1. Однокристальные микро-эвм (омэвм) семейства mcs51. Обобщённая структурная схема микроЭвм. Основные характеристики омэвм.
G – внутренний тактовый генератор;
CPU – процессор (АЛУ, дешифратор команд, счетчик команд и т.д.);
ROM, RAM: память программ – ПЗУ;
память данных – ОЗУ;
IU – интерфейсные устройства;
P0, …, Pn – порты ввода/вывода;
EA – специальный управляющий сигнал, с помощью которого внутреннюю память можно исключить;
M – внутренняя магистраль.
Технические характеристики:
Контроллеры – 8-разрядные;
Используется гарвардская архитектура (т.е. память делится на память программ и память данных), для связи с внешней средой – порты ввода/вывода, интерфейсные устройства IU: таймеры, контроллеры прерываний, UART, АЦП и т.д.;
fтактовая = 12 40 МГц;
Память программ – емкость 2 64 Кбайт. Может быть с однократным или многократным программированием.
Если внутренняя память отсутствует, то могут быть использованы внешние микросхемы памяти программ, с помощью которых память программ можно расширить до 64К. НО в сумме внешняя и внутренняя память программ не должна превышать 64 Кбайт.
Память данных – 128 8 бит, либо 256 8 бит.
Память данных с помощью внешних микросхем памяти также может быть расширена до 64К.
Примечание: может быть объединена память программ и данных, и общая память будет составлять 64К.
Число портов ввода/вывода: общий набор выводов – 32 линии (из них может быть назначено любое количество линий ввода и вывода, например, 27 линий ввода и 5 линий вывода).
Количество портов может быть более четырех.
Наличие таймеров/счетчиков. Базовая конфигурация: 2 шт.
Может быть встроено устройство – сторожевой таймер, – которое через определенные интервалы времени подтверждает работу процессора, если подтверждения нет, то формируется сигнал сброса.
UART – универсальный синхронный приемник/передатчик или наличие последовательного ввода/вывода. Последовательные интерфейсы I2C, CAN, SPI, USB.
Контроллер прерываний может содержать от 5 до 6 уровней прерывания (как внутренние, так и внешние), если 5, то 3 внутренних и 2 внешних.
Наличие побитной обработки, т.е. возможность управления не всем портом целиком, а конкретным битом задачи управления упрощаются
2. Структурная схема микро-эвм семейства mcs51 (к1816ве51). Операционный узел. Формат регистра psw. Структурная схема микроконтроллера
Структурная схема ОМЭВМ условно может быть разделена на 4 узла:
операционный узел;
узел внутренней памяти;
узел управления и синхронизации;
узел сопряжения с внешними устройствами, к которому относятся порты ввода/вывода.
Операционный узел
Состав операционного узла: АЛУ (арифметические и логические операции), регистр-аккумулятор ACC, буферные регистры временного хранения операндов БР1 и БР2, регистр состояния программы PSW, регистр расширения B (для операций деления и умножения), участвующий в операциях умножения и деления и схема десятичной коррекции СДК.
Важной особенностью АЛУ является его возможность оперировать не только байтами, но и битами.
Структура регистра состояния программы PSW:
С – признак переноса;
AC – признак промежуточного переноса;
F0 – определяется пользователем;
RS1 и RS0 – выбор номера банка РОНов, т.е. всего 4 банка.
RS1 |
RS0 |
№ банка |
Адреса регистров |
0 |
0 |
0 |
00h – 07h |
0 |
1 |
1 |
08h – 0Fh |
1 |
0 |
2 |
10h – 17h |
1 |
1 |
3 |
18h – 1Fh |
В каждом банке 8 регистров (R0, …, R7), различающиеся по текущему номеру банка. При сбросе устанавливается 0-ой банк.
OV – арифметическое переполнение;
P – признак четности (паритет).
Примечание: отсутствует Z – знак результата; он формируется по умолчанию при участии аккумулятора