Занимательно о микроконтроллерах

Примечание

1. Вместо символа X в названии микроконтроллера должны стоять символы:

∙ 0 — в микросхемах n-МОП без ПЗУ;

∙ 3 — в микросхемах n-МОП с ПЗУ;

∙ 7 — в микросхемах n-МОП с РПЗУ;

∙ 0с — в микросхемах КМОП без ПЗУ;

∙ 3с — в микросхемах КМОП с ПЗУ;

∙ 7с — в микросхемах КМОП с РПЗУ;

∙ 9с — в микросхемах КМОП с FLASH-памятью.

2. комп. — аналоговый компаратор.

3. 10 р — количество разрядов во встроенном АЦП.

Примечание

Серия микросхем 1816 выполнена по n-МОП технологии.

Серия микросхем 1830 выполнена по КМОП технологии.

Архитектура микроконтроллеров MCS-51

Архитектура семейства MCS-51 в значительной мере предопределяет ее назначение — это построение компактных и дешевых цифровых устройств. Все функции микроконтроллера реализуются с помощью единственной микросхемы. В состав семейства MCS-51 входит ряд микросхем от самых простых микроконтроллеров до достаточно сложных. Микроконтроллеры семейства MCS-51 позволяют выполнять как задачи управления различными устройствами, так и реализовывать простейшие алгоритмы цифровой обработки сигналов. Все микросхемы этого семейства работают с одной и той же системой команд. Большинство микросхем выполняется в одинаковых корпусах с совпадающей цоколевкой (схемой расположения выводов). Это позволяет использовать для разработанного устройства микросхемы разных фирм-производителей (таких как Intel, Dallas, Atmel, Philips и т. д.) без переделки принципиальной схемы устройства и программы.

Структурная схема микроконтроллера представлена на рис. 6.1 и состоит из следующих основных функциональных узлов:

— блока управления;

— арифметико-логического блока;

— блока таймеров/счетчиков;

— блока последовательного интерфейса и прерываний;

— программного счетчика, памяти данных и памяти программ.

Двусторонний обмен данными между элементами внутренней структуры микроконтроллера осуществляется с помощью внутренней 8-разрядной шины данных.

По такой схеме построены практически все представители семейства MCS-51. Различные микросхемы этого семейства различаются только регистрами специального назначения (в том числе и количеством портов). Система команд всех контроллеров семейства MCS-51 содержит 111 базовых команд длиной 1, 2 или 3 байта и не изменяется при переходе от одной микросхемы к другой. Это обеспечивает прекрасную переносимость программ с одной микросхемы на другую. Рассмотрим подробнее назначение каждого блока.

Блок управления и синхронизации предназначен для выработки синхронизирующих и управляющих сигналов, обеспечивающих координацию совместной работы блоков микроконтроллера во всех допустимых режимах его работы. В состав блока управления входят:

— устройство формирования временных интервалов;

— логика ввода-вывода;

— регистр команд;

— регистр управления потреблением электроэнергии;

— дешифратор команд, логика управления микроконтроллером.

Рис. 6.1. Структурная схема микроконтроллера К1830ВЕ751

Устройство формирования временных интервалов предназначено для формирования и выдачи внутренних синхросигналов фаз, тактов и циклов. Количество машинных циклов определяет продолжительность выполнения команд. Практически все команды микроконтроллера выполняются за один или два машинных цикла, кроме команд умножения и деления, продолжительность выполнения которых составляет четыре машинных цикла. Обозначим частоту задающего генератора через F_г. Тогда длительность машинного цикла равна I2/F_г или составляет I2 периодов сигнала задающего генератора. Логика ввода-вывода предназначена для приема и выдачи сигналов, обеспечивающих обмен информацией с внешними устройствами через порты ввода-вывода Р0-Р3.

Регистр команд предназначен для записи и хранения 8-разрядного кода операции выполняемой команды. С помощью дешифратора команд и логики управления микроконтроллера он преобразуется в микропрограмму выполнения заданной команды.