Гусев В.Г., Гусев Ю.М. Электроника

Лекція №27

Опис та схема мікроконтролера

План

Мікроконтро́лер

Опис мікроконтролера

Блок-схема мікроконтролера i8051

Мікроконтро́лер (англ. microcontroller), або однокристальна мікроЕОМ — виконана у вигляді мікросхемиспеціалізована мікропроцесорна система, що включає мікропроцесор, блоки пам'яті для збереження коду програм і даних, порти вводу-виводу і блоки зі спеціальними функціями (лічильники, компаратори, АЦП та інші).

Використовується для керування електронними пристроями. По суті, це — однокристальний комп'ютер, здатний виконувати прості завдання. Використання однієї мікросхеми значно знижує розміри,енергоспоживання і вартість пристроїв, побудованих на базі мікроконтролерів.

Мікроконтролери можна зустріти в багатьох сучасних приладах, таких як телефони, пральні машини, вони відповідають за роботу двигунів і систем гальмування сучасних автомобілів, з їх допомогою створюютьсясистеми контролю і системи збору інформації. Переважна більшість процесорів, що випускаються у світі — мікроконтролери.

Опис

При проектуванні мікроконтролерів доводиться дотримувати баланс між розмірами і вартістю з одного боку і гнучкістю і продуктивністю з іншою. Для різних застосувань оптимальне співвідношення цих і інших параметрів може розрізнятися дуже сильно. Тому існує величезна кількість типів мікроконтролерів, що відрізняються архітектурою процесорного модуля, розміром і типом вбудованої пам'яті, наборомпериферійних пристроїв, типом корпусу.

В той час, як 8-розрядні процесори загального призначення повністю витиснені продуктивнішими моделями, 8-розрядні мікроконтролери продовжують широко використовуватися. Це пояснюється тим, що існує велика кількість застосувань, в яких не потрібна висока продуктивність, але важлива низька вартість. В той же час, є мікроконтролери, з більшими обчислювальними можливостями, наприкладцифрові сигнальні процесори.

Обмеження за ціною і енергоспоживанням стримують також зростання тактової частоти контроллерів. Хоча виробники прагнуть забезпечити роботу своїх виробів на високих частотах, вони, в той же час, надають замовникам вибір, випускаючи модифікації, розраховані на різні частоти і напругу живлення. У багатьох моделях мікроконтролерів використовується статична пам'ять для ОЗП і внутрішніх регістрів. Це дає контролеру можливість працювати на менших частотах і навіть не втрачати дані при повній зупинцітактового генератора. Часто передбачені різні режими енергозбереження, в яких відключається частина периферійних пристроїв і обчислювальний модуль.

Окрім ОЗП, мікроконтролер може мати вбудовану незалежну пам'ять для зберігання програми і даних. У багатьох контролерах взагалі немає шин для підключення зовнішньої пам'яті. Найбільш дешеві типи пам'яті допускають лише одноразовий запис. Такі пристрої підходять для масового виробництва в тих випадках, коли програма контролера не оновлюватиметься. Інші модифікації контролерів мають можливістю багатократного перезапису незалежної пам'яті. На відміну від процесорів загального призначення, в мікроконтролерах часто використовується гарвардська архітектура.

Блок-схема мікроконтролера i8051

Питання:

Що таке мікроконтро́лер?

Які складові частини мікро контролера?

Намалюйте блок-схему мікроконтролера i8051?

Література:

А.В. Белов Создаем устройства на микроконтроллерах Год: 2007

Гусев В.Г., Гусев Ю.М. Электроника

Лекція №28

Система команд мікропроцесора

План

Види команд

Ознаки регістра

Види команд

Залежно від сукупності команд, які може виконувати мікропроцесор, вони поділяються на такі види:

СІSС (Complex Instruction Set Computer) мікропроцесор із повним набором команд (інструкцій) збільшеної довжини. Для підвищення продуктивності передбачається збільшувати тактову частоту мікропроцесора;

RISC (Reduced Instruction Set Computer), де застосовано спрощену систему команд однакового формату. Основними командами є команди типу регістр-регістр. Команди поділено на поля, тому дешифрування таких команд спрощується;

MISC (Multipurpose Instruction Set Computer), де застосовано поєднання команд типу КІ8С із мікропрограмним пристроєм пам'яті.

Всю сукупність команд мікропроцесора можна поділити на такі види:

• команди передачі даних;

• команди арифметичних операцій;

• команди логічних операцій і зсувів;

• команди передачі керування;

• ланцюжкові команди;

• команди керування мікропроцесором.

Для виконання команд мікропроцесор використовує регістри операційного пристрою, які є доступними програмісту для програмування команд. Для зручності регістри мікропроцесора зручно поділити на групи

Група регістрів загального призначення або регістрів даних складається з таких двобайтних регістрів: АХ, ВХ,СХ, DХ. Особливістю цих регістрів е те, що старший (Н) і молодший (L) байти цих регістрів можуть адресуватися окремо.

До складу групи вказівних та індексних регістрів входять двобайтні адресні регістри: SР, ВР, SI, DI. Вони призначені зберігання двобайтних адрес.

Група сегментних регістрів складається з регістра коду команд СS, регістра даних DS. регістра стека SS, регістра додаткових даних ЕS.

Останню групу регістрів складають регістр-вказівник команд ІР або програмний лічильник РС, і регістр ознак.

Біти регістра ознак фіксують властивості результатів арифметичних і логічних операцій, а також призначені для керування певними діями мікропроцесора. Бітами регістра ознак фіксуються такі ознаки:

• АF — додатковий перенос із молодшої тетради (молодшого напівбайта) у старшу тетраду (старший напівбайт);

• СF — перенос, який виникає під час виконання арифметичних і логічних операцій;

• ОF — переповнення, яке виникає під час виконання арифметичних операцій;

• SF — знак результату;

• РF — парність кількості одиниць, які містяться у молодшому байті результату;

• ZF — наявність нульового результату операції;

• DF — визначає напрям перегляду ланцюжкових даних;

• IF — ознака переривання;

• TF — перехід мікропроцесора в покроковий режим.

Питання:

1. Що називають системою команд мікропроцесора?

2. Які є види системи команд?

3. Які є види регістрів?

4. Які регістри входять до групи загального призначення?

5. З чого складається група сегментних регістрів?

Література:

А.В. Белов Создаем устройства на микроконтроллерах Год: 2007