Главная » 2020 » Март » 9 » Архитектура микроконтроллеров MCS-51
22:08
Архитектура микроконтроллеров MCS-51
Семейство микроконтроллеров MCS-51 включает в себя значительный ряд микросхем от простых до сложных. Цены на данное семейство умеренные, например микроконтроллер AT89C2051 можно купить за 1$. Данные микросхемы позволяют реализовать все функции микроЭВМ. Так же все микроконтроллеры семейства MCS-51 работают с одной системой команд и выполнены в одинаковых корпусах, с совпадающей нумерацией ножек. Все это позволяет использовать микросхемы разных производителей (таких как Intel, Dallas, Atmel, Philips и т.д.).

В состав однокристального МК входит 8-разрядный ЦП, управляющее ПЗУ объемом 4 Кбайта, внутреннее ОЗУ объемом 128 байт, четыре двунаправленных побитно настраиваемых восьмиразрядных порта ввода-вывода, четыре тестируемых входа, канал последовательного ввода-вывода, два  или три 16-разрядных таймера-счетчика, две линии запросов на прерывание от внешних устройств. Эти средства образуют резидентную часть МК, размещенную непосредственно на кристалле. Двусторонний обмен осуществляется с помощью внутренней 8-разрядной магистрали данных, которая связывает между собой основные узлы и устройства микроконтроллера. Базовая организация предоставляет встроенные средства расширения своих ресурсов. Размер ПЗУ может быть увеличен до 64 кБайт за счет подключения внешнего ПЗУ. Также, в дополнении к имеющемуся внутреннему ОЗУ, может быть подключено внешнее ОЗУ объемом до 64 кБайт. Вся серия семейства имеет гарвардскую архитектуру, то есть раздельные адресные пространства памяти программ и данных. Структурная схема микроконтроллера представлена на рисунке 1.

Арифметико-логическое устройство (ALU) - это параллельное восьми разрядное устройство, выполняющее различные арифметические операции, такие как сложение, вычитание, умножение и деление; операции логического И, ИЛИ, исключающего ИЛИ, операции сброса, инвертирования, а так же операции циклического сдвига и др. К входам АЛУ подключены программно-недоступные регистры T1 и T2. Они предназначены для временного хранения операндов, схема десятичной коррекции (DCU) и схема формирования признаков результата операции (PSW). Простейшая операция сложения используется в АЛУ для инкрементирования содержимого регистров, продвижения регистра-указателя данных (RAR) и автоматического вычисления следующего адреса резидентной памяти программ. Простейшая операция вычитания используется в АЛУ для декрементирования регистров и сравнения переменных. В АЛУ реализуется механизм каскадного выполнения простейших операций для реализации сложных команд. Все перечисленные операции выполняются всего лишь за 2 мкс. АЛУ может оперировать как байтами, так и отдельными битами. Есть отдельные биты, которые доступны пользователю. Они могут быть сброшены, установлены, проверены, переданы, инвертированы, с ними можно выполнить логические операции. Так же АЛУ может оперировать цифровыми (4 бита) и адресными (16 бит) типами информационных объектов. В АЛУ выполняется 51 различная операция, используется 11 режимов адресации (4 для адресов и 7 для данных), путем комбинирования операции и режима адресации базовое число команд 111 увеличивается до 255.

Аккумулятор (АСС или А) – главный регистр МК, является источником исходных операндов и приёмником результата при выполнении ряда операций. Микроконтроллер также имеет регистр расширитель аккумулятора B, использующийся при выполнении операций умножения и деления, либо как регистр, определяемый пользователем.

Блок управления и синхронизации управляет работой микроконтроллера, обеспечивает взаимодействие и координацию работы всех его узлов. Также обеспечивает функционирование микроконтроллера в двух специальных режимах: режиме холостого хода и режиме микропотребления. В состав блока управления входят: устройство формирования временных интервалов, логика ввода-вывода, регистр команд, регистр управления потреблением электроэнергии, дешифратор команд, логика управления ЭВМ.

Частота внутреннего тактового генератора определяется подключенным к выводам X1 и X2 кварцевым резонатором (типичное значение f=12-24МГц). Некоторые из современных МК имеют встроенный умножитель внешней тактовой частоты с системой фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ), что позволяет применять дешёвые низкочастотные резонаторы, например, с частотой 32768 Гц, применяемые в генераторах часов реального времени. Так же допускается использование в качестве частотозадающей цепи LC-цепочку. В этом случае частота опорного синхросигнала определяется выражением:

где f – частота генератора, L – индуктивность катушки, C – ёмкость конденсатора.

Возможно использование внешнего тактового генератора, его выход подключается к входу X1, а вывод X2 подключается к общей шине.

Блок портов ввода-вывода содержит четыре 8-разрядных двунаправленных порта ввода-вывода. Каждый порт имеет буферный регистр. Из этого регистра считываются данные при вводе информации и записываются в регистр при выводе. Так же есть управляющий регистр, определяющий направление передачи данных и режим использования выводов порта — по прямому назначению или для реализации альтернативной функции ввода-вывода (обращение к внешней памяти). К каждому отдельному разряду параллельного порта возможно непосредственное обращение и настройка на соответствующий режим работы.
   Просмотров: 49

Меню сайта



Поиск

Календарь

«  Март 2020  »
ПнВтСрЧтПтСбВс
      1
2345678
9101112131415
16171819202122
23242526272829
3031

Реклама

Друзья сайта

Параметры

 
 

Статистика

TOPlist TOPlist
Copyright 2009 | Каталог   Хостинг от uCoz |

Free counters