3. Классификация современных микроконтроллеров

Сегодня в мире выпускаются тысячи типов МК.

Микроконтроллеры обычно классифицируют по разрядности данных, обрабатываемых арифметико-логическим устройством (АЛУ):

-четырехразрядные - самые простые и дешевые;

-восьмиразрядные - наиболее многочисленная группа (оптимальное сочетание цены и возможностей), к этой группе относятся микроконтроллеры серии MCS-51 (Intel) и совместимые с ними, PIC (MicroChip),HC68 (Motorola), Z8 (Zilog) и др.

-шестнадцатиразрядные - более высокопроизводительные, но более дорогостоящие;

-тридцатидвухразрядные -обычно являющиеся модификациями универсальных микропроцессоров.

-Отдельно рассматриваются:

-программируемые логические интегральные схемы(ПЛИС) — как замена микросхем железной лигики;

-ЦПОС — цифровой процессор обработки сигналов (ЦПОС)- (DSP — Digital Signal Processor), ориентированные на использование в системах обработки сигналов.

-Микропроцессорные модули или «системы на кристалле» -это модули со встроенными микропроцессорами и требуемой периферией, другими словами микроконтроллер с ПЛИС и/или ЦПОС. Сегодня наибольшая доля мирового рынка МК принадлежит восьмиразрядным устройствам (около 50 % в стоимостном выражении). За ними следуют 16-разрядные и ЦПОС (каждая из групп занимает примерно по 20 % рынка).

Внутри каждой группы МК делятся на CISC- и RISC-устройства.

Наиболее многочисленной группой являются CISC-МК, но в последние годы среди новых МК преобладает RISC-архитектура.

Четырехразрядные микроконтроллеры

Четырехразрядные микроконтроллеры являются очень простыми и дешевыми устройствами, предназначенными для замены несложных схем на «жесткой» логике в системах с невысоким быстродействием. Типичные случаи применения — часы, калькуляторы, игрушки, простые устройства управления в промышленных устройствах и бытовой технике.

Типичные характеристики четырехразрядных микроконтроллеров:

-ОЗУ — объем — 16...64 четырехразрядные ячейки;

-ПЗУ — объем — 0.5 ...1 К восьмиразрядных ячеек, тип — масочное ПЗУ (наиболее дешевое);

-система команд — количество — 30...50;

-тактовая частота — 100 КГц...1Мгц;

-периферийные устройства — 2...4 четырехразрядных параллельных порта, иногда контроллер жидкокристаллического индикатора;

-стоимость — порядка 0,1$.

Примеры четырехразрядных микроконтроллеров — отечественные серии KP145BM1405, КР145ВМ1406, КР1834 и т.д.

Одним из крупнейших производителей четырехразрядных микроконтроллеров является фирма «Ангстрем», г. Зеленоград.

Восьмиразрядные микроконтроллеры

Современная тенденция в области разработки микропроцессорных управляющих систем состоит в наращивании мощности вычислителей, в переходе к 16- и 32-разрядным контроллерам и промышленным персональным компьютерам (ПК), в использовании операционных систем (ОС), построении многоуровневой иерархии интерфейсов. Подобный подход, при всех его положительных сторонах: модульности, снижении трудоемкости разработки, стандартизации протоколов и т. д., не всегда применим в российских условиях. Причина — значительная степень избыточности, приводящая к недопустимо высокой цене.

Между тем существует и продолжает активно развиваться класс восьмиразрядных микроконтроллеров и микросхем поддержки. Они могут использоваться не только для создания простейших устройств управления: регуляторов, контроллеров бытовой техники интеллектуальных периферийных модулей, но и для создания достаточно сложных локальных и распределенных комплексов промышленной автоматики, таких как системы учета энергоресурсов, контроля доступа, управления микроклиматом и др.

Совершенно закономерно, что и в России наиболее популярными стали именно восьмиразрядные МК.

Типичные характеристики восьмиразрядных микроконтроллеров:

-ОЗУ — объем — 256 байт — 4Кбайт;

-ПЗУ — объем — 1..64Кбайт, в новых МК тип — FLASH ПЗУ;

-энергонезависимая память данных тип EEPROM — 256 байт-2К- байт;

-тактовая частота — 1..50Мгц, основная доля 4..10МГц;

-широкий спектр периферийных устройств:

-2...4 восьмиразрядных порта,

-таймеры, счетчики, ШИМ, часы реального времени, АЦП, ЦАП, аналоговый компаратор;

-последовательные порты — от 1 до 4;

-многоуровневая система энергосбережения;

-контроллеры ЖКИ, системы управления электродвигателями и т.д.;

-стоимость — единицы $.

Наиболее яркими представителями восьмиразрядных CISC-МК яв- ляются изделия компаний Intel (семейства MCS-48, MCS-51), Motorola (68HC05, 68HC08, 68HC11) и Zilog (Z8).

Наиболее яркими представителями восьмиразрядных RISC-МК являются изделия компаний Atmel (семейства AT90S, ATMega,ATTiny),Microchip (PIC), Scenix (SX), АНГСТРЕМ (семейство ТЕСЕЙ -КР1878ВЕ1). HOLTEK (HT48).