4 Описание структуры микроконтроллера

В Приложении А представлена обобщенная структурная схема МК серии1816. Основу структуры МК образует внутренняя двунаправленная разделяемая 8-битная шина, которая связывает между собой все устройства БИС: арифметическо-логическое устройство, устройство управления, память и порты ввода-вывода информации.

В состав аппаратурных средств МК входят: регистровое ОЗУ данных емкостью 64 байта; 8-разрядное арифметическо-логическое устройство; устройство управления; 8-битный программируемый таймер/счетчик событий; программно-управляемые схемы ввода-вывода (27 линий).

Организация МК и его система команд допускают в случае необходимости расширение функционально-логических возможностей контроллера. Архитектура МК обеспечивает возможность прямой адресации внешнего ОЗУ емкостью 128 байт. С использованием более сложных программно-реализуемых способов адресации емкость внешнего ОЗУ может быть увеличена до требуемого объема страницами по 128 байт в каждой. Кроме того, путем подключения интерфейсных БИС KP580BB55 число линий связи МК с объектом управления может быть увеличено практически без ограничений.

В МК 1816 реализована система векторного прерывания от двух источников: внутреннего таймера/счетчика событий и внешнего источника. Внутренний 8-уровневый стек обеспечивает автоматическое сохранение и восстановление основных параметров вычислительного процесса при запросах прерывания и при возврате после обслуживания прерывания.

Три 8-битных порта ввода — вывода информации, два входа тестирующих сигналов и один вход запроса прерывания обеспечивают связь МП с объектом управления по 27 линиям. Кроме того, имеются выводы для подключения осциллятора и для передачи таких сигналов, как начальная установка, строб адреса внешней памяти, чтение, запись. Выводы, через которые подаются сигналы пошаговой работы и режима внешнего доступа, используются на этапе отладки МК при тестировании прикладной программы.

Микроконтроллер 1816 конструктивно выполнен в корпусе БИС с 40 внешними выводами. Все выводы электрически совместимы с элементами ТТЛ, входы представляют собой единичную нагрузку, а выходы могут быть нагружены одной ТТЛ-нагрузкой. Цоколевка корпуса КР1816ВЕ51 показана на рисунке 1.

Рисунок 1 - Цоколевка корпуса КР1816ВЕ51

Ниже приводятся символические имена выводов (сигналов), в скобках указываются номера выводов корпуса и дается краткое пояснение назначения вывода.

ОБЩ (VSS) - потенциал земли (20);

+5.ОСН (VCC) - основное напряжение питания +5 В (40);

+5.ДОП (VDD) - дополнительное напряжение питания +5 В; на этот вывод при программировании попадает питание +25 В (26);

ПРОГР (PRG) - вход стробирующего сигнала для БИС расширителя ввода/вывода (25);

Х1 (2)- вход для подключения вывода кварцевого резонатора или вход для сигнала от внешнего источника синхронизации;

Х2 (3) - вход для подключения второго вывода резонатора;

*СБР (РСТ) - вход сигнала общего сброса при запуске МК (4);

*ШАГ (SS) - сигнал, который совместно с сигналом САВП позволяет при отладке выполнять программу с остановом после исполнения очередной команды (5);

*РВПП (PME) - разрешение внешней памяти программ; сигнал выдается только при обращении к внешней памяти программ (9);

САВП (ALE) - строб адреса внешней памяти; сигнал используется для приема и фиксации адреса внешней памяти на внешнем регистре; сигнал является идентификатором машинного цикла, так как всегда выводится из МК с частотой, в5 раз меньшей основной частоты синхронизации (11);

*ЧТ (RD) - стробирующий сигнал при чтении из внешней памяти данных или УВВ (8);

*ЗП (WR) - стробирующий сигнал при записи во внешнюю память данных или УВВ (10);

Т0 (1) - входной сигнал опрашиваемый по командам условного перехода JT0 и JNT0; может быть использован для вывода сигнала синхронизации после команды ENT0 CLK;

Т1 (39) - входной сигнал, опрашиваемый командами условного перехода JT1 и JNT1; кроме того, используется в качестве входа внутреннего счетчика внешних событий после исполнения команды STRT CNT;

*ЗПР (INT) - сигналы запроса прерывания от внешнего источника; вызывает подпрограмму обслуживания прерывания, если прерывание разрешено ранее по команде ENI; сигнал *СБР запрещает прерывания (6);

РВД (EA) - режим внешнего доступа; уровень 1 заставляет МК выполнять выборку команд только из внешней памяти программ; используется при тестировании прикладных программ и отладки МК; используется при тестировании прикладной программы и отладке МК (7);

Порт 1 (P10-P17) - 8-битный квазидвунаправленый порт ввода/вывода информации; каждый разряд порта может быть запрограммирован на ввод или вывод (27-34);

Порт 2 (P20-P27) - 8-битный квазидвунаправленый порт ввода/вывода информации; каждый разряд порта может быть запрограммирован на ввод или вывод; биты 0-3 этого порта во время чтения из внешней памяти программ (ВПП) содержат старшие четыре бита счетчика команд СК 8-11; используется для подключения БИС расширителя ввода/вывода (порты Р4 - Р7) (21-24, 35-38);

Порт BUS (DB) - 8-битный двунаправленный порт ввода/вывода информации; может быть отключен от нагрузки; может выполнять прием и выдачу байтов синхронно с сигналами *ЧТ и *ЗП; при обращении к ВПП содержит 8 младших бит счетчика команд и затем по сигналу *РВП принимает выбранную команду; при обращении к внешней памяти данных ВПД содержит младшие 8 бит адреса синхронно с сигналом САВП и байт данных синхронно с сигналами *ЧТ или *ЗП (12-19).

* - инверсные входы/выходы.

Микроконтроллер 1816 может работать с тактовой частотой от 1 до 12 МГц. При подключении к выводам X1 и Х2 стандартного кварцевого осциллятора цикл однобайтной команды составляет 2,5 мкс, а двухбайтной - 5 мкс.