Высокоскоростную RISC архитектуру:

• 35 инструкций;

• все команды выполняются за один цикл, кроме инструкций переходов, выполняемых за два цикла;

• тактовая частота: DC – 20 МГц, тактовый сигнал DC – 200 нс, один машинный цикл;

• до 8к х 14 слов FLASH памяти программ;           до 368 х 8 байт памяти данных (ОЗУ);           до 256 х 8 байт EEPROM памяти данных;

Систему прерываний (до14 источников):

• 8-уровневый аппаратный стек;

• сторожевой таймер WDT с собственным RC генератором;

• программируемая защита памяти программ;

• режим энергосбережения SLEEP;

• выбор параметров тактового генератора;

• высокоскоростная, энергосберегающая CMOS   FLASH/EEPROM технология;

• полностью статическая архитектура;

 

 

 

Рис 7. 6. Функциональная схема PIC16F

 

 

• программирование в готовом устройстве (используется два вывода микроконтроллера);

• низковольтный режим программирования;

• режим внутрисхемной отладки (используется два вывода микроконтроллера);

• широкий диапазон напряжений питания от 2,0 В до 5,5 В;

• повышенная нагрузочная способность портов ввода-вывода (25 mА малое энергопотребление: < 0,6 mА 

Характеристика перифирийных модулей:

• таймер 0: 8-разрядный таймер/счетчик с 8-разрядным программируемым предделителем;

• таймер 1: 16-разрядный таймер/счетчик с возможностью подключения внешнего резонатора;

• таймер 2: 8-разрядный таймер/счетчик с 8-разрядным программируемым предделителем и выходным делителем;

• два модуля сравнение/захват/ШИМ (ССР): 16-разрядный захват (максимальная разрешающая способность 12,5 нс); 16-разрядное сравнение

(максимальная разрешающая способность 200 нс); 10-разрядный ШИМ;

• многоканальное 10-разрядное АЦП;

• последовательный синхронный порт MSSP ведущий/ведомый режим SPI ведущий ведомый режим I²C;

• последовательный синхронно-асинхронный приемопередатчик USART с поддержкой детектирования адрес

• ведомый 8-разрядный параллельный порт PSP с поддержкой внешних сигналов RD, WR, CS (только в 40/44-выводных микроконтроллерах).

Рассмотрим особенности отдельных блоков схемы.

Регистры специального назначения. С помощью семи регистров специального назначения (POR, OST, PWRT, WDT, BOR, ICD, LVP) выполняется управление функциями ядра и периферийными модулями микроконтроллера. Регистры специального назначения реализованы как статическое ОЗУ.

Порты ввода-вывода. У микроконтроллеров PIC16F есть пять портов: PORT A, B, C, D E.Некоторые каналы портов ввода-вывода мультиплицированы с периферийными модулями микроконтроллера. Когда периферийный модуль включен, вывод не может использоваться как универсальный канал ввода-вывода. Работу портов рассмотрим на примере порта А, схема которого состоит из двунаправленного буферного усилителя и регистра TRISA. PORT A - 6-разрядный порт ввода вывода. Все каналы PORT A имеют соответствующие биты направления в регистре TRISA, позволяющие настраивать канал как вход или выход. Запись 1 в TRISA переводит соответствующий выходной буфер в 3-е состояние. Запись '0' в регистр TRISA определяет соответствующий канал как выход, и содержимое защелки PORTA передается на вывод микроконтроллера (если выходная защелка подключена к выводу микроконтроллера).

Чтение регистра PORT A возвращает состояние на выводах порта, а запись производится в защелку PORT A. Все операции записи в порт выполняются по принципу «чтение - модификация - запись», т. е. сначала производится чтение состояния выводов порта, затем изменение и запись в защелку. 

Каналы PORT A мультиплицированы с аналоговыми входами АЦП и аналоговым входом источника опорного напряжения VREF.  

Биты регистра TRISA управляют направлением каналов PORT A, даже когда они используются как аналоговые входы. Пользователь должен удостовериться, что соответствующие каналы PORT A настроены на вход при использовании их в качестве аналоговых входов.

Назначение выводов всех портов приведено в табл. 7.3

 

 

Организация памяти В микроконтроллерах PIC16F87X имеется три вида памяти. Память программ и память данных имеют раздельные шины данных и адреса, что позволяет выполнять параллельный доступ. 

Память программ микроконтроллера PIC16 имеет 13-разрядный счетчик команд PC, способный адресовать 8к х 14 слов памяти программ. Физически реализовано FLASH памяти программ 8к х 14 в PIC16F877/876 и 4к х 14 в PIC16F873/874. Обращение к физически не реализованной памяти программ приведет к адресации реализованной памяти Адрес вектора сброса - 0000h. Адрес вектора прерываний - 0004h.

Модули таймеров. У PIC16F имеется пять таймеров: TMR0, TMR1,

TMR2, CCP1, CCP2. Работу таймеров рассмотрим на примере TMR2.TMR2 -

8-разрядный таймер с программируемыми предделителем и выходным делителем, 8-разрядным регистром периода PR2. TMR2 может быть опорным таймером для ССР модуля в ШИМ режиме. Регистры TMR2 доступны для записи/чтения и очищаются при любом виде сброса. TMR2 считает, инкрементируя от 00h до значения в регистре PR2, затем сбрасывается в 00h на следующем машинном цикле. Регистр PR2 доступен для записи и чтения. После сброса значение регистра PR2 равно FFh.

  Назначение выводов микроконтроллеров PIC16F        Таблица 7.3

 

Обозначение вывода	номер вывод а DIP	Тип I/O/P	Тип буфера	Описание
0SC1/CLKIN	13	I	ST/CMOS^W	Вход генератора / вход внешнего тактового сигнала
0SC2/CLK0U T	14	0		Выход генератора. Подключается кварцевый или керамический резонатор. В RC режиме тактового генератора на выходе 0SC2 присутствует тактовый сигнал CLKOUT, равный Fosc/4.
-MCLR/VPP	1	I/P	ST	Вход сброса микроконтроллера или вход напряжения программирования. Сброс микроконтроллера происходит при низком логическом уровне сигнала на входе.
RAO/ANO RA1/AN1 RA2/AN2 /VREF RA3/AN3/ VREF+ RA4/T0C KI RA5/- SS/AN	2 3 4 5 6 7	I/O I/O I/O I/O I/O I/O	TTL TTL TTL TTL ST TTL	Двунаправленный порт ввода-вывода PORT A. RA0 может быть настроен как аналоговый канал 0; RA1 может быть настроен как аналоговый канал 1; RA2 может быть настроен как аналоговый канал 2; или вход отрицательного опорного напряжения; RA3 может быть настроен как аналоговый канал 3 или вход положительного опорного напряжения; RA4 может использоваться в качестве входа внешнего тактового сигнала для TMR0, выход с открытым стоком; RA5 может быть настроен как аналоговый канал 1 или вход выбора микросхемы в режиме ведомого SPI.
RB0/INT RB1 RB2 RB3/PGM RB4 RB5 RB6/PGC RB7/PGD	33 34 35  36 37 38 39 40	I/O I/O I/O I/O I/O I/O I/O I/O	TTL/ST^0' TTL  TTL  TTL TTL  TTL TTL/ST^42' TTL/ST*^2'	Двунаправленный порт ввода-вывода PORT B. PORT B имеет программно подключаемые подтягивающие резисторы на входах. RB0 может использоваться в качестве входа внешних прерываний. RB3 может использоваться в качестве входа для режима низковольтного программирования. Прерывания по изменению уровня входного сигнала. Прерывания по изменению уровня входного сигнала. Прерывания по изменению уровня входного сигнала или вывод для режима внутрисхемной отладки ICD. Тактовый вход в режиме программирования. Прерывания по изменению уровня входного сигнала или вывод для режима внутрисхемной отладки ICD. Вывод данных в режиме программирования.

 

                                                                                      

 

 

                                                       Окончание Таблица 7.3 

Обозначение вывода	номер вывод ов DIP	Тип I/O/P	Тип буфера	Описание
RC0/T1OSO/T1CKI RC1/T1OSI/CCP2 RC2/CCP1 RC3/SCK/SCL RC4/SDI/SDA RC5/SDO  RC6/TX/CK RC7/RX/DT	15 16  17  18          23 24 25 26		ST ST ST ST ST ST ST ST	Двунаправленный порт ввода-вывода PORTC. RC0 может использоваться в качестве выхода генератора TMR1 или входа внешнего тактового сигнала для TMR1. RC1 может использоваться в качестве входа генератора для TMR1 или вывода модуля ССР2. RC2 может использоваться в качестве вывода модуля ССР1. RC3 может использоваться в качестве входа-выхода тактового сигнала в режиме SPI и I^2C. RC4 может использоваться в качестве входа данных в режиме SPI или вход-выход данных в режиме I^2C. RC5 может использоваться в качестве выхода данных в режиме SPI. RC6 может использоваться в качестве вывода передатчика USART в асинхронном режиме или вывода синхронизации USART в синхронном режиме. RC7 может использоваться в качестве вывода приемника USART в асинхронном режиме или вывода данных USART в синхронном режиме.
RDO/PSPO RD1/PSP1 RD2/PSP2 RD3/PSP3 RD4/PSP4 RD5/PSP5 RD6/PSP6 RD7/PSP7	19 20 21 22 27 28 29 30			Двунаправленный порт ввода-вывода PORT D или ведомый параллельный порт для подключения к шине микропроцессора.
RE0/-RD/AN5 RE1/-WR/AN6 RE2/-CS/AN7	8  9 10	I/O I/O I/O	ST/TTL <3> ST/TTL <3) ST/TTL <3)	Двунаправленный порт ввода-вывода PORT E. RE0 может использоваться в качестве управляющего входа чтения PSP или аналогового канала 5; RE1 может использоваться в качестве управляющего входа записи PSP или аналогового канала 6; RE2 может использоваться в качестве управляющего входа выбора PSP или аналогового канала 7.

 

Обозначения. I – вход; О – выход; I/O – вход-выход; Р – питание; - - не используется; TTL - входной буфер ТТЛ; ST - вход с триггером Шмидта.