JU Srednja mješovita škola „Mladost“ ZenicaZanimanje: Tehničar za mehatronikuRazred: IV1 i IV2

Predmet: Mikroračunari

PITANJA ZA PRIPREMANJE MATURSKOG ISPITA

Predmetni profesor: Trako Neldin dipl. ing. el. Zenica, januar 2015.

PITANJA I ODGOVORI

1. Nacrtati internu organizaciju CPU.

2. Koja je uloga ALU u CPU?Aritmetičko⁄logička jedinica ili ALU, obavlja aritmetičke i logičke operacije, kao što su sabiranje i AND. Operandi za ove operacije stižu iz registarske sekcije, a rezultat se pamti, također, u registarsku sekciju. Tipično, za obavljanje bilo koje operacije u ALU jedinici potreban je jedan taktni ciklus. Na primjer, instrukcija ADD r1,r2,r3 je ekvivalentna operaciji: r1=r2+r3, a izvršava se tako što se u jednom taktnom ciklusu pročita sadržaj registara r2 i r3 i postavi na ulaze ALU, a drugom taktnom ciklusu rezultat prisutan na izlazu ALU jedinice upiše u registar r1.

3. Šta su mikroprocesori?Mikroprocesor je integrisano kolo (IC) koje u sebi sadrži CPU zajedno sa dodatnim hardverom koji omogućava direktnu spregu CPU sa drugim resursima računarskog sistema (memorija, U/I uređaji).Osim CPU jedinice, mikroprocesor može sadržati i izvjesnu količinu memorije i neke U/I uređaje kao što su tajmeri i brojači događaja, komunikacioni kontroleri i sl. koji se koriste kod velikog broja primjena.

4. Nacrtati vremenski dijagram i objasniti postupak čitanja podatka iz memorije.

Na slici je prikazan vremenski dijagram operacije čitanja iz memorije. Uočimo signal CLK. To je sistemski taktni (klok) signal koji sinhroniše sve operacije koje CPU obavlja. Na početku taktnog ciklusa 1, CPU postavlja adresu na adresnu magistralu. Memorijski podsistem prihvata adresu i dekodira je kako bi pristupio željenoj memorijskoj lokaciji. Jedan taktni ciklus kasnije, CPU aktivira upravljački signal READ, što uslovljava da memorija postavi traženi podatak na magistralu podataka. U toku ovog taktnog ciklusa, CPU očitava podatak sa magistrale i smješta ga u neki od svojih internih registara. Na kraju ovog taktnog ciklusa, CPU sklanja adresu sa adresne magistrale i deaktivira signal READ. Tada, memorija sklanja podatak sa magistrale podataka, čime je operacija čitanja iz memorije završena.

5. Nabrojati vrste magistrala. Adresna magistrala, magistrala podataka, upravljačka magistrala.

6. Podjela mikrokontrolera. Mikrokontroleri na čipu, mikroračunari na čipu.

7. Koliko izvoda (pinova) ima Motorolin mikroprocesor M6800? 40 izvoda.

8. Objasniti šta znači instrukcija STAA $010F u mikroprocesoru M6800. STAA $010F SKLADIŠTI SADRŽAJ AKUMULATORA A U MEMORIJSKU LOKACIJU 010F.

9. Koliko taktnih ciklusa traje istrukcija STAA $010F? Instrukcija STAA $010F izvodi se u pet taktnih ciklusa.

10. Iz koliko nezavisnih cjelina se sastoji mikroprocesor I 80286 i koje su to cjeline?Mikroprocesor Intel I 80286 se sastoji od četiri međusobno funkcionalno nezavisne cjeline:

1. Sabirnička jedinica (eng. BUS UNIT) obavlja sve operacije sa sabirnicom - donošenje i smještanje instrukcija i podataka. Kada nema drugog posla, pokušava donijeti do 6 bajta instrukcija unaprijed puneći INSTRUKCIJSKU jedinicu.

2. Instrukcijska jedinica - preuzima “sirove” bajte donešene od strane sabirničke jedinice i dekodira ih u instrukcije koje treba da se izvrše. Na taj način IZVRŠNA jedinica rijetko čeka na sljedeću instrukciju, što ubrzava izvršenje programa.

3. Izvršna jedinica - preuzima dekodirane instrukcije od instrukcijske jedinice. Neke instrukcije sadrže adresu u memoriji i predaju je na dalju obradu ADRESNOJ jedinici.

4. Adresna jedinica izvodi sva preračunavanja adresa i upravlja VIRTUELNOM memorijom (tehnika koja omogućava programu da koristi više memorije nego što je fizički prisutno u računaru - odgovarajućim zamjenama sadržaja memorije i diska, automatski). Adresna jedinica daje podatke sabirničkoj jedinici za obavljanje čitanja i pisanja.

11. Koliko pinova (nožica) ima mikroprocesor I 80286?Mikroprocesor Intel I80286 je pakovan u kvadratno pakovanje sa 417=68 pinova, pa ima mjesta za 24 adresne linije, 16 linija podataka, 16 kontrolnih linija, signal sata - CLOCK, +5V, GND i nekoliko nespojenih pinova.

12. Koje su nožice predviđene za magistralu podataka, procesora I 80286?A0-A23 i D0-D15 - su sabirnice adresa i podataka, respektivno.

13. Nacrtati logičku strukturu mikroprocesora I 80286.

14. Nacrtati organizaciju računarskog sistema.

15. Šta je CPU?CPU jedinica upravlja radom računara tako što izvršava programske instrukcije. CPU izvršava program instrukciju-po-instrukciju pri čemu izvršenje svake pojedinačne instrukcije odgovara jednom instrukcijskom ciklusu. Svaki instrukcijski ciklus uključuje tri glavne aktivnosti (ili faze): (1) pribavljanje instrukcije, (2) dekodiranje instrukcije i (3) izvršenje instrukcije.

16. Šta su magistrale? Magistralu čini skup veza (žica), od kojih se svaka koristi za prijenos jednog bita informacije. Prijenos informacije od jedne do neke druge komponete ostvaruje se tako što izvorišna komponenta postavlja podatak na magistralu, a odredišna komponenta očitava podatak sa magistrale.

17. Šta su registri? Registri predstavljaju memoriju. Na vrhu hijerarhije, najbliže CPU-u, nalaze se registri iz registarskog fajla. CPU pristupa registrima direktno, bez kašnjenja. Kod savremenih mikroprocesora, broj registara se kreće u granicama od desetak do nekoliko stotina.

18. Nabrojati kakrakteistike motorolinog mikroprocesora M6800. Mikroprocesor M6800 je 8-bitni paralelni procesor na jednom čipu, smješten u kućištu sa 40

izvoda u dvije linije (40-pin dual-in-line package). Mikroprocesor ima stek promjenljive dužine, sedam načina adresiranja, skup od sedamdeset i dvije instrukcije, vektorski prekid, šest programeru dostupnih internih registara, direktan pristup memoriji i mogućnost multiprocesorske obrade. M6800 treba jedan napon napajanja (+5V).

19. Zašto služe akumulatori A i B u mikroprocesoru M6800?

Dva akumulatora, A i B, su 8-bitni registri koji sadrže operande i rezultate iz aritmetičkologičke jedinice. Oni su sa programskog gledišta pravi radni prostor. Sve aritmetičke i logičke operacije “akumuliraju” rezultate u tim registrima. Podskup instrukcija namijenjen je operacijama nad podacima sadržanim u tim registrima, s time, da akumulator A ima nešto veće sposobnosti u odnosu na B.

20. Objasniti šta znači instrukcija LDAA $0F u mikroprocesoru Motorola M6800. LDAA $0F-NAPUNI AKUMULATOR SADRŽAJEM MEMORIJSKE LOKACIJE ČIJA JE ADRESA 000F

21. Koliko taktnih impulsa traje instrukcija LDAA $0F u mikroprocesoru Motorola M6800?

Instrukcija LDAA $0F izvodi se u tri taktna ciklusa.

22. Šta je minimalni a šta maksimalni način rada mikroprocesora I8088?Minimalni se koristi u malim mikroprocesorskim konfiguracijama od nekoliko komponenti (npr. u programatorima mašina za pranje veša).Maksimalni način rada se koristi za složenije računarske strukture (najpopularniji primjer je IBM-PC XT).

23. Koliko nožica(pinova) ima intelov mikroprocesor I 8088? Napravljen je u NMOS tehnologiji i zapakovan u 40-pinsko DIL (eng. Dual-In-Line).

24. Nacrtati logičku strukturu mikroprocesora I 8088.

25. Koliko pinova ima mikrokontroler PIC 16F84?Mikrokontroler PIC16F84 je napravljen u CMOS tehnologiji i izrađuje se u DIP kućištu sa 18 izvoda (pinova).

26. Kolika je maksimalna ulazna a kolika je maksimalna izlazna struja po pinu mikrokontrolera PIC 16F84?

Maksimalna ulazna struja po pinu je 25mA a maksimalna izlazna struja po pinu je 20mA.

27. Od koliko lokacija EEPROM a sa koliko lokacija RAM memorije se sastoji programska memorija?

Programska memorija je veličine 1024 lokacija širine 14 bita. Adresa 0x00h rezervisana je za reset vektor, a lokacija 0x04h za prekidni vektor.Memorija podataka sastoji se od 64 8-bitnih lokacija EEPROM memorije i 68 lokacija RAM memorije od adrese 0x0C do 0x4F

28. Koliko U/I portova posjeduje PIC 16F84?PIC16F84 ima dva ulazno/izlazna porta i ukupno trinaest pinova – PORT A , registar na adresi 0x05h sa pridruženih pet pinova i PORT B na adresi 0x06h sa pridruženih osam pinova na kućištu mikrokontrolera.

29. Na koje nožice (pinove) se dovodi eksterni kvarcni oscilator i na kojim frekvencijama može da radi PIC 16F 84?

Na kućištu mikrokontrolera pinovi 15 i 16 su predviđeni za dovođenje takta. Kada se primjenjuje kristalni oscilator, pinovi 15 i 16 se preko odgovarajućeg kondenzatora vezuju na masu čime se obezbjeđuje stabilniji rad osilatora ali i povećava vrijeme startovanja. PIC16F84 nema donju graničnu frekvenciju, dok je gornja granična frekvencija 20MHz.

30. Šta je reset, na koji pin se dovodi reset?Reset podrazumijeva dovođenje mikrokontrolera u poznato stanje. Reset se dovodi na pin broj 4.

31. Nabrojati resete koje prepoznaje PIC 16F84. Resetovanje pri dovođenju napajanja, power on reset – POR Resetovanje tokom rada, dovođenjem logičke nule na pin MCLR

Resetovanje za vreme sleep režima mikrokontrolera Resetovanje pri prekotačenju sigurnosnog brojača (WDT) , ukoliko je aktivan.

32. Šta se definiše u registrima TRISA i TRISB?Definisanje portova kao ulaznih ili izlaznih vrši se na nivou bita, registrima TRISA, na adresi 0x85h i TRISB na adresi 0x86h.

33. Na kojim adresama se nalaze registri PORTA i PORTB?PIC16F84 ima dva ulazno/izlazna porta i ukupno trinaest pinova – PORT A , registar na adresi 0x05h sa pridruženih pet pinova i PORT B na adresi 0x06h sa pridruženih osam pinova na kućištu mikrokontrolera.

34. Objasniti instrukciju bsf 0x3,5?bsf f,b znači “setuj bit b u registru f” (eng. Bit Set f). Ovdje je f=0x03 što je adresaSTATUS registra i b=5 što označava redni broj bita u STATUS registru. Dakle ovim je rečeno “setuj bit 5 na adresi 0x03”.

35. Napisati dio koda kojim se svi pinovi definišu kao ulazni.bsf 0x03,5 ;IDI U BANK1movlw b'11111111' ;UPIŠI SVE 1 U WORKING REGISTAR movwf 0x85 ;PREBACI SADRŽAJ WORKINGmovwf 0x86 ;REGISTRA NA ADRESE 0x85 i 0x86 bcf 0x03,5 ;VRATI SE U BANK0

36. Napisati dio koda kojim se nožica RB7 postavlja kao ulazna a sve ostale kao izlazne nožice.bsf 0x03,5 ;IDI U BANK1movlw b'10000000' ;UPIŠI BINARNI BROJ 100000000 U WORKING REGISTAR movwf 0x86 ;PREBACI SADRŽAJ IZ WORKING REGISTRA NA ;ADRESU 0x86 bcf 0x03,5 ;VRATI SE U BANK0

37. Nabrojati karakteristike mikrokontrolera PIC 16F84. Osnovne karakteristike mikrokontrolera PIC16F84 su:

CPU sa RISC arhitekturom i 35 instrukcija, programska memorija od 1024 bajta u flash tehnologiji, RAM memorija od 68 bajta, EEPROM memorija od 64 bajta, 8-bitna magistrala podataka, 15 registara specijalne namene, 8-nivoovski magacin, tri načina adresiranja, takt frekvencija do 20 MHz, četiri izvora prekida, integrisani brojač – delitelj i 13 ulazno – izlaznih pinova.

U/I karakteristike 13 ulazno-izlaznih, pojedinačno upravljanih pinova,

max ulazna struja 25mA po pinu, max izlazna struja 20mA po pinu, 8- bitni tajmer/brojač sa programibilnim deliteljem frekvence.

Posebne karakteristike serijsko in-system programiranje, Power-on reset (pri uključenju napajanja), Power-up timer ( određeno kašnjenje nakon uključenja ), oscilatorski start-up timer (određeno kašnjenje od stabilizacije radne

frekvence), “sleep” način rada ( mod rada sa smanjenom potrošnjom), watchdog tajmer, izbor vrste oscilatora.

38. Nacrtati kućište mikrokontrolera PIC16F84.

39. Koji pinovi se koriste kao ulazno/izlazni pinovi? pin br.3 RA4 Četvrti pin porta A. Na

njemu se takođe nalazi TOCK1 koji ima tajmersku funkciju.

pin br.4 MCLR Reset ulaz i Vpp napon programiranja mikrokontrolera pin br.5 Vss Napajanje, masa. pin br.6 RB0 Nulti pin porta B. Dodatna funkcija je prekid ulaz pin br.7 RB1 Prvi pin porta B . Nema nikakvu dodatnu ulogu. pin br.8 RB2 Drugi pin porta B. Nema nikakvu dodatnu logu. pin br.9 RB3 Treći pin porta B. Nema nikakvu dodatnu ulogu. pin br.10 RB4 Četvrti pin porta B. Nema nikakvu dodatnu ulogu. pin br.11 RB5 Peti pin porta B. Nema nikakvu dodatnu ulogu. pin br.12 RB6 Šesti pin porta B. 'Clock' linija u programskom modu. pin br.13 RB7 Sedmi pin porta B. 'Data' linija u programskom modu. pin br.14 Vdd Pozitivan pol napajanja. pin br.15 OSC2 Pin namenjen spajanju sa oscilatorom. pin br.16 OSC1 Pin namenjen spajanju sa oscilatorom. pin br.17 RA2 Drugi pin porta A. Nema nikakvu dodatnu ulogu. pin br.18 RA1 Prvi pin porta A. Nema nikakvu dodatnu ulogu.

40. U koja dva bloka je podijeljena memorija mikrokontrolera PIC 16F84?Memorija mikrokontrolera PIC16F84 podjeljena je u dva bloka – programsku i memoriju podataka.

41. Od koliko 13-bitnih lokacija se sastoji stek(magacin)? Magacin čine osam 13-bitnih lokacija.

42. Koja četiri režima rada PIC 16F84 postoje, u zavisnosti od frekvencije eksternog oscilatora?

Da bi mikrokontroler uopšte proradio pored napajanja potreban mu je i takt. U skladu sa taktom funkcioniše njegova celokupna struktura da bi izvršila program.U zavisnosti od frekvence eksternog oscilatora postoje četiri režima rada:

LP niže frekvence i režim smanjene potrošnje XT frekvence od 500kHz - 4MHz HS više frekvence 8MHz-20MHz RC oscilator realizovan RC kolom

43. Status registar.STATUS registar pripada grupi SFR registara i može mu se, kao i ostalim registrima ove grupe, pristupiti na nivou bita. Sadrži aritmetički status ALU, RESET status i bitove za selekciju memorijske banke. Kako ovaj registar vrši selekciju memorijske banke, pristupačan je u svakoj banci, pa otud pristup adresama 0x03h u BANK0 i 0x83h u BANK1 daje isti rezultat. R/W- 0 R/W- 0 R/W- 0 R-1 R-1 R/W-x R/W-x R/W-x

IRP RP 1 RP 0 T0 PD Z DC C7 6 5 4 3 2 1 bit0

R=bit koji se može pročitati W= bit koji se može pisati- n = vrednost posle reseta bit 0 C – (Carry) prenos 1 = pojavio se prenos sa najvišeg bita rezultata 0 = prenos se nije pojaviobit 1 DC - ( Digit Carry) DC prenos 1 = pojavio se prenos na četvrtom bitu po redu rezultata 0 = prenos se nije pojavio bit 2 Z – ( Zero bit) indikacija nultog rezultata

1 = rezultat je jednak nuli 0 = rezultat je različit od nule bit 3 PD – ( Power – Down bit ) Bit koji se setuje dovođenjem napajanja , posle svakog regularnog reseta, posle resetovanja watchdog tajmera, signalom na RB/INT pinu, završetkom upisa u interni DATA EEPROM, Resetovanjem PD bita mikrokontroler se prevodi u SLEEP režim radabit 4 TO - ( Time Out ) prekoračenje sigurnosnog brojača 1 = prekoračenje se nije desilo 0 = prekoračenje se desilo

bit 6 i 5 RP1:RP0 – ( Register bank select bits) izbor grupe registara Viši deo adrese za direktno adresiranje . RP1 bit se ne koristi , ali je ostavljen za neka buduća proširenja ovog mikrokontrolera 01 = prva banka 00 = nulta banka bit 7 IRP – ( Register bank selekt bits ) izbor grupe registara

1 = banka 2 i 3 0 = banka 0 i 1

44. Šta je working registar?W registar (working registar) je registar opšte namjene. Nema adresu i u njega se može smjestiti bilo koja vrijednost od 0 do 255. Sadržaju ovog registra se može pridružiti neka druga vrijednost ili se vriednost iz ovog registra može prenijeti u bilo koji drugi registar.

45. Napisati dio koda kojim se svi pinovi definišu kao izlazni.bsf 0x03,5 ;IDI U BANK1movlw b'00000000' ;UPIŠI SVE 0 U WORKING REGISTAR movwf 0x85 ;PREBACI SADRŽAJ WORKINGmovwf 0x86 ;REGISTRA NA ADRESE 0x85 i 0x86 bcf 0x03,5 ;VRATI SE U BANK0

46. Napisati dio koda kojim se nožica RB7 postavlja kao izlazna a sve ostale kao ulazne nožice.bsf 0x03,5 ;IDI U BANK1movlw b'01111111' ;UPIŠI BINARNI BROJ 01111111 U WORKING REGISTAR movwf 0x86 ;PREBACI SADRŽAJ IZ WORKING REGISTRA NA ;ADRESU 0x86 bcf 0x03,5 ;VRATI SE U BANK0

47. Šta je asemblerski jezik a šta asembler?Asemblerski jezik je jezik kojim čovjek i mikrokontroler komuniciraju. Asemblerski jezik je razumljiv čovjeku i sastoji se od riječi i abecednih znakova. Asembler je program koji prevodi asemblerski jezik u niz nula i jedinica, dok je asemblerski jezik skup pravila po kojima se piše program za mikrokontroler.

48. Šta je datoteka sa nastavkom.hex a šta je datotela sa nastavkom.asm?Datoteka sa nastavkom.hex je datoteka prevedena u niz nula i jedinica i to heksadecimalnim zapisom. Ova se datoteka pomoću programatora upisuje u mikrokontroler. Datoteka sa nastavkom .asm je datoteka koja se nalazi da disku računara i koja je napisana po pravilima asemblerskog jezika.

49. Šta su instrukcije (naredbe)?Naredbe predstavljau upute mikrokontroleru kako da izvršava određeni algoritam. Naredbe su definisane upotrebom određenog mikrokontrolera i pri pisanju programa treba samo poštovati način njihve upotrebe.

50. Šta su direktive?Direktiva je slična naredbi ali je nezavisna od mikrokontrolera. Ona predstavlja uputu asembleru kako da vrši prevođenje programa.

51. Šta su labele i u kojoj koloni se pišu labele?Labela predstavlja tekstualnu verziju neke adrese u programskoj ili RAM memoriji. Dužina labele može biti maksimalno 32 znaka i mora počinjati slovom ili znakom „_“. Labele se pišu u prvoj koloni.

52. Objasniti instrukciju decf i napisati sintaksu za tu instrukciju.

53. Objasniti instrukciju decfsz i napisati sintaksu za tu instrukciju.

54. Koliko instrukcija se koristi za programiranje mikrokontrolera PIC16F84?Za programiranje mikrokontrolera PIC16F84 koristi se 35 instrukcija.

55. Napisati dio programa koji upisuje 1 na nožicu RA2. list p=16F84 ;OVOM DIREKTIVOM SE DEFINIŠE UPOTREBLJENI ;MIKROKONTROLER #include <p16F84.inc>;UBACUJU SE NAZIVI REGISTAR U PROGRAM

bsf STATUS,RP0 ; SETOVANJEM BITA RP0 PREBACUJE SE PROGRAM U ;BANK1

movlw b'00000000' ; POSTAVLJAJU SE SVI PINOVI KAO IZLAZNI

movwf TRISAmovwf TRISBbcf STATUS,RPO ; RESETOVANJEM BITA RP0 PREBACUJE SE PROGRAM U

;BANK0 movlw b'00000100' ; UPUSIVANJE BINARNOG BROJA 00000100 U PORT Amovwf PORTA ; UPISUJE SE 1 NA IZLAZ RA2

56. Kako se uvodi kašnjenje u mikrokontroleru PIC 16F84 pomoću petlje? Potprogram je dio koda, ili program, koji možemo pozvati kao takav kad god je potreban. Potprogrami se koriste u slučajevima višestrukog izvršavanja jedne iste funkcije, kao na primker rutine sa praznom petljom za kašnjenje. Prednosti korišćenja potprograma su u lakoći mijenjanja vrijednosti brojača jednom unutar potprograma, nego npr. deset puta kroz glavni program, i u smanjenju količine memorije koju program zauzima unutar PIC. Primjer jednostavnog potprograma je:

57. Napisati značenje instrukcije bcf i njenu sintaksu.

58. Napisati značenje instrukcije movwf i njenu sintaksu.

59. Napisati dio programa koji upisuje 0 na nožicu RA2. list p=16F84 ;OVOM DIREKTIVOM SE DEFINIŠE UPOTREBLJENI ;MIKROKONTROLER #include <p16F84.inc>;UBACUJU SE NAZIVI REGISTAR U PROGRAM

bsf STATUS,RP0 ; SETOVANJEM BITA RP0 PREBACUJE SE PROGRAM U ;BANK1

movlw b'00000000' ; POSTAVLJAJU SE SVI PINOVI KAO IZLAZNImovwf TRISAmovwf TRISBbcf STATUS,RPO ; RESETOVANJEM BITA RP0 PREBACUJE SE PROGRAM U

;BANK0 movlw b'00000000' ; UPUSIVANJE BINARNOG BROJA 00000000 U PORT Amovwf PORTA ; UPISUJE SE 0 NA IZLAZ RA2

60. Nacrtati šemu i napisati program koji omogućava paljenje i gašenje diode u određenim vremenskim intervalima, ako je anoda diode spojena na izlaz RA2.