Микропроцессорные системы - Александров Е.К.
ISBN 5-7325-0516-4
Скачать (прямая ссылка):
дополнительных компонентов.
В связи с широким диапазоном решаемых задач управления требования,
предъявляемые к производительности процессора, объему внутренней памяти
команд и данных, набору необходимых периферийных устройств, оказываются
весьма разнообразными. Для удовлетворения запросов потребителей
выпускается большая номенклатура микроконтроллеров, которые принято
подразделять на 8-, 16- и 32-разрядные.
• 8-разрядные микроконтроллеры представляют наиболее многочисленную
группу этого класса микропроцессоров, которые имеют относительно низкую
производительность, которая, однако, вполне достаточна для решения
широкого круга задач управления различными объектами. Это простые и
дешевые микроконтроллеры, ориентированные на использование в относительно
несложных устройствах массового выпуска. Основными областями их
применения являются бытовая и измерительная техника, промышленная
автоматика, автомобильная электроника, теле-, видео- и аудиоаппаратура,
средства связи.
17
ОСНОВЫ МИКРОПРОЦЕССОРНОЙ ТЕХНИКИ
Для этих микроконтроллеров характерна реализация Гарвардской архитектуры,
где используется отдельная память для хранения программ и данных. Для
хранения программ в различных типах микроконтроллеров применяется либо
масочно-программируемое ПЗУ (ROM), либо однократно-программируемое ПЗУ
(PROM), либо электрически репрограммируемое ПЗУ (EPROM, EEPROM или
Flash). Внутренняя память программ обычно имеет объем от нескольких
единиц до десятков Кбайт. Для хранения данных используется регистровый
блок, организованный в виде нескольких регистровых банков, или внутреннее
ОЗУ. Объем внутренней памяти данных составляет от нескольких десятков
байт до нескольких Кбайт. Ряд микроконтроллеров этой группы позволяет в
случае необходимости дополнительно подключать внешнюю память команд и
данных, объемом до 64-256 Кбайт.
Микроконтроллеры этой группы обычно выполняют относительно небольшой
набор команд (50-100), использующих наиболее простые способы адресации. В
ряде последних моделей этих микроконтроллеров реализованы принципы RISC-
архитектуры, что позволяет существенно повысить их производительность. В
результате такие микроконтроллеры обеспечивают выполнение большинства
команд за один такт машинного времени.
• 16-разрядные микроконтроллеры во многих случаях являются
усовершенствованной модификацией своих 8-разрядных прототипов. Они
характеризуются не только увеличенной разрядностью обрабатываемых данных,
но и расширенной системой команд и способов адресации, увеличенным
набором регистров и объемом адресуемой памяти, а также рядом других
дополнительных возможностей, использование которых позволяет повысить
производительность и обеспечить новые области применения. Обычно эти
микроконтроллеры позволяют расширить объем памяти программ и данных до
нескольких Мбайт путем подключения внешних микросхем памяти. Во многих
случаях реализуется их программная совместимость с более младшими 8-
разрядными моделями. Основная сфера применения таких микроконтроллеров -
сложная промышленная автоматика, телекоммуникационная аппаратура,
медицинская и измерительная техника.
• 32-разрядные микроконтроллеры содержат высокопроизводительный
процессор, соответствующий по своим возможностям младшим моделям
микропроцессоров общего назначения. В ряде случаев процессор,
используемый в этих микроконтроллерах, аналогичен CISC- или RISC-
процессорам, которые выпускаются или выпускались ранее в качестве
микропроцессоров общего назначения. Например, в 32-разрядных
микроконтроллерах компании Intel используется процессор i386, в
микроконтроллерах компании Motorola широко применяется процессор 680x0, в
ряде других микроконтроллеров в качестве процессорного ядра служат RISC-
процессоры типа PowerPC. На базе данных процессоров были реализованы
различные модели персональных компьютеров. Введение этих процессоров в
состав микроконтроллеров позволяет использовать в соответствующих
системах управления огромный объем прикладного и системного программного
обеспечения, созданный ранее для соответствующих персональных
компьютеров.
Кроме 32-разрядного процессора на кристалле микроконтроллера размещается
внутренняя память команд емкостью до десятков Кбайт, память данных
емкостью до нескольких Кбайт, а также сложно-функциональные периферийные
устройства - таймерный процессор, коммуникационный процессор, модуль
последовательного обмена и ряд других. Микроконтроллеры работают с
внешней памятью объемом до 16 Мбайт и выше. Они находят широкое
применение в системах управления сложными объектами промышленной
автоматики (двигатели, робототехнические устройства, средства комплексной
автоматизации производства), в контрольно-измерительной аппаратуре и
телекоммуникационном оборудовании.
Во внутренней структуре этих микроконтроллеров реализуется Принстонская
или Гарвардская архитектура. Входящие в их состав процессоры могут иметь
CISC- или RISC-
ОБЩАЯ СТРУКТУРА И ПРИНЦИПЫ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ МИКРОПРОЦЕССОРНЫХ СИСТЕМ
