июль
МИКРОКОНТРОЛЛЕРЫ
l i m
■■III
А
р х и т е к т у р а
и
с и с т е м а
к о м а н д
МИКРОКОНТРОЛЛЕРА СЕМЕЙСТВА M SC -51
Начать знакомство с программированием микроконтрол-
леров лучше с семейства MSC51, которое является несомнен-
ным чемпионом по количеству разновидностей и количеству
компаний, выпускающих его модификации. Оно получило свое
название от первого представителя этого семейства - микро-
контроллера 8051, выпущенного в 1980 г на базе технологии
HMOS. Удачный набор периферийных устройств, возможность
гибкого выбора внешней или внутренней программной памяти
и приемлемая цена обеспечили этому микроконтроллеру ус-
пех на рынке. С точки зрения технологии микроконтроллер 8051
являлся для своего времени очень сложным изделием, - в кри-
сталле было использовано 128 тысяч транзисторов, что в че-
тыре раза превышало количество транзисторов в 16-разряд-
ном микропроцессоре 8086.
Важную роль в достижении такой высокой популярности
семейства 8051 сыграла открытая политика фирмы Intel, ро-
доначальницы архитектуры, направленная на широкое распро-
странение лицензий на ядро 8051 среди большого количества
ведущих полупроводниковых компаний мира.
В результате на сегодняшний день существует более 200
модификаций микроконтроллеров семейства 8051, выпускае-
мых почти 20-ю компаниями. Эти модификации включают в
себя кристаллы с широчайшим спектром периферии: от про-
стых 20-выводных устройств с одним таймером и 1 кб про-
граммной памяти до сложнейших 100-выводных кристаллов с
10-разрядными АЦП, массивами таймеров-счетчиков, аппарат-
ными 16-разрядными умножителями и 64 кб программной па-
мяти на кристалле. Каждый год появляются все новые вариан-
ты представителей этого семейства. Основными направлени-
ями развития являются: увеличение быстродействия (повы-
шение тактовой частоты и переработка архитектуры), сниже-
ние напряжения питания, увеличение объема ОЗУ и FLASH
памяти на кристалле с возможностью внутрисхемного програм-
мирования, введение в состав периферии микроконтроллера
сложных устройств типа системы управления приводами, CAN
и USB интерфейсов и т.п.
Все микроконтроллеры из семейства MCS51 имеют общую
систему команд. Наличие дополнительного оборудования вли-
яет только на количество регистров специального назначения.
Основными производителями клонов 51-го семейства в
мире являются фирмы Philips, Siemens, Intel, Atmel, Dallas,
Ternie, Oki, AMD, MHS, Gold Star, Winbond, Silicon Systems и
ряд других.
Самый распространенный на сегодняшний день - микро-
контроллер семейства MSC-51 - АТ89С51 фирмы ATMEL
Микроконтроллер семейства 8051 имеет следующие ап-
паратные особенности:
- внутреннее ОЗУ объемом 128 байт;
- четыре двунаправленных побитно настраиваемых вось-
миразрядных порта ввода-вывода;
- два 16-разрядных таймера-счетчика;
- встроенный тактовый генератор;
- адресация 64 кб памяти программ и 64 кб памяти данных;
- две линии запросов на прерывание от внешних устройств;
- интерфейс для последовательного обмена информаци-
ей с другими микроконтроллерами или персональными ком-
пьютерами.
Микроконтроллер выполнен на основе высокоуровневой
п-МОП технологии. Через четыре программируемых парал-
лельно порта ввода/вывода и один последовательный порт
Рис. 1
микроконтроллер взаимодействует с внешними устройствами.
Основу структурной схемы (рис. 1) образует внутренняя дву-
направленная 8-битная шина, которая связывает между со-
бой основные узлы и устройства микроконтроллера: резиден-
тную память программ (RPM), резидентную память данных
(RDM), арифметико-логическое устройство (ALU), блок регис-
тров специальных функций, устройство управления (CU) и пор-
ты ввода/вывода (P0.
..P3).
АРИФМЕТИКО-ЛОГИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО
8-битное арифметико-логическое устройство (ALU) может
выполнять арифметические операции сложения, вычитания,
умножения и деления; логические операции И, ИЛИ, исклю-
чающее ИЛИ, а также операции циклического сдвига, сбро-
са, инвертирования и т.п. К выходам подключены программ-
но-недоступные регистры Т1 и Т2, предназначенные для вре-
менного хранения операндов, схема десятичной коррекции
(DCU) и схема формирования признаков результата опера-
ции (PSW).
Простейшая операция сложения используется в ALU для
инкрементирования содержимого регистров, продвижения ре-
гистра-указателя данных (RAR) и автоматического вычисле-
ния следующего адреса резидентной памяти программ. Про-
стейшая операция вычитания используется в ALU для декре-
ментирования регистров и сравнения переменных.
Простейшие операции автоматически образуют “тандемы"
для выполнения таких операций, как, например, инкременти-
рование 16-битных регистровых пар. В ALU реализуется меха-
низм каскадного выполнения простейших операций для реа-
лизации сложных команд. Так, например, при выполнении од-
ной из команд условной передачи управления по результату
сравнения в ALU трижды инкрементируется счетчик команд
(PC), дважды производится чтение из RDM, выполняется ариф-
метическое сравнение двух переменных, формируется 16-бит-
ный адрес перехода и принимается решение о том, делать или
РЛ
7/2002
предыдущая страница 25 Радиолюбитель 2002-07 читать онлайн следующая страница 27 Радиолюбитель 2002-07 читать онлайн Домой Выключить/включить текст