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Mikroprozessortechnik II (Subject) / Sachwissensfragen für Klausur (Lesson)

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• Vor- und Nachteile LC-Displays Vorteile: Hohe Informationsdichte auf kleinstem Raum. Geringer Betriebsstrom. Sehr großer Zeichenumfang (bis zu 200 verschiedene alphanumerischeZeichen). Einfache Ansteuerung durch den µC. Geringe Anschaffungskosten pro Anzeigestelle. „International genormter“ Controller zur Ansteuerung dieser Art vonalphanumerischen LC-Displays, auf der Display-Platine vorhanden:Hitachi HD44780 oder kompatibelErmöglicht den Aufbau von LC-Displays mit unterschiedlichemAnzeigeumfang:1*8 … 2*16 … 4*40 Zeichen4*80 Zeichen mit zwei kaskadierten HD44780ern Nachteile: Nicht ablesbar bei Dunkelheit. Schlecht ablesbar:- bei Sonnenlicht- auf großen Entfernungen Alternativ: LC-Displays mit Hintergrundbeleuchtung.Dann aber: erhöhter Stromverbrauch.
• Aufgaben des LCD-Controllers Interpretation der vom µC übermittelten Befehle, d.h. entsprechende Ansteuerung der LCD-Segmente der gewünschten Zeichen und Ausführung der gewünschten Steuerfunktionen.        
• Was befindet sich im LCD-Controller? der Zeichensatzgenerator (Character-ROM, Zeichentabelle), der die Darstellungsinformationen für die 192 fest vorgegebenen Zeichen enthält, der 8 * 8 Byte große Speicherbereich für die selbstdefinierten Zeichen, der 80 * 1 Byte große Distplay-Speicher für aktuell auf dem Display darzustellende Zeichen, die Ablaufsteuerung für die verschiedenen Betriebsfunktionen des Displays: Display löschen Cursor ein/aus/blinkend etc..
• Nennen Sie die Kenndaten des RTC-Chips 72421 Zeit: Stunden, Minuten, Sekunden Kalender: Jahr, Monat, Tag, Wochentag 12- oder 24-Stunden-Betrieb Automatische Schaltjahr-Korrektur Eingebauter Quarz-Oszillator, keine weiteren Bauelemente und kein Abgleich notwendig Batterie-Pufferung möglich, Stromaufnahme: max. 5µA bei VDD= 2.0V An viele µC-Systeme anschließbar Verschieden Interrupt-Perioden programmierbar Start-, Stop- und Reset-Funktionen
• Nennen Sie die Kenndaten des THGA-Boards µC LC-Display RTC I2C-Bus-Temperatursensor Ref.Spannungsbaustein für A/D-Wandler Pegelumsetzter (TTL ⇔ RS232) Spannungsstabilisator für +5 V CS\-Dekoder Adresslatch Überwachungsbaustein
• WIe sind die Taktzyklen und Maschinenzyklen definiert? Taktyklus: tTZ = 1 / fq    mit fq ≡ Quarzfrequenz, Standart-fq =12 MHz beim 8051er Maschinenzyklus: tMZ = n* tTZ   standard-8051er: n = 12 tMZ = 1 µs quarzstabil !
• Nennen Sie den Unterschied zwischen den ON-Chip Baugruppen Timer und Counter! Timer ≡ zählt die internen Maschinenzyklen Counter ≡ zählt extern eingespeiste Impulse Max. messbare Zeit: 65.535 Impulse á 1 µs ≡ 65.535 µs ≡ 65,535 ms
• Nennen Sie wichtige A/D Wandlerverfahren Direkte Verfahren Parallele-Wandlung Wägeverfahren Zählverfahren Indirekte Verfahren Ein-Rampen-verfahren (Sägezahnverfahren) Zwei-Rampen-verfahren (Dual-Slope-Verfahren)
• Welche Zusatzbeschaltung wird für den 7805er benötigt/verwendet? Kondensatoren Feinsicherung Verpolschutzdiode Betriebsspannungs-LED (Low Power LED) Kühlkörper PFI-Zweig zur Überwachung der Betriebsspannungdurch den Überwachungsbaustein (Ein/Aus-Schalter)
• Wofür stehen die verschiedenen Gehäuseformen des 7805er? Für unterschiedliche Ausgangsströme
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• Was bedeutet AT 89 C 51 CC 03? AT = Atmel 89 = ON-Chip-Flash-EEPROM(80: -ROM | 87: -ERPOM) C   = Herstellungstechnologie: CMOS 51  = 8051er-Familie CC = CAN-Controller on Chip 03 = Typ 3: 64 kByte Prog.Speicher
• Welche 4 Möglichkeiten zur Taktausführung gibt es? RC-Kombination: billig, nicht besonders stabil Keramik-Oszillatoren: mittle teuer, mittle stabil Quarz: teuer, hochstabil Externe Takteinspeisung von anderer Baugruppe Beim CC0er: Quarz 1...60 MHz ⇒ 11,592 MHz
• Die 4 Schritte beim RESET? µC wird in der Programmabarbeitung sofort angehalten = Ruhestand Der Programmcounter wird auf 0000h zurückgesetzt Die SFRs werden auf ihre Grundwerte gesetzt = default values, reset values Der interne On-Chip-RAM-Datenspeicher wird nicht gelöscht
• Nenne die drei Möglichkeiten einen Reset auszulösen! Power-On-Reset (POR) Manueller Reset (Taster) Reset durch Überwachungsbaustein (Supervisory-Chip)
• Wie läuft das mit der Referenzspannung beim A/D-Wandler? Uref = 2.5 V Messberich: 0 ... 2.5 V 8 Bit:       Wert des LSB: 9.77mV (2.5V/256) 10 Bit:     Wert des LSB: 2.44mV
• Die 5 Schritte um Daten in den Speicher zu schreiben! Adresse über P0 und P2 ausgeben ALE → LOW → A0...A7 werden im Latch gespeichert Daten über P0 ausgeben µC gibt WR/ aus → LOW → Daten werden übernommen und abgespeichert µC setzt ALE und WRR/ wider auf HIGH
• Die 5 Schritte Daten aus dem Speicher zu lesen! Adresse über P0 und P2 ausgeben ALE → LOW → A0...A7 werden im Latch gespeichert µC gibt RD/ aus → LOW →  Speicher gibt Daten auf P0 aus µC ließt Daten über P0 ein setzt RD/ und ALE wieder auf HIGH
• Was Bedeutet GAL16V8? 16 = Eingänge 8 = Ausgänge V = variable Ausgangsstufe H- und L- aktiv Interner Aufbau: Programmierbares AND-Arry Fest verdrahtetes OR-Array Invertierungsstufen
• Wozu ist der CS\-Dekoder GAL16V8? Erzeugen der chipt-Select Signale für: ext. Datenspeicher ext. Peripherie-Einheiten große Flexibilität auf kleinstem Raum, da GALs jederzeit umprogrammierbar werden können.
• Wie funtioniert ein Watchdog? Ein Watchdog ist ein externer Baustein der in einem Bestimmten Interval eine Antwort vom µC/µP benötigt um so bei einem möglichen ausfall einer Antwort z.b einen reset auszulösen. Sommit überwacht dieser das gesamte System!
• Pegel der seriellen Schnittstelle und ihre Probleme! Pegel: log '0': 0 ...+0.7 V = Low-Pegel log '1':+2.7...+5 V = High-Pegel Verboten: +0.7 ...+2.7 = TTL-Pegel Probleme: bei einer zu langen Leitung kommt es zu großen Sp.abfällen Reichweite nur sehr gering Störanfällig da abstand zwischen H- und L-Pegel sehr gering
• Was ist ein lebender Nullpunkt? Einlebender Nullpunkt ist ein Signal das für eine log'0' größer 0mA ist. Das heißt wenn die Leitung beschädigt ist kann das dadurch erkannt werden!
• Welche Vorteile hat die Datenübertragung mit TTL? Die zuweisung einer Festen Spannung zu einem logischen Zustand( log'0' || log'1' ) ist für die serielle Kommunikation von sehr hoher bedeutung.
• Pegel der seriellen Schnittstelle mittels RS232! Welchen vorteil bringt diese Norm? Pegel: log'0': +3 V ... +15 V log'1':  -3 V ... -15 V Verbotener Bereich: -3 V ... +3 V Fazit: große Entfernungen möglich Laut Norm: ≤ 20m ⇒ Heute: ≤ 100m Störunaufällig!
• Pegel der seriellen Schnittstelle mittels Strömen! Welche Vor- und Nachteile hat dieses verfahren? Pegel: log'0': 20mA    ⌉  TTY-Festlegung log'1'; 4mA      ⌋  = Tele Type = Fernschreiber Vorteile: sehr große Entfernungen überbrückbar (3 ..5 Km) sehr störunaufällig(Störspannungen wirken nicht) Integrierte Leitungsüberwachung I > 20mA = Leitungskurzschluss I = 0mA  = Leitungsbruch ("Lebender Nullpunkt!") Nachteile: geringe Datenübertragunsraten
• Was ist der Zweck des Resets? Reset ≡ der µC wird in einen ´wohldefinierten Grundzustand´gebracht und d.h.: Der µC wird in der Programmabarbeitung sofort angehalten (≡ Ruhezustand). Die SFRs werden auf ihre Grundwerte zurückgesetzt. (Default Values, Reset Values). Der Program Counter wird auf 0000h zurückgesetzt. ==> Der µC beginnt die Programmabarbeitung von vorne. Der interne On-Chip-RAM-Datenspeicher wird NICHT gelöscht !
• Was ist ein Supervisory-Chip? Was für funktionen hat dieser? Zentraler Baustein zur Überwachung der ordnungsgemäßenFunktion des µCs bzw. des gesamten µC-Systems Grundlegende Funktionen:• Power-ON-Reset.• Manueller Reset, d.h. Anschluss des Reset-Tasters an den Chipmit interner Tastenentprellung.• Überwachung der Betriebsspannung:- Power-Fail-Reset (≡ Black-Out-Reset)(kompletter Zusammenbruch der Betriebsspannung)- Brown-Out-Reset(Schutz gegen kurzzeitige Spannungseinbrüche: 0,1 ms .. 5ms)• Watchdog-Reset (s. auch Vorlesung ´µC-I´, Kap. 8)• Umschaltung auf Batterie-Pufferung, wenn die Betriebsspannungausfällt, z.B. zur Versorgung von RAM- und RTC-Bausteinen.
• Was für Festlegungen der V24-Schnittstellen-Norm kennen Sie? einen Satz von Daten- und Steuerleitungen für die Datenübertragung zwischen zwei teilnehmern, die Signal-Pegel auf Daten- und Steuerleitungen, die Belegung des Schnittstellensteckers für die Datenübertragung und den bereits bekannten asynchronen UART-Zeichenrahmen.
• Welche Schnittstellenbelgungen der RS232(V24)-Schnittstelle kennen sie? 25 oder 9 pol.DSUB-Steckverbinder: Sende-Daten: "TxD"                Pin 2 oder Pin 3 Empfangsdaten: "RxD"           Pin 3 oder Pin 2 Betriebserde: "GND"               Pin 7 oder Pin 5
• Was macht die Referenzspannungsquelle? Uref legt den Messbereich des A/D-Wandlers fest:Im Allgemeinen gilt: UIN = 0 … Uref Uref legt zusammen mit der Auflösung n die Wertigkeit desLSBs fest:Wert des LSBs = Uref / 2 Problem:Nun 50 mV Brumm-Störspannung auf Uref==> Änderungen im Messwert von ´±20´ aufgrund der Störung ! Fazit:Anforderungen an die Referenzspannung:• Hochstabil• Störungsfrei==> Die Betriebsspannung des µC-Systems kann NICHT direktals Uref verwendet werden, da diese zu stark verstört ist.
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• Wozu dient das Adress-Latch? Realisierung der Demultiplexung von D0 …D7  A0 … A7 über Port P0 beim 8051er
• Nenn Sie die 5 Steuersignale des 8051er und Ihre Funktion! EA\: Legt fest, ob auf den externen oder internen Programmspeicherzugegriffen werden soll. ALE: Dient zum Demultiplexen von Daten- und Adressbus (unterer Teil). PSEN\: Lese-Signal nur für externe Programmspeicher. RD\: Lese-Signal für externe Datenspeicher und Peripherie-Einheiten. WR\: Schreib-Signal für externe Datenspeicher und PeripherieEinheiten. Zusätzlich noch notwendig: RESET(\): Zurücksetzen des Controllers CS\: Freigabe-Signale für die externen Peripherie-Bausteine
• Wozu benötigt man eine CS\-Logik? Externe Peripherie-Einheiten und externe Datenspeicherbausteine werden mit dem gleichen Schema angesprochen. Das bedeutet auch das sie sich den gleichen Adressbereich teilen müssen. Mit der CS\-Logik kann die selektion der Bausteine genau definiert werden. Das ist die Aufgabe der CS\-Logik, die dazu die Adresssignale entsprechend verknüpft und eindeutige Auswahlsignale erzeugt.Man arbeitet hierbei fast immer mit einer negativen Logik, d.h. alleBausteine werden mit LOW-Pegel-Signalen freigeschaltet und jederBaustein erhält sein eigenes Freigabe-Signal (CS\-Signal), das an denentsprechenden Steuereingang des Bausteins angeschlossen wird.
• Welche besonderheiten sind bei einem RTC mit 4Bit der an ein 8051er mit 8Bit breiten Datenbus angeschlossen wird zu beachten? Es muss eine Maskierung durchgeführt werden um die 4 Bit des RTC auch in den ersten 4 stellen des 8bit breiten Datenbus schreiben zu können. Maskierung: Eingelesen          xxxx xxxx & Maske             0000 1111 --------------------------------------------- Ergebnis:            0000 xxxx
• Aus welchen Elementen besteht die CPU eines µC? ALU AKKU Hilf-/Zwischenspeicher Flag-Bits Programmzähler Befehlsreg. Data Pointer Zeitgeber u. Steuerung Interrupt steuerung Stack Stackpointer
• Was ist Brown-out und was ist Black-out? Brown-out: Beschreibt einen spannungsausfall für 0.1µs-10µs und somit eine leichte verdunklung der LED´s. Black-out: Beschreibt einen total ausfall der Spannungsversorgung!!

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