4.2.2 Структура микроконтроллера

Структура микроконтроллеров семейства MCS-251 аналогична структуре микроконтроллеров семейства MCS-51..

В состав микроконтроллеров входят процессор (CPU), внутреннее постоянное запоминающее устройство (IROM), внутреннее оперативное запоминающее устройство (IRAM) и набор периферийных устройств. К микроконтроллеру может быть подключена внешняя память. При отсутствии у микроконтроллера IROM (модификация ROMless) подключение внешней памяти обязательно.

Процессор содержит: арифметико-логическое устройство (ALU), регистровое оперативное запоминающее устройство (RRAM), двадцатичетырехразрядный счетчик команд (PC), двадцатичетырехразрядный регистр-указатель данных, состоящий из трех восьмиразрядных регистров (DPXL, DPH, DPL), шестнадцатиразрядный регистр-указатель стека, состоящий из двух восьмиразрядных регистров (SPH, SPL), генератор тактового сигнала (OSC) и другие узлы, обеспечивающие выполнение операций и ход программы.

В состав ALU входят восьмиразрядный регистр-аккумулятор (ACC), восьмиразрядный вспомогательный регистр (B) и два восьмиразрядных регистра слова состояния программы (PSW, PSW1).

RRAM используется для хранения данных. В RRAM находятся 54 восьмиразрядных регистра общего назначения. Обращение к RRAM может производиться для чтения или записи байта (B), слова (W) или двойного слова (D).

Генератор тактового сигнала (OSC) вырабатывает последовательность тактовых импульсов, которая определяет порядок работы всех устройств микроконтроллера. Микроконтроллеры подсемейства SX могут работать при тактовой частоте от 0Гц до 16мгц. Обращение к IROM выполняется за два такта, обращение к внешней памяти выполняется за два или за 4 такта. Обращение к периферийным устройствам выполняется за 12 тактов.

IROM предназначено для хранения команд программы и констант. IROM может содержать до 64К восьмиразрядных ячеек. У микроконтроллеров подсемейства SX IROM содержит 8К восьмиразрядных ячеек.

IRAM предназначено для хранения данных. У микроконтроллеров подсемейства SX IRAM содержит 512 восьмиразрядных ячеек..

У микроконтроллеров подсемейства SX имеются следующие периферийные устройства:

• четыре параллельных восьмиразрядных порта (P0, P1, P2, P3);

• усовершенствованный последовательный порт (SP);

• три таймера-счетчика (T/C0, T/C1, T/C2);

• программируемая счетная матрица (PCA);

• сторожевой таймер (WDT);

• контроллер прерываний (IC).

По составу периферийных устройств и их характеристикам микроконтроллеры подсемейства SX идентичны микроконтроллерам типов 87C51FA, 8XC51FB и 8XC51FC. Дополнительным периферийным устройством в микроконтроллерах подсемейства SX является аппаратный сторожевой таймер.

4.2.3 Организация памяти микроконтроллера

Микроконтроллеры семейства MCS-251 имеют три адресных пространства:

• адресное пространство памяти;

• регистровое адресное пространство (регистровый файл);

• адресное пространство регистров специальных функций.

Адресное пространство памяти имеет объем 16М и содержит 256 страниц объемом 64К каждая. В микроконтроллерах подсемейства SX могут использоваться страницы памяти с адресами 00H, 01H, 02H, 03H, FCH, FDH, FEH, FFH.

Регистровое адресное пространство (регистровый файл) имеет объем 64 байта. Адресуемым элементом в регистровом файле могут быть восьмиразрядный регистр, пара и четверка восьмиразрядных регистров. У микроконтроллеров подсемейства SX регистровый файл имеет объем 40 байт (R0 – R31, R56 – R63). Обращение к регистрам от R0 до R15 может производиться для записи и чтения B, W и D. Обращение к регистрам от R16 до R31 возможно для записи и чтения W и D, а обращение к регистрам от R56 до R63 только для записи и чтения D. При записи W и D старший байт помещается по младшему адресу. При записи или чтении слова в качестве адреса слова используется младший номер из пары номеров регистров, который должен быть четным (WR0, WR2,…,WR30). При записи и чтении двойного слова в качестве адреса двойного слова используется младший номер в четверке номеров регистров, и этот номер должен быть кратен четырем (DR0, DR4,…,DR28, DR56, DR60).

Адресное пространство регистров специальных функций имеет объем 512 байт. При записи кода адреса перед номером помещается буква S и знак “:” (S:000H,…,S:1FFH).

В микроконтроллерах подсемейства SX используется часть адресного пространства регистров специальных функций с адресами от S:080H до S:0FFH.