Архитектура микроконтроллера i8051 (кр1816ве51)

Архитектура – это логическая организация микропроцессора, которая определяет его возможности по аппаратной и программной реализации.

Микропроцессор характеризуют следующие параметры:

• Разрядность – это максимальное количество разрядов двоичного кода, которые обрабатываются и передаются одновременно

• Число и имена программируемых регистров. Регистр – это быстрые ячейки памяти, которые находятся внутри процессора и могут получать значения из памяти. Команды, которые работают с регистрами, выполняются быстрее и занимают меньше памяти, чем команды, которые работают с другими операндами

• Быстродействие – это тактовая частота, то есть количество электрических импульсов в секунду. Каждый импульс несет какую-то информацию (команда/данные и.т.д.). Тактовая частота задается кварцевым генератором, расположенном либо на материнской плате, либо внутри кристалла

• Система команд

• Доступный размер и адреса ОЗУ

• Способы адресации – способы доступа к ячейкам памяти

• Схема обработки прерываний

• Количество и организация таймеров

Флажки состояния – биты, которые используются для регистрации особенностей выполнения команд

Базовая архитектура

МК51 выполнен на основе n-МОП технологии и выпускается в корпусе БИС, имеющем 40 выводов, для работы требуется источник питания 5В

Структурная схема мк51

ПЗУ – 4Кб ОЗУ – 256б Порт ввода-вывода

ЦП₈

Таймеры Блок прерываний Параллельные порты

Основу структурной схемы МК 51 составляет внутренняя двунаправленная системная шина, которая связывает между собой следующие основные узлы и устройства. Системная шина 8-и разрядная.

Центральный процессор – 8-и разрядный, состоящий из арифметико-логического устройства (АЛУ) и устройства управления (УУ)

АЛУ выполняет арифметические (+,-,*,/) и логические операции.

АЛУ может оперировать 4-мя типами информации:

• Булевскими (битовая информация)

• Цифровыми (4 бита)

• Байтовыми (8бит)

• Адресными (16 бит)

Важной особенностью АЛУ является его способность оперировать битами, которая является уникальной

В АЛУ имеется регистр-аккумулятор, который используется во всех арифметических операциях

УУ – на основе сигналов синхронизации, которые формирует тактовый генератор, который создает машинный цикл, фиксированной длинны, он определяет тактовую частоту микропроцессора

Внутреннее ПЗУ – программная память, объемом 4Кб

ОЗУ – память данных объемом 256б

Последовательный порт ввода-вывода

4 параллельных порта ввода-вывода (P0,P1,P2,P3)

Блок прерываний от 5 источников

2 16-и разрядных таймера/счетчика

Организация памяти

Память – это совокупность последовательных ячеек, каждая из которых содержит уникальный адрес. Каждая ячейка содержит байт памяти, значение ячейки называется содержимым.

Память программ и память данных, размещенные на кристалле МК51 физически и логически разделены, имеют разные механизмы адресации, работают под управлением разных сигналов, выполняют разные функции

ПЗУ – память программы – предназначена для хранения команд и констант, обеспечивает только чтение хранимой информации, является энергонезависимой

ОЗУ – предназначена для хранения переменных в процессе выполнения программы, обеспечивает и чтение и запись данных, является энергозависимой.

Память программ и память данных могут быть расширены подключением внешних микросхем до 64КБ