PIC — микроконтроллеры Гарвардской архитектуры
Модифицированная Гарвардская архитектура 8-битных микроконтроллеров. Расширенное ядро микроконтроллеров среднего семейства. Контроллеры цифровой обработки сигналов dsPIC30F и dsPIC33F. Построение структурной схемы процессорного ядра микроконтроллеров.
| Рубрика | Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника |
| Вид | реферат |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 31.03.2015 |
| Размер файла | 124,8 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
PIC -- микроконтроллеры Гарвардской архитектуры, производимые американской компаниейMicrochip Technology Inc. Название PIC является сокращением от Peripheral Interface Controller, что означает «контроллер интерфейса периферии». Название объясняется тем, что изначально PIC предназначались для расширения возможностей ввода-вывода 16-битных микропроцессоровCP1600.[1]
В номенклатуре Microchip Technology Inc. представлен широкий спектр 8-и, 16-и и 32-битных микроконтроллеров и цифровых сигнальных контроллеров под маркой PIC. Отличительной особенностью PIC-контроллеров является хорошая преемственность различных семейств. Это и программная совместимость (единая бесплатная среда разработки MPLAB IDE), и совместимость по выводам, по периферии, по напряжениям питания, по средствам разработки, по библиотекам и стекам наиболее популярных коммуникационных протоколов. Номенклатура насчитывает более 500 различных контроллеров со всевозможными вариациями периферии, памяти, количеством выводов, производительностью, диапазонами питания и температуры и т. д.
8-битные микроконтроллеры
8-битные микроконтроллеры имеют модифицированную гарвардскую архитектуру и делятся на 2 больших семейства: PIC10/12/16 и PIC18.
8-битные микроконтроллеры PIC10/12/16
8-битные микроконтроллеры PIC10/12/16 представлены двумя базовыми архитектурами ядра: BASELINE и MID-RANGE.
Архитектура базового (BASELINE) семейства
Базовая архитектура (BASELINE) состоит из контроллеров семейства PIC10 и части контроллеров семейств PIC12 и PIC16. Основываются они на 12-и разрядной архитектуре слова программ и представлены контроллерами в корпусах от 6 до 28-и выводов. Упрощенная архитектура базового семейства предоставляет наиболее дешевое решение из предлагаемых Microchip. Широкий диапазон напряжений питания, возможность работы при низких напряжениях преследует целью возможность применения микроконтроллеров в батарейных устройствах.
· маловыводные и миниатюрные корпуса
· Flash память программ
· низкое потребление тока
· низкая цена
· легкое освоение, всего 35 команд
Архитектура среднего (MID-RANGE) семейства
Архитектура среднего семейства (Mid-Range) нашла применение в микроконтроллерах серий PIC12 и PIC16, и имеет ширину слова памяти программ 14 бит. Эти микроконтроллеры выпускаются в корпусах от 8 до 64 выводов. Микроконтроллеры с Flash памятью работают в диапазоне напряжений питания от 2.0 до 5.5В, имеют систему прерываний, аппаратный стек и энергонезависимую память данных EEPROM, а также богатый набор периферии, такой как USB, SPI, IІC, USART, LCD, компараторы, АЦП и т. п.
· различные корпуса: 6 -- 64 выводов
· Flash память программ
· малый ток потребления
· богатая периферия
· производительность 5 MIPS
· легкое освоение, всего 35 команд
Расширенное ядро микроконтроллеров среднего семейства
В более новых микроконтроллерах Microchip применяет улучшенную архитектуру 8-битных PIC микроконтроллеров среднего семейства PIC12 и PIC16:
· увеличенный объем памяти программ и данных
· более глубокий и улучшенный аппаратный стек
· дополнительные источники сброса
· расширенная периферия, периферия включает модуль mTouch ™ для создания сенсорных пользовательских интерфейсов
· уменьшенное время входа в прерывание
· производительность увеличена на 50 %, а размер кода снижен на 40 %
· 14 дополнительных инструкций, оптимизированных под С-компилятор -- итого, 49 инструкций
8-битные микроконтроллеры PIC18
Высокопроизводительное семейство 8-битных микроконтроллеров PIC18F представлено широкой гаммой микроконтроллеров, включающих большой набор периферийных модулей: 10бит АЦП, компараторы, ШИМ, захват/сравнение, драйвер ЖКИ; интерфейсы связи USB, CAN, IІC, SPI, USART, Ethernet и т. д.
· быстродействия до 16 MIPS
· объем памяти программ до 128 кБ
· корпуса от 18 до 100 выводов.
· эффективное кодирование на C
· NanoWatt технологии
· встроенный программируемый генератор
· „трёхвольтовое“ и „пятивольтовое“ семейства
· продвинутая архитектура (16-и разрядные слова программ)
· гибкость самопрограммирования
· поддержка широко распространенных протоколов связи (CAN, USB, ZigBee, TCP/IP)
· программная совместимость и совместимость по выводам и периферийным модулям внутри семейства, а также со старшими (16-битными) семействами, предоставляют возможность расширения и увеличения функциональности при развитии разработок.
16-битные контроллеры
Компания Microchip Technology Inc. производит два семейства 16-и разрядных микроконтроллеров (MCU) и два семейства 16-и разрядных цифровых сигнальных контроллеров (DSC), которые дают разработчикам совместимые платформы с обширным выбором типов корпусов, периферийных модулей и быстродействия. Общие атрибуты всех 16-и разрядных семейств -- это совместимость по выводам, общая система команд и, соответственно, общие компиляторы Си и средства разработки. Широкая линейка 16-битных контроллеров включает контроллеры от 18 до 100 выводов с объемом flash памяти от 6 Кб до 536 Кб.
16-битные микроконтроллеры PIC24F и PIC24H
Основные особенности:
· выполнение команды за 2 такта генератора
· гарантированное время отклика на прерывание -- 5 командных тактов
· доступ к памяти (в том числе инструкции чтения-модификации-записи) за 1 командный такт
· аппаратный умножитель (за 1 такт)
· аппаратный делитель 32/16 и 16/16 чисел (17 командных тактов)
· диапазон питающих напряжений 1.8…3.6В, один источник питания.
· внутрисхемное и само- программирование
· встроенный генератор с PLL
· расширенная периферия (до 3-х SPI, до 3-х I2C, до 4-х UART (с поддержкой IrDA, LIN), CAN (и расширенный ECAN), USB OTG)
· модуль измерения времени заряда (CTMU), основное применение -- управление емкостными сенсорами
· ток портов ввода-вывода общего назначения -- 18 мА
· порты толерантны к устройствам с 5 В питанием
· до девяти 16-битных таймеров общего назначения
· до восьми модулей захвата
· ряд энергосберегающих режимов
· до двух АЦП (32 канала) с конфигурируемой разрядностью
· до восьми 16-битных модулей сравнения / генерации ШИМ
· программное переназначение выводов (PPS)
· прямой доступ к памяти DMA(у PIC24H)
· расширенный набор инструкций, 16 ортогональных регистров общего назначения, векторная приоритетная система прерываний, и другие особенности (методы адресации, аппаратные циклы).
16-битные микроконтроллеры представлены в двух модификациях -- PIC24F и PIC24H, которые отличаются технологией изготовления FLASH программной памяти. Это определяет диапазон питающих напряжений -- для PIC24F -- 2,0…3,6 В, для PIC24H -- 3,0…3,6 В. Первое семейство (PIC24F) производится по более дешевой технологии (0,25 мкм) и работает с максимальной производительностью ядра 16MIPS@32МГц. Второе семейство (PIC24H) производится с использованием более сложного техпроцесса изготовления, что позволяет добиться большей скорости работы (40MIPS@80МГц). Оба семейства поддерживают внутрисхемное программирование (ICSP), а также самопрограммирование (RTSP).
Контроллеры цифровой обработки сигналов dsPIC30F и dsPIC33F
Компания Microchip предлагает два семейства 16-ти разрядных Flash микроконтроллеров с поддержкой команд цифровой обработки сигналов -- dsPIC30F и dsPIC33F. Высокое быстродействие в (30 MIPS для dsPIC30F, 40 MIPS для dsPIC33FJ, 70 MIPS для dsPIC33EP) и эффективная система команд позволяет использовать контроллеры в сложных системах реального времени. Ключевые особенности:
· расширенная система команд, включающая специфические команды поддержки цифровой обработки сигналов (DSP).
· 24-разрядные инструкции выполняются за 4 периода тактовой частоты у dsPIC30F и за 2 -- у dsPIC33FJ(EP), за исключением команд деления, переходов, команд пересылки данных из регистра в регистр и табличных команд.
· разрядность программного счетчика (24 бита) позволяет адресовать до 4М слов программной памяти (4М*24бит).
· аппаратная поддержка циклов типа DO и REPEAT, выполнение которых не требует дополнительных издержек программной памяти и времени на анализ условий окончания, в то же время эти циклы могут быть прерваны событиями прерывания в любой момент;
· 16 рабочих регистров, каждый регистр массива может выступать как данные, адрес или смещение адреса
· два класса команд: микроконтроллерные инструкции (MCU) и команды цифровой обработки сигналов (DSP). Оба этих класса равноправно интегрированы в архитектуру контроллера и обрабатываются одним ядром.
· различные типы адресации;
· система команд оптимизирована для получения максимальной эффективности при программировании на языке высокого уровня Си.
Если о PIC24F можно говорить, как об усеченном доработанном варианте dsPIC30F (без ядра ЦОС, с трехвольтовым питанием и переработанным конвейером), то PIC24H -- это усеченный вариант dsPIC33F. Хотя в данном сравнении нарушены причинно-следственные связи, технически оно верно. Ядро dsPIC33F полностью аналогично ядру dsPIC30F, за исключение того что в dsPIC33F команда выполняется за два такта генератора. Семейства полностью совместимы по набору инструкций, программной модели и способам адресации, что позволяет использовать библиотеки и исходные коды программ, написанные для dsPIC30F. Особо следует отметить переработанную по сравнению с dsPIC30F систему тактирования. dsPIC33F, как и семейство PIC24H, имеют PLL с дробным коэффициентом умножения (конфигурируемым программно), что позволяет получить сетку частот от 12,5 МГц до 80 МГц с шагом 0,25 МГц при использовании кварцевого резонатора 4 МГц. Кроме того, контроллеры dsPIC33F и PIC24H имеют два внутренних высокостабильных RC-генератора с частотами 7,3728 МГц и 32,768 кГц. Отдельный делитель тактовой частоты ядра (модуль DOZE) присутствует во всех новых 16-битных семействах. Он позволяет уменьшить тактовую частоту, подаваемую на ядро независимо от тактовой частоты периферийных модулей, что необходимо для уменьшения потребления в энергоограниченных приложениях. Большой выбор по периферии контроллеров ЦОС:
Общего назначения:
· календарь и часы реального времени RTCC
· аппаратный подсчет CRC
· расширенная периферия (SPI, I2C, UART (с поддержкой IrDA, LIN), CAN (ECAN))
· 10-и и 12-битные АЦП
· компараторы
· 10-и и 16-битные ЦАП
· прямой доступ к памяти (DMA)
· ведущий параллельный порт (PMP)
· программное переназначение выводов (PPS)
· многоуровневая система защиты кода (Code Guard)
Для управления двигателями и преобразователями энергии
· специализированный ШИМ для управления приводом (Motor Control PWM)
· интерфейс квадратурного энкодера
Для импульсных источников питания (SMPS)
· Специализированный сверхбыстрый ШИМ с высоким разрешением (SMPS PWM)
· Специализированные сверхбыстрые АЦП (SMPS ADC)
Для работы со звуком:
· 12-битный АЦП
· 16-битный ЦАП
· специализированный ШИМ (output compare PWM)
· интерфейс кодирования данных DCI (I2S, AC97)
Для управления графическими дисплеями:
· ведущий параллельный порт PMP (QVGA)
· модуль измерения времени заряда CTMU (сенсорные дисплеи touch-screen)
32-битные микроконтроллеры
Старшим семейством контроллеров от Microchip Technology является 32-разрядное семейство микроконтроллеров PIC32:
· ядро MIPS32 M4K, частота тактирования 80 МГц, большинство команд выполняются за 1 такт генератора, производительность 1.53 Dhrystone MIPS/МГц
· порты ввода-вывода относятся к основному частотному диапазону, т.о., к примеру, можно дергать портами с тактовой частотой.
· дополнительный частотный диапазон организуется для периферии из основного посредством программно настраиваемого делитель, т.о. частота тактирования периферии может быть снижена для снижения энергопотребления.
· 28-, 44-, 64- и 100-выводные корпуса, до 128 кБ SRAM и 512 кБ Flash с кэшем предвыборки
· совместимость по выводам и отладочным средствам с 16-битными контроллерами Microchip
· аппаратный умножитель-делитель с независимым от основного ядра конвейером, оптимизированным по скорости выполнения
· набор расширенных инструкций MIPS16e™ -- набор 16-битных инструкций, позволяющий на некоторых приложениях снизить объем кода на 40 %
· независимый от основного ядра контроллер USB
Семейство 32-разрядных микроконтроллеров PIC32 выделяется значительно увеличенной производительностью и объемом памяти на кристалле по сравнению с 16-разрядными микроконтроллерами и контроллерами цифровой обработки сигналов PIC24/dsPIC. Контроллеры PIC32 также оснащены большим количеством периферийных модулей, включая различные коммуникационные интерфейсы -- те же, что у PIC24, и 16-битный параллельный порт, который может использоваться, например, для обслуживания внешних микросхем памяти и жидко-кристаллических TFT-индикаторов. Семейство PIC32 построено на ядре MIPS32®, с конкурентоспособной комбинацией низкого потребления энергии, быстрой реакции на прерывание, функциональностью средств разработки и лидирующем в своем классе быстродействием 1.53 Dhrystone MIPS/МГц. Такое быстродействие достигнуто благодаря эффективному набору инструкций, 5-ступенчатому конвейеру, аппаратному умножителю с накоплением и несколькими (до 8) наборами 32-разрядных регистров ядра.
Средства отладки
Для программирования микроконтроллеров семейства PIC применяется фирменный программатор-отладчик IC PROG, ICD-2, ICD-3, REAL ICE, Pickit, PicKit2, Pickit3. Эти программаторы позволяют как программировать, так и отлаживать код: пошаговое выполнение, точки останова, просмотр оперативной и программной памяти, просмотр стека.
PIC-контроллеры
PIC -- микроконтроллеры Гарвардской архитектуры, производимые американской компанией Microchip Technology Inc. Название PIC является сокращением от Peripheral Interface Controller, что означает "периферийный интерфейсный контроллер". Название объясняется тем, что изначально PIC предназначались для расширения возможностей ввода-вывода 16-битных микропроцессоров CP1600 [1].
В номенклатуре Microchip Technology Inc. представлен широкий спектр 8-и, 16-и и 32-битных микроконтроллеров и цифровых сигнальных контроллеров под маркой PIC. Отличительной особенностью PIC-контроллеров является хорошая преемственность различных семейств. Это и программная совместимость (единая бесплатная среда разработки MPLAB IDE, С-компиляторы от GCC), и совместимость по выводам, по периферии, по напряжениям питания, по средствам разработки, по библиотекам и стекам наиболее популярных коммуникационных протоколов. Номенклатура насчитывает более 500 различных контроллеров со всевозможными вариациями периферии, памяти, количеством выводов, производительностью, диапазонами питания и температуры и т. д.
Первые микроконтроллеры компании Microchip PIC16C5x появились в конце 1980-х годов и благодаря своей высокой производительности и низкой стоимости составили серьезную конкуренцию производившимся в то время 8-разрядным МК с CISC-архитектурой. Семейство PICmicro очень удачно вписалось в мировую палитру микроконтроллеров и в настоящее время бурно прогрессирует. Ежегодный выпуск микроконтроллеров семейства PICmicro уже превысил 100 миллионов изделий, и в последние несколько лет Microchip уверенно занимает одно из лидирующих позиций в мировых рейтингах основных производителей 8-битных микроконтроллеров. У Microchip есть встроенная линейка: она выпускает 8-разрядные, 16- разрядные контроллеры, а также контроллеры по цифровой обработке информации. Среди всех микроконтроллеров, микроконтроллеры среднего уровня являются самыми популярными.
Что же делает PIC - контроллеры столь привлекательным для массовых изделий? Электрически программируемые пользователем ППЗУ, минимальное энергопотребление, высокая производительность, хорошо развитая RISC-архитектура, функциональная законченность, минимальные размеры и низкие цены, то есть лучший показатель цена/производительность. Широкая номенклатура изделий обеспечивает использование микроконтроллеров в устройствах, предназначенных для разнообразных сфер применения.
В настоящее время компания Microchip выпускает пять основных семейств 8-разрядных RISC-микроконтроллеров, совместимых снизу вверх по программному коду:
· PIC12CXXX - семейство микроконтроллеров, выпускаемых в миниатюрном 8-выводном исполнении. Эти микроконтроллеры выпускаются как с 12-разрядной (33 команды), так и с 14-разрядной (35 команд) системой команд. Содержат встроенный тактовый генератор, таймер/счетчик, сторожевой таймер, схему управления прерываниями. В составе семейства есть микроконтроллеры со встроенным 8-разрядным четырехканальным АЦП. Способны работать при напряжении питания до 2,5 В;
· PIC16C5X - базовое семейство микроконтроллеров с 12-разрядными командами (33 команды), выпускаемое в 18-, 20- и 28-выводных корпусах. Представляют собой простые недорогие микроконтроллеры с минимальной периферией. Способность работать при малом напряжении питания (до 2 В) делает их удобными для применения в переносных конструкциях. В состав семейства входят микроконтроллеры подгруппы PIC16HV5XX, способные работать непосредственно от батареи в диапазоне питающих напряжений до 15 В;
· PIC16CXXX - семейство микроконтроллеров среднего уровня с 14-разрядными командами (35 команд). Наиболее многочисленное семейство, объединяющее микроконтроллеры с разнообразными периферийными устройствами, в число которых входят аналоговые компараторы, аналогово-цифровые преобразователи, контроллеры последовательных интерфейсов SPI, USART и I2C, таймеры-счетчики, модули захвата/сравнения, широтно-импульсные модуляторы, сторожевые таймеры, супервизорные схемы и так далее;
· PIC17CXXX - семейство высокопроизводительных микроконтроллеров с расширенной системой команд 16-разрядного формата (58 команд), работающие на частоте до 33 МГц, с объемом памяти программ до 16 Кслов. Кроме обширной периферии, 16-уровневого аппаратного стека и векторной системы прерываний, почти все микроконтроллеры этого семейства имеют встроенный аппаратный умножитель 8х8, выполняющий операцию умножения за один машинный цикл. Являются одними из самых быстродействующих в классе 8-разрядных микроконтроллеров;
· PIC18CXXX - семейство высокопроизводительных микроконтроллеров с расширенной системой команд 16-разрядного формата (75 команд) и встроенным 10-разрядным АЦП, работающие на частоте до 40 МГц. Содержат 31-уровневый аппаратный стек, встроенную память команд до 32 Кслов и способны адресовать до 4 Кбайт памяти данных и до 2 Мбайт внешней памяти программ. Расширенное RISC-ядро микроконтроллеров данного семейства оптимизировано под использование нового Си-компилятора.
Наиболее распространенными семействами PIC-контроллеров являются PIC16CXXX и PIC17CXXX.
Маркировка
Начинается маркировка с трёх букв: PIC (Peripheral Interface Controller - программируемые интерфейсные контроллеры). Дальше обозначение микросхем складывается из следующих полей:
PIC(Номер серии)(Тип памяти программ)(Номер разработки)-(максимальная тактовая частота (в МГц) и если есть аналоги)_(Температурный диапазон)_(Тип корпуса).
Пример: PIC16F84?04
Номер серии = {10;12;14;16;17;18;24;30;33}.
Тип памяти программ = {F;C;CR}.
F - многократно программируемая память программ (может перепрограммироваться до 1000 раз). Это может оказаться полезным при модернизации устройств.
С - однократно программируемая память программ (OTP), которая предназначена для полностью оттестированных и законченных изделий, в которых не будет происходить дальнейших изменений кода. (В процессе разработки используется с буквой « f ». Затем если большая серия, то переходят на « с », которая в несколько раз дешевле.)
CR - масочная память программ. Она совсем не программируется, программа туда записывается при её изготовлении с помощью масок. Память программ масочного типа обеспечивают высокую надежность хранения информации по причине программирования в заводских условиях с последующим контролем результата. Имеет минимальную цену, но при этом должна быть большая партия изготовления. Здесь имеется возможность неоднократной записи в память программы, но применяется только для этого. Основным недостатком данной памяти является необходимость значительных затрат на создание нового комплекта фотошаблонов и их внедрение в производство.
Под номер разработки обычно отводится три цифры. При обозначении микросхем с многократно программируемой памятью программ после F идёт цифра 8, а у других микросхем, например с однократно программируемой памятью программ, могут быть цифры 6 и 7, что говорит о более простых технологических процессах изготовления микросхемы.
Температурный диапазон = { _ ; I; E}.
1) коммерческий температурный диапазон (он не указывается) составляет: от 0° до +70°С.
2) индустриальный или промышленный температурный диапазон обозначается буквой «I» и составляет: от -40° до +85°С.
3) автомобильный температурный диапазон обозначается буквой «E » и составляет: от -40° до +125°С.
Основные типы корпусов:
P-DIP - прямоугольный пластмассовый корпус с двумя рядами вертикальных выводов вдоль длинной стороны прямоугольника. Самый распространенный тип корпуса. Основное его достоинство: на сегодняшний день под него ещё сделаны все программаторы, тогда как под другие необходимы переходники.
JW - прямоугольный пластмассовый корпус с двумя рядами вертикальных выводов и с окном для ультрафиолетового стирания. Имеет большую цену и сильно усложняет корпус. Это ещё существующая, но уже уходящая технология.
TQFP - квадратный пластмассовый корпус с планарными выводами по периметру. Планарные выводы - это выводы, которые не протыкаются в поверхность, а запаяны на той же поверхности. Данный тип корпуса применяется при большом количестве выводов.
Архитектура микроконтроллеров среднего уровня
Как правило, микроконтроллер представляет собой законченную микропроцессорную систему, выполненную на одном кристалле, которая содержит основные функциональные блоки микропроцессорной системы (центральный процессор, постоянное запоминающее устройство, оперативное запоминающее устройство и периферийные устройства для ввода и вывода информации). В настоящее время всеми ведущими компаниями широко используется модульный принцип построения микроконтроллеров. При таком способе построения, у микроконтроллеров одного семейства есть базовый функциональный блок (процессорное ядро), который одинаковый для всех микроконтроллеров семейства, и изменяемый функциональный блок, который отличает микроконтроллеры разных моделей в приделах одного семейства. В изменяемый функциональный блок входят модули различных типов памяти, модули встроенных генераторов синхронизации, модули периферийных устройств, таймеры и некоторые другие модули (компараторы напряжения, аналого-цифровые преобразователи). В состав внутренней контроллерной магистрали входят шины адреса, шины данных и шины управления.
Структура модульного микроконтроллера
Как для автономных, так и для стационарных систем, одним из основных критериев выбора микроконтроллера является его производительность, которая напрямую зависит от производительности процессорного ядра.
Структурная схема процессорного ядра микроконтроллеров
PIC среднего уровня:
микроконтроллер битный цифровой сигнал
При перезапуске микроконтроллера исполнение программы начинается с адреса 0х00000. Система обработки прерываний использует адрес 0х00004. Регистр конфигурации имеет адрес 0х02007.
Специализированные микроконтроллерные функции включают следующие возможности:
· автоматический сброс при включении (Power-on-Reset);
· таймер включения при сбросе (Power-up Timer);
· таймер запуска генератора (Oscillator Start-up Timer);
· сторожевой (Watchdog) таймер WDT с собственным встроенным генератором, обеспечивающим повышенную надежность;
· EEPROM бит секретности для защиты кода;
· экономичный режим SLEEP;
· выбираемые пользователем биты для установки режима возбуждения встроенного генератора;
· последовательное встроенное устройство программирования Flash/EEPROM памяти программ и данных с использованием только двух выводов.
С точки зрения организации процессов выборки и исполнения команды в современных 8-разрядных МК применяется одна из двух архитектур МПС: фон-неймановская (принстонская) или гарвардская. Все микроконтроллеры PICmicro построены по RISC архитектуре.
Структура МПС с фон-неймановской архитектурой
Основной особенностью фон-неймановской архитектуры является использование общей памяти для хранения программ и данных, что упрощает устройство МПС, так как обращение к памяти программ и данных реализуется через одну шину.
Структура МПС с гарвардской архитектурой
Особенности гарвардской архитектуры:
1) Память программ и память данных - разделены.
2) Для обращения к памяти программ и памяти данных используются отдельные шины адреса и данных.
3) Разрядность ячеек памяти программ не зависит от разрядности ячеек памяти данных.
4) Вследствие этого можно выбрать, чтобы в командное слово входила не только оперативная часть команды, но и адресная часть. Таким образом, каждая команда представляется одним многоразрядным словом.
5) Команда считывается за один машинный цикл, что значительно повышает производительность. То есть из многобайтных команд сделали однобайтную.
6) Раздельные шины памяти программ и памяти данных позволяют потенциально производить выборку очередной команды во время выполнения текущей, то есть организовать конвейерную обработку.
Вдвое увеличивается производительность при той же тактовой частоте
7) Также присутствуют трудности, связанные с гарвардской архитектурой, так как для обеспечения бесперебойной работы конвейера необходимо разработать систему команд одинаковых по длине и времени выполнения.
8) Ограниченность длины командного слова заставляет использовать сокращенный набор команд, которые в английском языке обозначаются: Reduced Instruction Set Code (RISC).
9) Микроконтроллеры сокращенной системы команд называются RISC.
10) Микроконтроллеры семейства PIC являются RISC-микроконтроллерами.
11) По длине команды PIC-микроконтроллеры делятся на три уровня:
· PIC-контроллеры нижнего уровня длиной команды 12 бит.
· PIC-контроллеры среднего уровня длиной команды 14 бит.
· PIC-контроллеры верхнего уровня длиной команды 16 бит.
Разделом между уровнями в основном считается длина команды, так как наличие функциональных узлов - это ещё не обозначение его уровня.
12) PIC-контроллеры нижнего и среднего уровней не имеют средств для расширения памяти программ и памяти данных.
13) Из-за ограниченной разрядности командное слово может содержать адрес только одного операнда. Поэтому межрегистровые пересылки в PIC-контроллерах выполняются с помощью двух команд:
· Первой командой операнд из регистра источника передаётся в промежуточный регистр, обозначаемый W.
· Второй командой из рабочего регистра W (аккумулятора) операнд передаётся в заданный регистр.
14) Запись восьмибитной константы во внутренние регистры также производится в два этапа:
· Сначала константа записывается в рабочий регистр W.
· Затем из рабочего регистра W константа передаётся в заданный регистр.
15) При выполнении двухоперандных операций (сложение, вычитание, конъюнкция, дизъюнкция, исключающее ИЛИ), в которых требуются два операнда: один из операндов должен быть предварительно записан в рабочий регистр W, а адрес второго указывается в команде.
16) Результаты арифметических и логических операций могут быть зафиксированы либо в рабочем регистре W, либо по адресу указанному в команде.
17) По результатам арифметических операций вырабатывается три признака:
· Признак нуля (Z);
· Признак переноса (C);
· Признак вспомогательного переноса (DC).
которые хранятся в младших разрядах регистра состояния, который имеет название STATUS.
По результатам логических операций вырабатывается всегда один признак: только признак нуля.
18) Все регистры РIC - контроллера побитно доступны. Исключение составляет только рабочий регистр W.
микроконтроллер битный цифровой сигнал
Основные параметры
|
ЦПУ: Ядро |
PIC18 |
|
|
ЦПУ: F,МГц |
от 0 до 48 |
|
|
Память: Flash,КБайт |
32 |
|
|
Память: RAM,КБайт |
2 |
|
|
Память: EEPROM,КБайт |
0.25 |
|
|
I/O (макс.),шт. |
24 |
|
|
Таймеры: 8-бит,шт |
1 |
|
|
Таймеры: 16-бит,шт |
3 |
|
|
Таймеры: RTC |
Нет |
|
|
Интерфейсы: SPI,шт |
1 |
|
|
Интерфейсы: USB,шт |
1 |
|
|
Аналоговые входы: Разрядов АЦП,бит |
10 |
|
|
Аналоговые входы: Каналов АЦП,шт |
10 |
|
|
Аналоговые входы: Аналоговый компаратор,шт |
2 |
|
|
VCC,В |
от 2 до 5.5 |
|
|
ICC,мА |
25 |
|
|
TA,°C |
от -40 до 125 |
|
|
Корпус |
SOIC-28 DIP-28 |
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Микроконтроллеры - микросхемы, предназначенные для управления электронными устройствами, их классификация. Структура процессорного ядра микроконтроллеров, основные характеристики, определяющие его производительность. CISC и RISC архитектура процессора.
курсовая работа [43,2 K], добавлен 03.10.2010Семейство 16-разрядных микроконтроллеров Motorola 68HC12, их структура и функционирование. Модуль формирования ШИМ-сигналов. Средства отладки и программирования микроконтроллеров 68НС12. Особенности микроконтроллеров семейства MCS-196 фирмы INTEL.
курсовая работа [239,6 K], добавлен 04.01.2015Адресное пространство микроконтроллеров MSP430F1xx. Байтовая и словная формы инструкций. Система команд MSP микроконтроллеров. Периферийные устройства микроконтроллеров MSP430F1xx. Аналого-цифровой преобразователь ADC12, его технические характеристики.
курсовая работа [278,1 K], добавлен 04.05.2014Микроконтроллер (MCU) — микросхема, предназначенная для управления электронными устройствами. Их можно встретить во многих современных приборах, в том числе и бытовых. Рассмотрение архитектуры различных микроконтроллеров, ядра, памяти, питания, периферии.
реферат [216,5 K], добавлен 24.12.2010Классификация и структура микроконтроллеров. Структура процессорного ядра микроконтроллера, основные характеристики его производительности. Архитектура процессорного модуля, размер и тип встроенной памяти, набор периферийных устройств, тип корпуса.
курсовая работа [41,7 K], добавлен 28.08.2010Понятие и виды микроконтроллеров. Особенности программирования микропроцессорных систем, построение систем управления химико-технологическим процессом. Изучение архитектуры микроконтроллера ATmega132 фирмы AVR и построение на его основе платформы Arduino.
курсовая работа [1,9 M], добавлен 13.01.2011Рассмотрение структуры и принципов работы таймеров/счетчиков (общего назначения, сторожевого, типов А, В, С, D, Е) микроконтроллеров и аналого-цифрового преобразователя семейства AVR с целью разработки обучающего компьютерного электронного пособия.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 06.03.2010Классификация, структура, архитектура и модульная организация микроконтроллеров. Средства разработки программного обеспечения AVR-контроллеров. Директивы транслятора ассемблера, рабочая частота и циклы. Исследование арифметических и логических команд.
методичка [3,0 M], добавлен 19.09.2019Общая характеристика и применение микроконтроллеров FUJITSU MB-90 и MCS-196 фирмы Intel. Основные особенности микроконтроллеров серии MCS-96 и MB90385. Внутренняя архитектура процессоров. Система команд, работа с внутренними и внешними устройствами.
курсовая работа [768,0 K], добавлен 01.12.2010Проектирование специализированных радиоэлектронных устройств с применением микропроцессорных комплектов и цифровых микросхем среднего и малого уровней интеграции. Архитектура микроконтроллеров семейства INTEL8051. Программа устройства на Ассемблере.
курсовая работа [42,3 K], добавлен 29.07.2009Использование микроконтроллеров AVR фирмы Atmel в проектируемой аппаратуре. Архитектура и общие характеристики прибора, предназначение арифметики логического устройства и понятие флэш-памяти. Формат пакета данных, алгоритм их передачи и система команд.
контрольная работа [427,3 K], добавлен 12.11.2010Проектирование измерительных приборов. Параметры цифрового вольтметра. Принцип время-импульсного преобразования. Области применения микроконтроллеров. Алгоритм приложения для цифрового милливольтметра постоянного тока. Сборка элементов на печатной плате.
дипломная работа [891,7 K], добавлен 17.06.2013Особенности микроконтроллеров AVR семейства Mega. Работа ЖК-индикатора на твист-эффекте при напряжениях. Виды и параметры аккумуляторов, их сравнительный анализ. Описание структурной и принципиальной схемы лабораторного стенда отладочного модуля.
курсовая работа [961,3 K], добавлен 13.02.2016Особенности проектирования микропроцессорного устройства "Цифровой осциллограф". Выбор микроконтроллера, описание периферийных устройств. Разработка принципиальной схемы устройства и программы для микроконтроллера, осуществляющей все функции устройства.
курсовая работа [923,5 K], добавлен 24.12.2012Разработка блок-схемы рабочей станции для сбора и обработки данных, кодирования и декодирования сигналов. Основные элементы системы. Проектирование и технология изготовления печатной платы, монтаж, контроль изготовления. Среда программирования LabVIEW.
дипломная работа [4,4 M], добавлен 11.02.2017Структурная схема и программная модель микроконтроллеров семейства MCS-51. Особенности и принципы использования регистровой, непосредственной, косвенной, байтовой и битовой адресации данных. Описание формата команд обмена, пересылки, загрузки операндов.
реферат [560,5 K], добавлен 13.12.2010Разработка системы на основе микроконтроллера для обработки изображения, принимаемого от прибора с зарядовой связью (ПЗС). Принцип работы ПЗС. Схема электрическая принципиальная. Программы для захвата сигналов от ПЗС на микроконтроллер и их обработки.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 22.09.2012Основные типы микроконтроллеров. Разработка структурной схемы прибора. Работа матричного индикатора HCMS-2000. Разработка принципиальной схемы. Расчет режимов элементов. Разработка алгоритма программы. Последовательный интерфейс обмена данными.
курсовая работа [650,6 K], добавлен 12.01.2016Структурная схема микроконтроллеров семейства MCS-51: отличительные особенности, назначение выводов, блок регистров специальных функций. Карта прямоадресуемых бит. Методы адресации, граф команд пересылки, обмена и загрузки. Ввод и отображение информации.
курсовая работа [135,5 K], добавлен 22.08.2011Проектирование устройства, измеряющего температуру в помещении. Выбор датчика температуры, микроконтроллера и отладочной платы. Изучение работы встроенного датчика температуры. Разработка программного обеспечения. Функциональная организация программы.
курсовая работа [2,0 M], добавлен 26.12.2013
