16.5 Интерфейсы мп - систем

16.6 Структура современных 8 - разрядных микроконтроллеров

Микроконтроллеры (МК) представляет собой законченную микропроцессорную систему обработки информации, которая реализована в виде одной большой ИМС. МК объединяет в пределах одного полупроводникового кристалла основные функциональные блоки МП управляемой системы: центральный процессор (ЦП), ОЗУ, ПЗУ, периферийные устройства для ввода и вывода информации (УВВ).

~-.

- центральный процессор;

- внутренние магистрали адреса, данных и управления;

- схему формирования многофазной импульсной последовательности для тактирования ЦП

и межмодульных магистралей;

- устройство управления режимами работы МК (выполнение прикладной программы; режим пониженного электропотребления, в который система переходит, если программа может быть приостановлена; состояние начального запуска (сброса) и прерывания).

Базовый блок называется процессорным ядром МК, а само процессорное ядро обозначается именем семейства МК, основой которого оно является.

Например, HCOS - процессорное ядро семейства Motorola MC68HCOS, ядро MCS - 51 ­процессорное ядро семейства Intel 8хС51; ядро PIC16 - процессорное ядро семейства Microchip PIC16.

Изменяемый функциональный блок включает модули различных типов: модули памяти, модули периферийных устройств, модули встроенных генераторов синхронизации; модули контроля за напряжением питания и ходом выполнения программы; модули внутри системной отладки и программирования.

Группа модулей периферийных устройств включает следующие основные типы

модулей:

- параллельные порты ввода - ввода;

- таймеры - счётчики, таймеры периодических прерываний, процессоры событий;

- контроллеры последовательного интерфейса связи нескольких типов (UARК, SC1, SPI; I² C;

CAN, USB);

- аналого-цифровые преобразователи (АЦП);

- цифроаналоговые преобразователи

- контроллеры ЖК – индикаторов и светодиодных матриц;

Каждый МК имеет некоторое количество линий ввода - вывода, которые объединены в 8-битные параллельные порты ввода- вывода. Порты обозначают либо цифрами (РТО; РТ1; РТ2 и так далее), либо буквами латинского алфавита (РТА, РТВ, РТС и так далее). В режиме ввода сигналы на линиях порта РТх отображаются в соответствующих разрядах регистров данных DPTx и наоборот. Различают следующие типы параллельных портов: одно направленные порты; порты, направление передачи данных в которых устанавливают в процессе инициализации системы; порты с альтернативной функцией. Линии этих портов связаны со встроенными периферийными устройствами МК.

Для выполнения функций управления в реальном времени, в состав МК включено специальное аппаратное средство, которое называют таймером. К его функциям относят:

отсчёт равных интервалов времени заданной длительности, повторение алгоритма управления по истечении такого интервала времени, контроль за состоянием линии ввода МК, измерение длительности сигнала заданного логического уровня на линии ввода МК, подсчёт числа импульсов внешнего сигнала на заданном интервале времени.

Отличительная особенность многих современных 8-битных МК - интегрированный в кристалл МК модуль многоканального АЦП, который предназначен для ввода в МК аналоговых сигналов датчиков физических величин и преобразования этих сигналов в двоичный код для последующей программной обработки.

ЦАП в составе МК является большой редкостью. Функция цифроаналогового преобразователя реализуется средствами модуля программируемого таймера. На одном из выводов формируется высокочастотная импульсная последовательность с регулируемой длительностью импульса. Полученный сигнал сглаживается фильтром низких частот на ОУ.