
Berlin [u.a.]
Springer
2010
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Ausgabe: | 4., vollst. überarb. Aufl. |
Schriftenreihe: | eXamen.press
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Online-Zugang: | Inhaltstext Inhaltsverzeichnis |
Beschreibung: | 3. Aufl. u.d.T.: Bähring, Helmut: Mikrorechner-Technik |
Beschreibung: | XIII, 496 S. Ill., graph. Darst. 24 cm |
ISBN: | 9783642122910 9783642122927 |
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IMAGE 1
INHALTSVERZEICHNIS
1. EINFUEHRUNG 1
1.1 DEFINITIONEN UND BEGRIFFE 1
1.2 EINSATZGEBIETE ANWENDUNGSORIENTIERTER MIKROPROZESSOREN (THEO
UNGERER) 3 1.3 ENERGIESPARTECHNIKEN (THEO UNGERER) 9
2. MIKROCONTROLLER 11
2.1 EINLEITUNG 11
2.2 MIKROCONTROLLER-EIGENSCHAFTEN UND EINSATZGEBIETE 13
2.3 TYPISCHER AUFBAU EINES MIKROCONTROLLERS 17
2.3.1 BESCHREIBUNG DER KOMPONENTEN 17
2.3.2 STEUERUNG DER LEISTUNGSAUFNAHME 24
2.3.3 SPEZIALBEFEHLE BEI MIKROCONTROLLERN 25
2.4 PRODUKTBEISPIELE 28
2.4.1 4-BIT-CONTROLLER 28
2.4.2 8-BIT-CONTROLLER 31
2.4.3 16-BIT-CONTROLLER 35
2.4.4 32-BIT-CONTROLLER 37
2.4.5 MIKROCONTROLLER MIT FPGA-FELD 40
2.4.6 EIN KOMPLEXE MIKROCONTROLLER/DSP-ANWENDUNG 42
3. DIGITALE SIGNALPROZESSOREN 46
3.1 GRUNDLAGEN DER DIGITALEN SIGNALVERARBEITUNG 46
3.1.1 EINLEITUNG 46
3.1.2 AUFBAU EINES DIGITALEN SIGNALVERARBEITUNGSSYSTEMS 47
3.1.3 DSP-EINSATZBEREICHE 50
3.1.4 TYPISCHE DSP-ALGORITHMEN 51
3.2 BASISARCHITEKTUR DIGITALER SIGNALPROZESSOREN 52
4. MISCHFORMEN AUS MIKROCONTROLLERN UND DSPS (DSC) 56 4.1 DSP ALS
MOTORCONTROLLER 56
4.2 HOCHLEISTUNGS-DSC 58
5. DER PROZESSORKERN 61
5.1 VEREINFACHTER AUFBAU 61
5.2 DAS STEUERWERK 64
5.2.1 TAKTSTEUERUNG 64
5.2.2 EIN-/AUSGANGSSIGNALE 64
5.2.3 ABLAUF DER BEFEHLSBEARBEITUNG 66
5.2.4 FLIESSBANDVERARBEITUNG 68
5.2.5 STEUERWERK EINES DSPS 77
IX
BIBLIOGRAFISCHE INFORMATIONEN HTTP://D-NB.INFO/1000569284
DIGITALISIERT DURCH
IMAGE 2
INHALTSVERZEICHNIS
5.3 DIE UNTERBRECHUNGSLOGIK 81
5.3.1 AUSNAHMEROUTINEN 81
5.3.2 PROZESSOREXTERNE URSACHEN FUER AUSNAHMESITUATIONEN 83
5.3.3 PROZESSORINTERNE URSACHEN FUER AUSNAHMESITUATIONEN 86
5.3.4 FESTLEGUNG DER STARTADRESSEN DER AUSNAHMEROUTINEN 87
5.3.5 PRIORITAETEN BEI MEHRFACHEN UNTERBRECHUNGEN 90
5.3.6 DIE BEHANDLUNG GLEICHZEITIG AUFTRETENDER MASKIERBARER INTERRUPTS
91 5.4 DAS ADRESSWERK 92
5.4.1 ALLGEMEINER AUFBAU 92
5.4.2 STACK UND STACKREGISTER 94
5.4.3 ADRESSWERK EINES DSPS FUER DEN DATENZUGRIFF 95
5.4.4 GRUNDZUEGE DER VIRTUELLEN SPEICHERVERWALTUNG 96
5.5 DAS OPERATIONSWERK 99
5.5.1 INTEGER-RECHENWERKE 99
5.5.2 BARREL SHIFTER 107
5.5.3 MULTIPLIZIER-AKKUMULIER-RECHENWERKE 107
5.5.4 GLEITPUNKT-RECHENWERKE 111
5.6 DER REGISTERSATZ 114
5.6.1 REGISTERTYPEN 114
5.6.2 REGISTERSAETZE REALER MIKROPROZESSOREN 118
5.6.3 REGISTERSPEICHER 122
5.7 DIE SYSTEMBUS-SCHNITTSTELLE 125
5.7.1 AUFBAU 125
5.7.2 REALISIERUNG DER BUSANKOPPLUNG 126
6. DIE HARDWARE/SOFTWARE-SCHNITTSTELLE 128
6.1 DATENTYPEN UND DATENFORMATE 128
6.1.1 DATENTYPEN UND DATENFORMATE VON 8-BIT-PROZESSOREN 128
6.1.2 DATENTYPEN UND DATENFORMATE VON 16/32-BIT-PROZESSOREN 130 6.1.3
BIT- UND BLOCKORIENTIERTE DATENTYPEN UND IHRE FORMATE 132
6.1.4 GLEITPUNKTZAHLEN NACH DEM IEEE-754-STANDARD 133
6.1.5 FESTPUNKTZAHLEN 136
6.2 BEFEHLSSAETZE 138
6.2.1 GRUNDLAGEN 138
6.2.2 BEGRIFFE UND DEFINITIONEN 139
6.2.3 REALISIERUNG EINES MASCHINENBEFEHLSSATZES 141
6.2.4 DARSTELLUNG DER VERSCHIEDENEN BEFEHLSGRUPPEN 147
6.3 ADRESSIERUNGSARTEN 165
6.3.1 VORAUSSETZUNGEN UND BEGRIFFE 165
6.3.2 BESCHREIBUNG DER WICHTIGSTEN ADRESSIERUNGSARTEN 168
6.3.3 MINIMALER SATZ VON ADRESSIERUNGSARTEN 181
6.3.4 SPEZIELLE DSP-ADRESSIERUNGSARTEN 181
IMAGE 3
INHALTSVERZEICHNIS
7. DER ARBEITSSPEICHER 185
7.1 GRUNDLAGEN 185
7.1.1 WICHTIGE BEGRIFFE 185
7.1.2 KLASSIFIZIERUNG VON HALBLEITERSPEICHERN 187
7.1.3 ELEMENTARE GRUNDLAGEN UEBER HALBLEITERBAUELEMENTE 189
7.2 PRINZIPIELLER AUFBAU EINES SPEICHERBAUSTEINS 193
7.3 FESTWERTSPEICHER 197
7.3.1 IRREVERSIBEL PROGRAMMIERTE BZW. PROGRAMMIERBARE FESTWERTSPEICHER
197 7.3.2 REVERSIBEL PROGRAMMIERBARE FESTWERTSPEICHER 201
7.4 SCHREIBVLESE-SPEICHER 214
7.4.1 STATISCHE RAM-SPEICHER 214
7.4.2 DYNAMISCHE RAM-SPEICHER 216
8. BUSSYSTEME 218
8.1 GRUNDLAGEN 218
8.1.1 DEFINITIONEN UND KLASSIFIZIERUNG 219
8.1.2 BUSTOPOLOGIEN 221
8.1.3 KOPPELEINHEITEN 222
8.1.4 KONZEPTE FUER BUSSYSTEME 223
8.2 DER SYSTEMBUS 233
8.2.1 ZEITVERHALTEN DER SYSTEMBUS-SIGNALE 233
8.2.2 MULTIPLEXBUS 237
8.2.3 STEUERUNG DER DATENBUSBREITE 239
8.2.4 ADRESSIERUNG VON PERIPHERIEBAUSTEINEN 241
8.2.5 WEITERE SIGNALE DER SYSTEMBUS-SCHNITTSTELLE 242
8.2.6 AUFBAU UND FUNKTION EINES SYSTEMBUS-CONTROLLERS 246
8.3 DER UNIVERSAL SERIAL BUS - USB 249
8.3.1 GRUNDLAGEN 249
8.3.2 TOPOLOGIE 249
8.3.3 SYNCHRONISATIONS-UND UEBERTRAGUNGSVERFAHREN 251
8.3.4 ADRESSIERUNG DER BUSTEILNEHMER 252
8.3.5 BUSANFORDERUNG UND -ZUTEILUNG 252
8.3.6 KOMMUNIKATION IM USB 253
8.3.7 DER HOCHGESCHWINDIGKEITS-USB 261
8.4 CONTROLLER AREA NETWORK-CAN 266
8.4.1 EIGENSCHAFTEN DES CAN-BUSSES 266
8.4.2 PROTOKOLLSCHICHTEN 268
8.4.3 BUSZUTEILUNG 269
8.4.4 BOTSCHAFTENFORMATE 270
8.4.5 SICHERHEIT IM CAN 273
8.4.6 CAN-BUSCONTROLLER 277
XI
IMAGE 4
INHALTSVERZEICHNIS
8.5 DER LIN-BUS 283
8.5.1 AUFBAU EINES LIN-BUS-SYSTEMS 284
8.5.2 KOMMUNIKATION IM LIN-BUS 285
8.6 DERI 2 C-BUS 287
8.6.1 AUFBAU EINES I 2 C-BUS-SYSTEMS 287
8.6.2 KOMMUNIKATION IM I 2 C-BUS 288
8.6.3 KOLLISIONSERKENNUNG UND BUS-ARBITRIERUNG 290
9. SYSTEMSTEUER- UND SCHNITTSTELLENBAUSTEINE 291 9.1 GRUNDLAGEN 291
9.1.1 KLASSIFIZIERUNG 291
9.1.2 ANSCHLUSS DER SCHNITTSTELLENBAUSTEINE AN DEN MIKROPROZESSOR 293
9.1.3 AUFBAU DER SYSTEMBAUSTEINE 294
9.1.4 EIN-/AUSGABE-VERFAHREN 298
9.1.5 SYNCHRONISATION DER DATENUEBERTRAGUNG 299
9.2 INTERRUPT-CONTROLLER 301
9.2.1 EINLEITUNG 301
9.2.2 PRINZIPIELLER AUFBAU EINES INTERRUPT-CONTROLLERS 301
9.2.3 DAS PROGRAMMIERMODELL EINES INTERRUPT-CONTROLLERS 305
9.3 DIREKTER SPEICHERZUGRIFF (DMA) 309
9.3.1 EINLEITUNG 309
9.3.2 PRINZIP DER DMA-UEBERTRAGUNG 311
9.3.3 DER AUFBAU EINES DMA-CONTROLLERS 313
9.3.4 VERSCHIEDENE DMA-UEBERTRAGUNGSARTEN 316
9.3.5 UNTERSCHIEDLICHE DATENBREITE IN REQUESTER UND TARGET 319
9.3.6 DIE REGISTER DES STEUERWERKS 319
9.3.7 VERKETTUNG VON DMA-UEBERTRAGUNGEN 321
9.3.8 PEC-KANAELE 322
9.4 ZEITGEBER-/ZAEHLER-BAUSTEINE 326
9.4.1 PRINZIPIELLER AUFBAU EINES ZEITGEBER-/ZAEHLER-BAUSTEINS 326
9.4.2 DIE VERSCHIEDENEN ZAEHLMODI 328
9.4.3 PROGRAMMIERMODELL 329
9.4.4 TIMER-FUNKTIONEN 330
9.4.5 ZEITPROZESSOREN 343
9.5 BAUSTEINE FUER PARALLELE SCHNITTSTELLEN 347
9.5.1 PRINZIPIELLER AUFBAU 347
9.5.2 AUFBAU DER AUSFUEHRUNGSEINHEIT 348
9.5.3 VARIANTEN 350
9.5.4 KOMMUNIKATIONSPORTS 351
9.5.5 ALTERNATIVE NUTZUNG VON PARALLELPORTS 353
9.6 ASYNCHRONE SERIELLE SCHNITTSTELLEN 355
9.6.1 GRUNDLAGEN ZUR SERIELLEN DATENUEBERTRAGUNG 355
9.6.2 SYNCHRONISATIONSVERFAHREN 355
9.6.3 PRINZIP DER ASYNCHRONEN SERIELLEN UEBERTRAGUNG 356
XII
IMAGE 5
INHALTSVERZEICHNIS
9.6.4 V.24-SCHNITTSTELLE 358
9.6.5 AUFBAU EINES BAUSTEINS FUER ASYNCHRONE SCHNITTSTELLEN 362
9.6.6 BAUSTEINE MIT WARTESCHLANGEN ALS DATENREGISTER 366
9.7 SYNCHRONE, SERIELLE SCHNITTSTELLEN 370
9.7.1 ZEICHENORIENTIERTE UEBERTRAGUNG 370
9.7.2 BITORIENTIERTE UEBERTRAGUNG 374
9.7.3 BEISPIELE ZU SYNCHRONEN, SERIELLEN SCHNITTSTELLEN 379
9.8 BAUSTEINE ZUR A/D- UND D/A-WANDLUNG 393
9.8.1 DIGITAL/ANALOG-WANDLUNG 393
9.8.2 ANALOG/DIGITAL-WANDLUNG 395
10. BEISPIELE FUER DIGITALE SIGNALPROZESSOREN 399
10.1 ADSP-218X VON ANALOG DEVICES 399
10.1.1 ARCHITEKTUR 399
10.1.2 ZAHLENFORMATE 402
10.1.3 RECHENWERKE 404
10.1.4 STEUERWERK 416
10.1.5 SPEICHERORGANISATION 430
10.2 HOCHLEISTUNGS-DSPS 436
10.2.1 DSP-FAMILIE ADSP-2106X DER FIRMA ANALOG DEVICES 437 10.2.2
VLIW-DSPS TMS320C6XXX VON TEXAS INSTRUMENTS 441 10.2.3
MULTIPROZESSOR-KOPPLUNG VON DSPS 445
ANHANG 455
A.L JTAG-TEST-PORT 455
A.2 FEHLERSUCHE IN MASCHINENPROGRAMMEN 461
A.3 TAKTERZEUGUNG 466
A.4 ERZEUGUNG EINES RESET-SIGNALS 468
A.5 ZUR BESCHREIBUNG VON SIGNALEN UND STEUERBITS 469
A.6 OPEN-COLLECTOR- UND OPEN-DRAIN-EIGENSCHAFT 470
A.7 GRUNDLAGEN DER MIKROPROGRAMM-STEUERWERKE 471
A.8 REALISIERUNG EINES BARREL SHIFTERS 472
A.9 DER ASCII-CODE 473
LITERATUR 475
INDEX 477
XIII |
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