Архітектура і принцип роботи мікроконтролерів - студопедія

Сучасні мікроконтролери (МК).

Перспектива розвитку мікропроцесорної техніки

Визначення і класифікація мікроконтролерів.

Мікроконтролер - самостійна мікропроцесорна система. яка містить центральний мікропроцесор (ЦМП), допоміжні схеми (буферні регістри, контролер) і пристрої введення / виводу, розміщені в загальному корпусі (одному чіпі).

Це визначення справедливо для восьмирозрядних мікроконтролерів. але недостатньо для шестнадцатіразрядного і трідцатідвухразрядного мікроконтролерів (МК), так як ці МК містять більше одного чіпа (програматори, дисплеї і т.д.).

а) Прінстонського архітектура (або фон Неймоновская).

Наприклад, МК КР 580ВМ80, Z80.

Переваги архітектури: простота технічної реалізації, гнучкість виконання деяких програмних процедур.

б) Гарвардська архітектура. У ній зберігання програм, даних і стека здійснюється в окремих блоках запам'ятовує і дані надходять з окремих шинам.

Ця архітектура складна в технічній реалізації. Переваги архітектури: меншу кількість тактів на виконання команди (процесор точно знає, в якому блоці яка інформація). Приклад такої архітектури: мікроконтролери фірми "Atmel".

а) вбудовуються восьмирозрядні мікроконтролери.

б) шестнадцатіразрядного і трідцатідвухразрядние мікроконтролери.

в) цифрові сигнальні мікроконтролери (DSP). Їх призначення: для побудови цифрових фільтрів, вокодеров.

МК належить до вбудованих з Гарвардської структурою мікроконтролерів.

Щоб ввести в дію МК потрібно на «Ассемблері» або «С» розробити програму, налагодити за допомогою відладчика (наприклад, Studio 4.528) і записати за допомогою програматора програму в МК. Подати харчування, підключити тактові сигнали, під'єднати порти і МК - складова частина управління в апараті.

Основне призначення МК: забезпечити гнучке управління об'єктами з урахуванням ситуації, що склалася або режимів роботи.

До складу МК входять наступні елементи:

· Схема початкового пуску МК (Reset);

· Генератор тактових імпульсів (зовнішній або внутрішній);

· Пам'ять даних. RAM (ОЗУ) і ROM (ПЗУ);

· Пристрої введення / виводу даних;

· Таймери, здатні фіксувати кількість командних циклів.

Цю структуру можна уявити наступному вигляді:

Тактова частота МК 2 ... 40 МГц. Більш складні МК містять вбудовані монітори, отладчики програм, компаратори АЦП / ЦАП, підключення зовнішньої пам'яті, паралельні і послідовні порти введення / виводу.

Особливості побудови МК AVR фірми «Atmel»

МК серії AVR відносяться до класу восьмирозрядних мікроконтролерів. Це означає, що більшість операцій процесор виробляє з восьмирозрядних двійковими числами. Тому шина даних у цих МК восьмирозрядна. Всі осередки пам'яті і більшість регістрів (наприклад, РОН) восьми розрядні.

Для обробки 16-ти розрядних чисел деякі регістри можуть об'єднаються попарно.

Більшість команд МК виконується за один такт. Тому швидкодію контролерів може досягати 1млн. операцій в секунду при тактовій частоті 1МГц.