15. Особенности архитектуры микроконтроллеров.

Набор команд процессора МК: команды пересылки данных; арифметические команды; логические команды; команды переходов.

Память данных. Вып. на основе статич. (т.е. содержимое ячеек ОЗУ сохран. при снижении тактовой частоты МК) ОЗУ. Объем памяти данных невелик и составляет обычно 10 и 100 байт.

3 основных вида памяти:

1) Память программ представляет собой постоянную память, предназначенную для хранения программного кода (команд) и констант.

2) Память данных предназначена для хранения переменных в процессе выполнения программы.

3) Регистры МК — этот вид памяти включает в себя внутр. регистры процессора и регистры, кот. служат для управления перифер. устройствами.

Память программ

Основным св-вом явл. энергонезависимость.

Типы энергонез памяти программ:

1) ПЗУ масочного типа. Содержимое ячеек заносится при изготовлении с помощью масок и не может быть потом заменено/допрограммировано.

2) ПЗУ, программируемые пользователем, с ультрафиолетовым стиранием.

3) ПЗУ, однократно програм. пользователем.

4) ПЗУ, програм. пользователем, с электрическим стиранием

5) ПЗУ с электрическим стиранием типа Flash.

Регистры МК

В их число входят регистры процессора, регистры управления, регистры, обеспечивающие ввод/вывод данных.

Обращение к регистрам:

1) В МК с RISC-процессором все регистры располаг. по явно задаваемым адресам. Это обеспечивает более выс. гибкость при работе процессора.

2) В некот. МК все регистры и память данных располаг. в одном адресном пространстве. Это означает, что память данных совмещена с регистрами.

3) В других МК адресное простр-во устр. I/O отделено от общего пространства памяти. Отдельное пространство I/O дает некоторое преимущество процессорам с гарвардской архитектурой, обеспечивая возможность считывать команду во время обращения к регистру I/O.

Стек МК

1) ОЗУ данных исп. для организ. вызова подпрограмм и обработки прерываний. При этих операциях содержимое программн. счетчика и основных регистров сохраняется и затем восстан. при возврате к осн. программе.

2) В фон-неймановской архитект. единая область памяти исп. для реализации стека. Снижается производительн. устройства, т.к. одновр.доступ к разл. видам памяти невозможен.

3) В гарвард. архитект. стековые операции произв. в специально выделенной для этой цели памяти, т.е.процессор произв. неск. действ. одновременно.

!МК обеих архитектур имеют ограниченную емкость памяти для хранения данных!

Если МК исп. общую область памяти для размещения данных и стека, есть опасность, что при переполнении стека произойдет запись в область данных либо будет сделана попытка записи загружаемых в стек данных в область ПЗУ.

Порты ввода/вывода. Линии I/O объед. в паралл. порты I/O. Каждому порту соотв. свой адрес регситра данных. Порты бывают: однонаправл, двунаправл, с альтернативн. ф-цией, с программно управл. схемотехникой.

Схема синхронизации МК. Обеспеч. формиров. сигн. синхронизации, необх. для выполн. командных циклов ЦП, а также обмена информацией по внутренней магистрали. Формир. метки времени, необх. для раб. таймеров.В состав схемы синхрон. входят делители частоты.

Таймеры. Большинство задач управления требуют исполнения их в реальном времени. Поэтому в большинстве современных МК исп-ся аппаратная поддержка работы в реальном времени с использованием таймера. Модуль таймера 8-разрядного МК представляет собой 8-ми или 16-разрядный счетчик со схемой управления.

Модули таймеров служат для приема информации о времени наступления событий от внешних датчиков событий, а также для формирования управляющих воздействий во времени.

Схемотехникой МК обычно предусматривается возможность использования таймера в режиме счетчика внешних событий, поэтому его часто называют таймером / счетчиком.