10.1. Общие сведения о микроконтроллерах семейства piCmicro

Микроконтроллеры PICmicro построены по RISC архитектуре. Это предполагает, что все инструкции имеют одну длину и выбираются за один машинный цикл. Набор инструкций этих микроконтроллеров широкий, тщательно подобранный специально для задач управления. Гарвардская архитектура процессора, широкое слово инструкции, очередь команд, RISC набор команд – все это позволило добиться высокого быстродействия и получить компактный код. Все команды микроконтроллера, за исключением команд перехода, выполняются за один машинный цикл, составляющий 4 периода тактового генератора.

Все микроконтроллеры PICmicro имеют расположенную на кристалле кодовую память. Большинство микроконтроллеров снабжено дешевой однократно программируемой (OTP) памятью. Наряду с OTP кодовой памятью Microchip выпускает и микроконтроллеры с масочной памятью, а также перепрограммируемой памятью с ультрафиолетовым стиранием и FLASH памятью.

Микроконтроллеры PICmicro работают в очень широком диапазоне частот внешнего тактового генератора (до 33 МГц) и имеют несколько режимов встроенного тактового генератора, позволяющего работать на частотах от 32 кГц до 33 МГц.

Микроконтроллеры не требуют традиционных внешних цепей для формирования сигнала сброса. Они вырабатывают его автоматически при включении питания или при подаче внешнего сигнала сброса.

Микроконтроллеры PICmicro работают в очень широком диапазоне питающих напряжений, у некоторых образцов питание может изменяться в пределах 2–6 В. Микроконтроллеры характеризуются и очень низкими токами потребления. В режиме пониженного энергопотребления ток потребления снижается до десятых долей микроампер.

Семейство PICmicro подразделяется на четыре подсемейства:

1. PIC16C5x – базовое семейство с 12-битной архитектурой;

2. PIC16Cxx – среднее семейство с 14-битной архитектурой;

3. PIC17Cxx, PIC18Cxx – старшее семейство с 16-битной архитектурой;

4. PIC12Cxx – семейство в 8-выводных корпусах с 12/14-битной архитектурой.

Обобщенная структурная схема PIC МК приведена на рис. 10.1.

Р

ядро микроконтроллера

TMR2

ис. 10.1. Обобщенная структурная схемаPIC МК

Каждая часть микроконтроллера может быть отнесена к одной из трех групп:

1. ядро микроконтроллера;

2. периферийные модули;

3. специальные особенности микроконтроллеров.

Ядро микроконтроллера

Ядро заставляет микроконтроллер работать. В его состав входят:

1. тактовый генератор;

2. логика сброса;

3. центральный процессор (CPU);

4. арифметико-логическое устройство (АЛУ);

5. организация памяти;

6. прерывания;

7. система команд.

Периферийные модули

Периферийные модули – особенности микроконтроллера, добавляемые независимо от центрального процессора. Периферийные модули позволяют организовать интерфейс связи с внешней схемой (например, универсальные порты ввода/вывода, драйверы ЖКИ, входы АЦП, выходы ШИМ) и выполнять отсчет временных интервалов (таймеры).

Примечание.

1. Старшие биты адреса при обращении к ОЗУ прямой адресацией из регистра STATUS.

2. Не все микроконтроллеры имеют эти особенности (смотрите техническую документацию на соответствующий микроконтроллер).

3. Большинство универсальных выводов портов ввода/вывода мультиплицированы с одним или более периферийным модулем (смотрите техническую документацию на соответствующий микроконтроллер).

К периферийным модулям относятся:

1. универсальные порты ввода/вывода;

2. таймер TMR0;

3. таймер TMR1;

4. таймер TMR2;

5. захват/сравнение/ШИМ (ССР);

6. синхронный последовательный порт (SSP);

7. основной синхронный последовательный порт (SSP);

8. ведущий синхронный последовательный порт (MSSP);

9. USART;

10. источник опорного напряжения;

11. компараторы;

12. аналого-цифровой преобразователь (АЦП);

13. интегрирующий АЦП;

14. драйвер ЖКИ;

15. ведомый параллельный порт (PSP).

Специальные особенности микроконтроллеров

Специальные особенности – уникальные особенности микроконтроллера, обеспечивающие одно или более из следующих свойств проектируемого изделия:

а) уменьшить стоимость устройства;

б) увеличить надежность системы;

в) предоставить дополнительные возможности разработчикам при проектировании устройства.

К специальным особенностям относятся:

1. биты конфигурации;

2. интегрированная схема сброса по включению питания (POR);

3. схема сброса по снижению напряжения питания (BOR);

4. сторожевой таймер;

5. режим энергосбережения (SLEEP);

6. интегрированный тактовый RC генератор;

7. внутрисхемное программирование.

Рассмотрим назначение блоков структуры МК, приведенной на рис. 10.1.