16. Однокристальные микроконтроллеры

Появление однокристальных микроконтроллеров было обусловлено необходимостью специализации микропроцессоров.

DSP - Digital Signal Processor - ориентирован на цифровую обработку сигналов. Такие процессоры выделяют, как отдельный класс в классе микропроцессоров.

Класс микроконтроллеров обеспечивает построение схем встроенного управления. Схемы управления, построенные на основе микроконтроллеров, интегрируются в оборудование.

Разрядность однокристальных МК:

1. Разработки фирмы Intel.

• 8-разрядные - MCS51, MCS251

• 16-разрядные - MCS96, MCS196, MCS296

• 32-разрядные - CISC-архитектура - 80186

RISC-архитектура - i960

2. Отечественные аналоги MCS-51

• K1830

• К1816 ВЕ31 - без ПЗУ

• К1816ВЕ51 - ПЗУ масочного типа

• К1816ВЕ751 - репрограммируемое ПЗУ

Одна из главных отличительных черт архитектуры однокристальных микроконтроллеров - наличие памяти программ на кристалле. Эта память обычно выполняется, как ПЗУ.

1. Обобщенная структураMcs-51

В структуре МК имеется:

• 8-разрядный процессор

• ПЗУ ёмкостью 4 Кб

• Память данных (ОЗУ) ёмкостью 128 байт

• На микроконтроллере реализована система приоритетных прерываний, которая рассчитана на обработку пяти запросов:

1. Внешнее прерывание

2. Внешнее прерывание

3. Прерывание от таймера-счётчика 0 - TF0

4. Прерывание от таймера-счётчика 1 - TF1

5. Прерывание от последовательного порта SP

• два 16-разрядных таймер-счётчика. Эти элементы могут работать в режиме таймера и в режиме счётчика

• четыре 8-оазрядных порта ввода-вывода; назначение каждого порта программируется: в рамках одного порта одни каналы могут работать на ввод, а другие на вывод (48 = 32 канала)

• канал последовательного ввода

• система синхронизации - в основе лежит генератор, обеспечивающий частоту синхронизации 12 МГц, но при этом допускается подключение внешних генераторов

Элементы архитектуры МК объединены внутренней системной магистралью с 16-разрядной шиной адреса и 8-разрядной шиной данных.

Система команд содержит более 100 команд. Формат команды - переменный - 1,2 или 3 байта. В системе команд выделяют специфическую группу команд, которые реализуют булевский процессор - работу с отдельными битами.

2. Организация памяти программ

Объём памяти программ на кристалле - 4 Кб. Существует возможность расширить объём памяти до 64 Кб.

= 1 При адресе меньше 0FFFh идёт обращение к внутренней памяти.

= 0 При адресе меньше 0FFFh идёт обращение к внешней памяти.

Таким образом можно отключить внутреннюю память программ.

1. Организация внутренней памяти

Все адреса внутренней памяти равноценны, за исключением небольшой части начальных адресов, которые используются для поддержки системы прерываний. Положение в памяти программ обработчиков прерываний строго фиксировано. В данном случае нет таблицы векторов прерываний.

2. Подключение внешней памяти программ

Способ подключения внешней памяти программ приведен на рисунке.

Младший байт адреса формируется в P0 и по сигналу ALE защёлкивается в регистре адреса. Затем в P2 устанавливается старшая часть адреса. Команда принимается через P0 от выходов D ПЗУ.

Сигнал - Program Store Enable.