2. 196을 배워보자

4. 196KC의 IO port

4-1. 80C196KC의 SFR

앞에서도 이미 SFR에 대해 언급했지만, 여기에서 다시 언급하도록 한다.

모든 IO port는 SFR을 통해서 제어한다. port3과 4를 제외한 80C196KC의 주변 장치는 모두 SFR을 이용하여 제어할 수가 있다. 한편 SFR을 access하는데 있어 수평 window를 잘 이해해야 한다. 다시 다음 표를 참고하도록 한다. 아래 표에서 음영부분은 196KC의 IO port를 제어하기 위한 SFR들이다.

address	수평 window 0 Read	수평 window 0 Write	수평 window 1 Read/Write	수평 window 15 Read	수평 window 15 Write
17H	IOS2	PWMO_CONTROL	PWM2_CONTROL	PWM0_CONTROL	IOS2
16H	IOS1	IOC1	PWM1_CONTROL	IOC1	IOS1
15H	IOS0	IOC0	reserved**	IOC0	IOS0
14H	WSR	WSR	WSR	WSR	WSR
13H	INT_MASK1	INT_MASK1	INT_MASK1	INT_MASK1	INT_MASK1
12H	INT_PEND1	INT_PEND1	INT_PEND1	INT_PEND1	INT_PEND1
11H	SP_STAT	SP_CON	reserved**	SP_CON	SP_STAT
10H	PORT2	PORT2	reserved**	reserved**	reserved**
0FH	PORT1	PORT1	reserved**	reserved**	reserved**
0EH	PORT0	BAUD_RATE	reserved**	reserved**	reserved**
0DH	TIMER2(HI)	TIMER2(HI)	reserved**	T2CAPTURE(HI)	T2CAPTURE(HI)
0CH	TIMER2(LO)	TIMER1(LO)	IOC3	T2CAPTURE(LO)	T2CAPTURE(LO)
0BH	TIMER1(HI)	IOC2	reserved**	IOC2	TIMER1(HI)
0AH	TIMER1(LO)	WATCHDOG	reserved**	WATCHDOG	TIMER1(LO)
09H	INT_PEND	INT_PEND	INT_PEND	INT_PEND	INT_PEND
08H	INT_MASK	INT_MASK	INT_MASK	INT_MASK	INT_MASK
07H	SBUF(Rx)	SBUF(Tx)	PTSSRV(HI)	SBUF(Tx)	SBUF(Rx)
06H	HSI_STATUS	HSO_COMMAND	PTSSRV(LO)	HSO_COMMAND	HSI_STATUS
05H	HSI_TIME(HI)	HSO_TIME(HI)	PTSSEL(HI)	HSO_TIME(HI)	HSI_TIME(HI)
04H	HSI_TIME(LO)	HSO_TIME(LO)	PTSSEL(LO)	HSO_TIME(LO)	HSI_TIME(LO)
03H	AD_RESULT(HI)	HSI_MODE	AD_TIME	HSI_MODE	AD_RESULT(HI)
02H	AD_RESULT(LO)	AD_COMMAND	reserved**	AD_COMMAND	AD_RESULT(LO)
01H	ZERO_REG(HI)	ZERO_REG(HI)	ZERO_REG(HI)	ZERO_REG(HI)	ZERO_REG(HI)
00H	ZERO_REG(LO)	ZERO_REG(LO)	ZERO_REG(LO)	ZERO_REG(LO)	ZERO_REG(LO)

** reserved byte는 0으로 써진다.

여기서 다음 예를 살펴보자.

ANDB IOS2, 50H

이는 IOS2의 내용과 50H의 내용을 AND하여 IOS2에 저장하기 위한 프로그램이다. 그러나 이는 잘못된 것이다. IOS2와 50H를 하기 위해서는 먼저 50H와 IOS2의 내용을 읽어야 하는데, 여기에서 IOS2의 내용을 읽게되면(현재 WSR=0이라고 가정, default) IOS2의 내용이 읽혀지게 되므로 이상이 없을 것이다. 그러나 이를 다시 IOS2에 쓰게 되면, 이때에는 IOS2에 쓰여지는 것이 아니라, PWM0_CONTROL에 쓰여지게 된다. 따라서 예상치 못한 결과가 생길 것이다. 따라서 이 프로그램은 다음과 같이 고쳐야 한다.

LDB 40H, IOS2 ; 40H는 임시 register

ANDB 40H, 50H

LDB WSR, #15 ; IOS2에 쓰기 위해서 수평 window 15 선택

LDB IOS2, 40H

CLRB WSR ; 수평 window 복귀

이 내용은 앞서 이미 언급했지만, 중요하기 때문에 다시 언급한다. 앞으로는 SFR에 대한 내용은 언급하지 않을 것이다.

다음은 196KC의 SFR의 기능을 요약한 것이다. SFR의 기능에 대한 내용이 처음 나오게 되므로 여기에서는 모든 SFR의 기능에 대해 설명하지만, 이제부터는 각각의 device에 필요한 SFR만을 설명하게 될 것이다.

register	기능
ZERO_REG	Zero register로 항상 0000H가 저장되어 있다.
AD_RESULT	A/D 변환 결과 및 A/D converter의 상태가 저장된다.
AD_COMMAND	A/D converter를 제어한다.
HSI_MODE	HSI(High Speed Input)의 trigger pulse의 mode를 결정한다.
HSI_TIME	HSI가 trigger된 순간에 timer1의 값이 저장된다.
HSO_COMMAND	HSO(High Speed Output)를 제어한다.
HSI_STATUS	HSI의 pin 상태가 저장된다.
SBUF(TX)	transmit buffer for serial port
SBUF(RX)	receive buffer for serial port
INT_MASK	interrupt mask register, 해당 bit에 0/1을 쓰면 interrupt disable/enable
INT_PEND	interrupt 신호의 입력 상태를 표시한다.
WATCHDOG	64K의 state 시간 등에서 CPU reset이 걸리는 시간을 회피한다.
TIMER1	Timer1의 시정수를 저장한다.
TIMER2	Timer2의 시정수를 저장한다.
PORT0	port0의 digital 입력 신호를 저장한다.
BAUD_RATE	serial port의 송/수신 baud rate를 설정한다.
PORT1	port1의 입/출력 register
PORT2	port2의 입/출력 register
SP_STAT	serial port status register
SP_CON	serial port control register
IOS0	IO status register 0
IOS1	IO status register 1
IOS2	IO status register 2
IOC0	IO control register 0
IOC1	IO control register 1
IOC2	IO control register 2
IOC3	IO control register 3
PWM_CONTROL	PWM(Pulse Width Modulation)의 counter. PWM의 pulth width를 제어한다.
INT_PEND1	interrupt pending register 1 (196KC의 상위 8개 interrupt)
INT_MASK1	interrupt mask register 1
WSR	Window Select Register

4-2. IO control register와 status register

IOC1    (16H HWIN 0 write)         (16H HWIN 15 read) 0 select PWM/ 1 external interrupt ACH7/ 2 Timer1 overflow interrupt enable/ 3 Timer2 overflow interrupt enable/ 4 HSO.4 output enable/ 5 select TXD/ 6 HSO.5 output enable/ 7 HSI interrupt FIFO full/

IOS1 (16H HWIN 0 read) (16H HWIN 15 write) 0 software TIMER0 expired 1 software TIMER1 expired 2 software TIMER2 expired 3 software TIMER3 expired 4 TIMER2 has overflow 5 TIMER1 has overflow 6 HSI FIFO is full 7 HSI holding register data available bit 0-5 are cleared when read

IOC3 (0CH HWIN 1 read/write)
0	Timer2 clock internal/
1	RSV*
2	PWM 1 enable/
3	PWM 2 enable/
4	RSV*
5	RSV*
6	RSV*
7	TSV*
RSV* bit must be writen as 0

4-3. Port 기능 및 구조

80C196KC에는 P0, P1, P2, P3, P4의 5개의 IO port가 있으며, port 0, 1, 2의 구조는 비슷하며 이들은 모두 SFR을 통해서 제어한다. port 1, 2는 양방향 schmitt trigger 입력과 CMOS level 출력을 할 수 있다.

1. Port 0 (P0.0/ACH0 ~ P0.7/ACH7)

port0 은 입력 전용 port 이며, ditital 입력을 할 수 있고, ADC를 사용할 경우 analog 입력으로 사용할 수 있다. 또 P0.7은 외부 interrupt request 신호로 사용할 수 있다.

digital 입력으로 사용할 경우에는 SFR의 PORT0(0EH)을 read하면 P0.0~P0.7의 값을 읽을 수 있다.(byte) 이때 port 0은 high-impedance 입력 핀으로 사용된다.

ADC로 사용할 경우에는 analog 입력으로 사용할 수 있다.

IOC1의 bit1을 "0"으로 하면, P0.7은 외부 interrupt request pin으로 사용할 수 있다.

2. Port 1 (P1.0 ~ P1.7)

port1은 입력/출력으로 사용할 수 있으며, 준 양방향성(quasi-bidirectional) port이다. 196KC에서 P1.0~P1.2는 한 가지 기능만 있지만, P1.3~P1.7은 다른 기능을 가지는 특수 기능 pin으로 사용할 수 있다. port1은 SFR의 PORT1(0FH)를 통해서 읽고 쓸 수가 있다.

port number	direction	다른 기능
P1.3	output	PWM1
P1.4	output	PWM2
P1.5	output

P1.6

output

P1.7

input

여기서 준 양방향성 port란, 강한 "L"을 출력하고, 약한 "H"를 출력하는 port를 말한다. 이 약한 "H"는 외부에서 강제적으로 "L"로 떨어뜨릴 수가 있다.

또 이 port를 입력으로 사용할 경우, 각 port에 "0"을 써 넣은 상태에서 입력을하면, 현재 port pin 상태는 "0"을 유지하고 있기 때문에 입력 신호에 관계없이 "0"만 read된다. 따라서 입력으로 사용하기 전에 반드시 port에 "1"을 write하고 읽어야 한다.

3. Port 2 (P2.0 ~ P2.7)

port2는 여러 기능을 가진 입력/출력 port로 사용할 수 있지만, P2.6과 P2.7만이 준 양방향성을 갖고 있다. 일반적으로 이 port는 특별한 기능을 위해서 사용된다. 또 이 때 특정 기능을 사용하기 위해서는 해당되는 SFR의 해당 bit를 control 해야한다. port2는 SFR의 PORT2(10H)를 통해서 access할 수 있다.

port number	direction	다른 기능
P2.0	output	TXD
P2.1	input	RXD
P2.2	input	EXINT
P2.3	input	T2CLK
P2.4	input	T2RST
P2.6	input	T2_U/D
P2.7	input	T2_CAPTURE

4. Port 3, 4

port는 open drain 입/출력 port로서, 196에서 memory mapped IO port로 사용한다. 즉, port0,. 1, 2와 같이 SFR을 통해서 access할 수가 없다. 또 이 port들은 address/data bus로 사용되기 때문에, 보통 일반 port로 사용하지 않는다. port3과 4는 address 1FFEH, 1FFFH로 할당되어 있다.

          참고 : http://www.postech.ac.kr/group/poweron/ - lectures/Micro processor, controller, 동아리 강의  

                           참고 서적 : Micro controller 80196 기초부터 응용까지 - 차영배 저