Mikroprozessortechnik II (Subject) / Fragen (Lesson)

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• Welche Aufgabe erfüllt eine RTC (Real Time Clock) Zeitmessung = zählen von Impulsen bestimmter konstanter Zeitliche länge.
• RTC: Wie berechnen sich Takt- und Maschinenzyklus, wie sind sie beim CC03er? • ttz=1/fq --> Taktzykuls• tmz= n*ttz --> Maschinenzyklus
• Nachteile LC-Display? Nicht ablesbar bei DunkelheitSchlecht ablesbar bei Sonnenlicht und auf großer Entfernung. Lösung:--> LC-Display mit Hintergrundbeleuchtung
• Erläutern Sie die Begriffe: Taktzyklus Maschinenzyklus: Taktzyklus: Umkehr der Taktfrequenz des μP-Quarzes fQuarz – ttz=1/fQuarzMaschinenzyklus: μP-spezifischer Taktzyklus tmz=n*ttz
• Wie groß sind diese beiden Parameter (Taktzyklus und Maschinenzyklus) bei einem 8051, der mit 18 MHz getaktet wird? ttz=56 ns, tmz = 0,672 μs (mit n = 12)
• Vorteile LC-Display? Geringer Betriebsstrom  Hohe Informationsdarstellungsdichte auf kleinsten Raum Sehr großer zeichenumfang Sehr geringe Anschaffungskosten Einfache Ansteuerung (genormter Controller Hitachi HD44780) : 1x8 ; 2x16 ; 4x40, kaskadierbar.
• Was versteht man in einem Mikroprozessor-System unter einem Bus? Busse sind parallele Sammelschienen zum Informationstransfer innerhalb eines Mikroprozessor-Systems. An sie sind alle Bausteine gleichzeitig und parallel angeschlossen.
• Nennen und erläutern Sie die wichtigsten Bussysteme. Datenbus: Auf ihm werden immer 8 Bit breit die reinen Informationsdaten zwischen den einzelnen Einheiten hin- und hergesendet. CPU Adressbus: Transport der Speicherplatzadressen zu den Speicherbausteinen. 16 Bit breit => 65536 einzelne 8 Bit breite Speicherplätze adressierbar. Steuerbus: Ansammlung verschiedener Signalleitungen zum steuern der einzelnen Bausteine. Individuelle Auswahl, Lese- und Schreibbefehle, Rücksetzanweisungen, etc. Zwischen 4-10 Bit
• Besondere Eigenschaften des LC-Displays Eigenschaften : Uhr starten und stoppen Uhr stellen Uhrzeit und Datum auslesen ...
• Welche Funktionen und Eigenschaften besitzt eine RTC? • Zeit: Stunden,Minuten,Sec• Kalender:Jahr,Monat,Tag,Wochentag• 12/24stunden betrieb.• Auto. Schaltjahr korrektur.• Eingebaute quarz• Batteriepufferung möglich ,stromaufnahme max 5μA• Verschiedene Interrupt programmierbar.• Start-stop und reset Funktion .
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• Welche Aufgabe hat ein AD-Wandler im allgemeinen? Welche Probleme kann es geben? vergleicht die anliegende Eingangsspannung mit einer internen erzeugten Referenzspannung Probleme: Wenn man nicht so häufig abtastet, AD Wandler erkennt nur Spannungsstufen.
• Was ist der Unterschied zwischen Umsetzzeit und Umsetzgeschwindigkeit? Umsetzzeit: Zeit zwischen dem Anlegen der analogenspg bzw. dem Startimpuls zum Wandlungsbeginn und der Ausgabe des Datenwortes . Umsetzgeschwindigkeit: Zahl der Umsetzungen pro Sekunde.
• Welche Wandlungsverfahren gibt es? Direkte Verfahren:Parallel-Verfahren (Flash Wandler)Das Zählverfahren (Stufenumsetzer)Das Wägeverfahren (Sukzessive Approximation^= Schrittweise Annäherung ) Indirekte Verfahren:Das Ein-Rampen Verfahren (Sägezahnverfahren)
• Welche Aufgabe hat die Spannungsversorgungsstufe (7805) Erzeugung einer stabilisierten Betriebsspannung,Drop-Out Spg. : Spgabfall über den Regler, Arbeitsspannung der Regler,mindest Arbeitsspg vom Regler.
• Wie wird eine Spannungsversorgungsstufe verschaltet? • Kondensator• Sicherung• Verpolungschutz diode• Betriebsspg LED• Schalter• PFI-Zweig(Überwachung der Spg. :watch-dog)
• Was macht die Oszi Stufe des μC AT89C51CC03 und welche Möglichkeiten zur Takterzeugung gibt es? Erzeugt den Takt für das gesamte System. 4 Möglichkeiten zur Takterzeugung :1. RC-Kombination: billig, nicht besonders stabil2. Keramik-Oszillatoren: mittel teuer, mittel stabil3. Quarz: teuer, hochstabil4. Externe Takteinspeisung von einer anderen Baugruppe
• Welche Aufgabe hat die Resetstufe und was passiert wenn die betätigt wird? (siehe Bild) Der μC wird in eine wohl definierte Grundeinstellung gebracht. 1. µC wird in der Programmabarbeitung sofort angehalten = Ruhezustand2. Die SFRs werden auf ihre Grundwerte zurückgesetzt. Default values, reset values3. Der Programm-Counter wird auf 0000h zurückgesetzt.4. Der interne ON-Chip RAM Datenspeicher wird „NICHT“ gelöscht.
• Wie viele Möglichkeiten gibt es einen Reset auszulösen und wie heißen diese? Es gibt 3 Möglichkeiten um einen Reset durchzuführen:1. Power-On Reset : H-Pegel für mindestens 200ms lang.2. Manueller –Reset : (Knopf)3. Reset duch externer Überwachung.
• Was ist ein Watchdog? zentraler Baustein zur Überwachung der Ordnungsgemäßen Funktion des µCa bzw des µC-Systems Power-On-Reset Manueller-Reset,d.h Anschluss des Reset Taster an den Chip mit interner Entprellung.  Überwachung der Betriebsspg.:- Power-Fail-Reset = Black-out-Reset (kompletter Zusammenbruch der Betriebsspannung)- Brown-Out-Reset (Schutz vor kurzzeitigen Spannnungseinbrüche < 10ms)- Watchdog-Reset (Umschaltung auf Batteriepufferung wenn die Betriebspg ausfällt)
• Welche speziellen Funktionen hat der Watchdog MAX707? KEIN WATCHDOG • Power-ON-Reset• Power fail-Reset• Brown out-Reset• Manueller-Reset• Power-Fail Überwachung:• Keine Umschaltung auf Batteriepufferung• Spg Monitor
• MAX 232 - Funktion, (Spannung und Ströme) Log „0“ : 0………….0,7VLog „1“ : 2,7………...5,0VNur geringe Reichweite Überbrückbar,Störanfällig. Als Lösung andere PegelLog „0“ : 3………….12VLog „1“ : -3………...-12V•Oder Datenübertragung mit StrömenLog „0“ : 20mALog „1“ : 4mA
• MAX 232 - Eigenschaften (Vor- und Nachteile) Vorteile sind :Sehr grosse Strecken ÜberbrückbarSehr StörunauffälligIntegrierte Leitungsüberwachung. Nachteile : sehr geringe Datenübertragungsraten. < 10 KBdMan braucht DC-DC Wandler um negative Spg zu bekommen.Pegelfestlegung, und Pinfestlegung .
• Die Referenzspannung Quelle LT1009 Uref legt den Messbereich fest ,und mit n die Auflösung (LSB)Interne erzeugung nicht Möglich da es sehr störanfällig ist. Zwei Möglichkeiten da :AD Wandler mit ON-Chip Referenz-SpgExterne Ref spg Erzeugung externe Chip
• Welche Eigenschaften hat die CAN Stufe PCA 82C250 Eigenschaften :• Hohe Datenübertragungsrate bis 1MBaud• Besonderes geschütz gegenüber Störung• Thermischerschutz• Kurzschlussfest• Keine Störung duch chip die nicht angeschlossen sind• Max. 110 Knoten an einem Bus
• Welche Betriebsarten gibt es für die CAN Stufe PCA 82C250 3 Betriebarten :o High Speed : Pin 8 auf GND ,sehr schnell aber erzeugt viele Störung (Flanken sehr steil),man muss geschirmte Kabel nehmen .o Low Speed /Stop Control Widerstand Rs an Pin 8 ,geringe störung,o Standby :Pin 8 auf High .
• Nennen Sie die vier wesentlichen EIgenschaften des I2C? TWI = Two Wired Interface Zentraler Master kommuniziert mit Slave jeder Slave Baustein hat eigene Adresse Master steuert gesamte Datenübertragung (SCL-Takt)
• Skizzieren Sie den Aufbau eines I2C-Master Slave Systems mit 3 Slaves siehe Skript, bzw. Vortrag zum Thema
• Nennen Sie 3 Möglichkeiten eines I2C-Master zu realisieren. 1) Realisierung durch einfache digitale µC-Port-Pins 2) Verwendung eines speziellen externen Peripherie-Baustein (I2C-Bus-Controller) 3) Einsatz eines Mikrocontrollers mit On-Chip-I2C-Bus-Peripherie
• Wie wird die Start und Stoppbedingung des I2C-Bus definiert? Start-Bedingung: START condition Leitung frei während Übertragung folgtWechsel von 1 -> 0 Stopp-Bedingung: STOPP condition Leitung wieder freiWechsel von 0 -> 1 Startbedingung START condition SCL bleibt HIGH (1); SDA wird LOW (0)Stoppbedingung STOPP condition SCL bleibt HIGH (1); SDA wird HIGH (1)
• Beschreiben Sie ausführlich das Control Byte des I2C-Bus. Ack Byte: überprüft die Übertragung Sendet zwischen Master und Slave ein ACK, Slave sendet an Master.positiv ACK -> Übertragung OKAYnegativ ACK -> Übertragung n. OKAY, nochmal
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• Nennen Sie allgemeine Vor- und Nachteile eines LC-Displays? Vorteile:geringer Betriebsstromhohe Informationsdarstellung auf kleinsten Raumsehr großer Zeichenumfangsehr geringe Anschaffungskosteneinfache Ansteuerung Nachteile:nicht ablesbar bei Dunkelheitschlecht ablesbar bei Sonnenlicht
• Nennen Sie 4 grundlegende Funktionen des LC-Display-Controllers Display löschenDisplay Ein / AusCursor Ein / AusAutomatischer Cursor-Shift
• Wie kann man bei einem Mikroprozessor ohne Zunahme eines RTC-Bausteins die Zeit messen? Zählen von Impulsen bestimmter konstanter zeitilicher LängerTakt- und MaschinenzyklusTaktzyklus: ttz =1 /fg | QuarzfrequenzMaschinenzyklus: tmz = n * ttz, Standard n=12 externe Timer-Counter-Baugruppen. Max Zeit: 2 - 1 Impulse                                                                     65.535 Impulse á 1µs = 65.535µs                                               
• Funktionen und Eigenschaften eines RTC-Bausteins Eigenschaften: Zeit: Stunden, Minuten, Sekunden, Kalender: Jahr, 12/24 Stunden Betrieb, Schaltjahr Korrektur
• Beschreiben Sie das Parallel-Verfahren (AD-Wandlung)? (Flash-Wandler) (siehe Skript) Direktes Verfahren:Parallel-Verfahren (Flash Wandler)Sehr aufwendigFür 3Bit Wandler 2³-1 OPs und 2³ Präzision Widerstände 
• Beschreiben Sie das Zählverfahren (AD-Wandlung)? (siehe Skizze) (Stufenumsetzer) Direktes Verfahreno Das Zählverfahren (Stufenumsetzer)Umsetzzeit abhängig von U_ein je grösser das ist desto länger dauert es. nur für positive Spg geeignet
• Beschreiben Sie das Wägeverfahren (AD-Wandlung)? (Skizze) (Sukzessive Approximation) Direktes VerfahrenDas Wägeverfahren (Sukzessive Approximation^= Schrittweise Annäherung)Mit dem Komparator und Sukzessive Approximation Register.Es wird bei MSB angefangen wenn es grösser ist wird das Bit gesetzt und so weiter.Preiswert, jede Spannung wird gleich umgewandelt, meistens ON-ChipWandlungszeit immer gleich und abhängig von n (Auflösung)Umsetzzeit n*ttaktWandlungsergebnisse kann direkt ausgegeben werden da MSB als bit
• Beschreiben Sie das Ein-Rampen-Verfahren (AD-Wandlung)? (Sägezahnverfahren) - siehe Skizze Skript Indirektes Verfahren:Das Ein-Rampen Verfahren (Sägezahnverfahren)Es wird nicht die Spg gemessen sondern die Zeit,max Auflösung 12 Bit
• Nennen Sie alle Steuersignale eines 8051er-Mikrocontroller? EA\ ALE PSEN\ RD\ WR\
• Welche Funktion hat das Steuersignal EA\? EA\: legt fest ob auf den internen oder externen Programmspeicher zugegriffen werden soll
• Welche Funktion hat das Steuersignal ALE? dient zum demultiplexen Daten- und Adressbus
• Welche Funktion hat das Steuersignal PSEN\? PSEN\: Lesesignal nur für externe Peripherieeinheiten bzw. Speicher
• Welche Funktionen haben die Steuersignale RD\ und WR\? RD\ Lesesignal für externe Daten Peripherieeinheiten WR\ Schreibsignal für externe Daten Periphrieeinheiten
• Das De/Multiplexen von Daten und Adressbausteinen beim 8051er (Skript, weil Bild) siehe Skript 
• Das AdressLatch (siehe Bild im Skript) (siehe Bild im Skript)
• Anschluss von Programm und Datenspeicher (extern) SIehe Skript bzw. Skizze

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