- •Программируемые цифровые устройства (часть 1) содержание
- •1 Микропроцессор. Основные сведения
- •Основные характеристики мп
- •1.2 Архитектура микропроцессора. Основные понятия
- •1.2.2 Состав типичного микроконтроллера
- •1.3 Структура мп устройства.
- •1.3.1 Мп с микропрограммным управлением (микропрограммируемая архитектура)
- •Структурная схема устройства микропрограммного управления
- •Структура микро эвм с микропрограммным управлением
- •1.4 Запоминающие устройства.
- •1.4.1 Оперативное запоминающее устройство
- •Статическое озу на биполярных и полевых транзисторах
- •1.4.2 Постоянные зу
- •Однократно программируемое пзу
- •1.5 Команды, форматы команд, система команд
- •1.6 Принцип работы микропроцессора.
- •1.6.1 Модель программирования микропроцессора.
- •1.7 Способы адресации
- •1.8 Основы программирования. Ассемблер.
- •1.9 Организация передачи информации в мпс. Интерфейс.
- •2 Архитектура 8- разрядных микроконтроллеров.
- •2.1 Последовательные интерфейсы микропроцессорных систем
- •2.1.1 Последовательный интерфейс rs-232c
- •2.1.2 Шина 1-Wire
- •Формат команды 1-Wire протокола
- •2.1.3 Интерфейс can4
- •Топология сети can.
- •Data frame стандарта can 2.0a.
- •Побитовый арбитраж на шине can.
- •2.2 Организация портов ввода/вывода
- •2.3 Таймеры и процессоры событий
- •2.4 Ввод/вывод аналоговых сигналов
- •Структурная схема типового модуля ацп
- •Цап на основе таймера в режиме шим
- •2.5 Контроллеры последовательного ввода/вывода
- •2.5.1 Модуль последовательного обмена uart
- •Упрощенная структура модуля uart.
- •2.5.2 Последовательный периферийный интерфейс spi
- •2.5.3 Синхронный последовательный интерфейс i2c
- •Временные диаграммы шины i2c
- •Взаимосинхронизация на шине i2c
- •2.6 Минимизация потребления энергии
- •2.7 Повышение надежности работы мк
- •2.7.1 Мониторинг напряжения питания мк
- •Временные диаграммы работы схемы por
- •Переход мк в состояние сброса по сигналам схемы por и модуля пониженного напряжения питания
- •2.7.2 Сторожевой таймер
- •Структурная схема сторожевого таймера
- •Принцип действия сторожевого таймера
- •3 Периферийные устройства
- •3.1 Генератор и схема начального сброса
- •3.2 Кнопки и датчики
- •3.3 Подключение светодиодных индикаторов
- •3.4 Подключение жидкокристаллических индикаторов
- •3.5 Комбинированное использование портов
- •3.6 Подключение реле и электромагнитных исполнительных устройств
- •3.7 Подключение мк к компьютеру через последовательный порт
- •3.8 Подключение интегрального датчика температуры с интерфейсом 1- Wire
- •4 Микроконтроллеры с архитектурой mcs-51
- •4.1 Особенности архитектуры mcs-51
- •4.2 Структура микроконтроллеров mcs-51
- •4.2.1 Внутренняя структура mcs-51
- •Структура микроконтроллера mcs-51
- •4.2.2 Организация памяти и программно доступные ресурсы
- •Организация памяти в микроконтроллерах семейства 8051
- •4.2.3 Система команд и методы адресации
- •4.3 Современные мк с архитектурой mcs-51
- •5 Микроконтроллеры с risc- архитектурой
- •5.2 Однокристальные risc- контроллеры avr
- •5.2.1 Способы адресации в микроконтроллерах avr
- •5.3 Микроконтроллеры семейства msp430
- •5.3.1 Архитектура
- •5.3.2 Система тактирования
- •5.3.3 Встроенная эмуляция
- •5.3.4 Адресное пространство
- •5.4 Сравнение микроконтроллеров различных семейств
- •6 Разработка систем на бис программируемых цифровых устройств
- •6.1 Основы проектирования систем на микроконтроллерах и плис
- •6.2 Технология разработки микропроцессорных контроллеров
- •6.2.1 Основные этапы цикла разработки микропроцессорного контроллера
- •Литература
Основные характеристики мп
Свойства МП описываются многими характеристиками. Полный перечень параметров образован многими группами. Основные:
1. Тип микроэлектронной технологии:
- построенный на биполярной технологии.
- построенный на МОП- технологии.
- совместной технологии.
2. По количеству кристаллов образующих МП:- один; - два; - более.
МП бывают:
- однокристальные МП
- многокристальные с фиксированной разрядностью слова
- многокристальные с фиксированным набором команд
Многокристальные МП обладают изменяемой разрядностью слова, но фиксированным набором операций.
3. Размеры кристалла, количество элементов на кристалле.
4. Количество выводов корпуса кристалла.
5. Разрядность – длина информационного слова, которое может быть обработано микропроцессором одновременно (4-ех; 8-ми; 16-ти; 32-ух; 64-ех разрядный МП).
6. Быстродействие – число операций в секунду (или тактовая частота), время выполнения команд.
7. Емкость (объем) непосредственно адресуемой памяти. Характеризует возможности МП по взаимодействию с запоминающим устройствами.
8. Принцип управления – программное управление с жестким (фиксированным) набором команд или микропрограммное управление.
9. Эффективность системных команд:
- количество команд;
- выполнение арифметических, логических операций;
- наличие команд оперирующих с битами, десятичными числами, числами с плавающей запятой;
- наличие команд работы со стеком.
10. Число уровней прерывания.
11. Возможность прямого доступа к памяти.
12. Тип интерфейса, наличие аппаратной и программной поддержки, пропускающая способность канала ввода- вывода.
13. Питающие напряжения – показывают, сколько и каких источников питания необходимо использовать для работы МП.
14. Мощность потребления – максимальная мощность потребления Мп.
15. Номинальные параметры входных и выходных сигналов.
16. Число входящих в МП набор БИС и выполняемые ими функции.
17. Наличие и доступность для пользователя аппаратно – программных средств поддержки проектирования и отладки МП устройств и систем.
На практике, особенно при сравнении микроконтроллеров, используют сокращенное представление характеристик МК в виде таблицы по следующим характеристикам (значения параметров приведены для примера):
Тип |
Объем памяти, байт |
Кол-во выводов I/O |
Интерфейсы |
Каналы прерывания, внутр./внешн |
Таймеры 8/16 бит |
Число каналов ШИМ |
Аналог. Компаратор |
Число каналов АЦП |
Сторожевой таймер |
Кол-во команд |
Тактовая частота, макс. МГц |
Тип корпуса |
|||||||||||||
Flash |
EEPROM |
SRAM |
|||||||||||||||||||||||
Attiny26 |
2K |
128 |
128 |
16 |
USI |
11/1 |
2/- |
– |
+ |
11 |
+ |
120 |
8 |
DIP 20 |
|||||||||||
Attiny2313 |
2K |
128 |
128 |
18 |
USI, UART |
8/2 |
2/1 |
2 |
+ |
– |
+ |
118 |
16 |
DIP 20, SOIC 20 |
|||||||||||
Atmega8 |
8K |
512 |
1K |
23 |
UART SPI I2C |
18/2 |
2/1 |
3 |
+ |
6/8 |
+ |
130 |
16 |
DIP 28, SOIC 28 |
|||||||||||
PIC16F76 |
8K |
–– |
368 |
22 |
UART SPI I2C |
|
2/1 |
1 |
–– |
5 |
|
|
20 |
DIP 28, |
|||||||||||