Презентация на тему: Семейство микроконтроллеров. Общая характеристика МК

• 1 слайд

  
  
  ДЕПОРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ, НАУКИ И МОЛОДЕЖНОЙ
  ПОЛИТИКИ ВОРОНЕЖСКОЙ ОБЛАСТИ
  ГБПОУ ВО
  «БОГУЧАРСКИЙ МНОГОПРОФИЛЬНЫЙ КОЛЛЕДЖ»
  
  
  Выполнил:
  Студент группы КК-194
  Демченко М.Б.
  Проверил:
  Литвинова А.А.
  

• 2 слайд

  Семейство микроконтроллеров.
  Общая характеристика МК
  2
  

• 3 слайд

  Содержание
  Принципы построения современных МК
  Классификация микроконтроллеров
  Показатели микроконтроллеров
  Аппаратные средства микроконтроллеров. Память МК
  Аппаратные средства микроконтроллеров. Таймеры
  Аппаратные средства микроконтроллеров. Процессоры событий
  Микроконтроллер I8051
  Вывод
  3
  

• 4 слайд

  Принципы построения современных МК
  
  4
  

• 5 слайд

  Процессорное ядро представляет собой базовый, неизменный функциональный блок контроллера, предназначенный для использования во всех моделях семейства.
  В состав процессорного ядра входят.
  центральный процессор;
  
  формирователь многофазной импульсной последовательности для тактирования центрального процессора и межмодульных магистралей;
  
  устройство управления режимами работы МК (активным режимом, в котором МК выполняет прикладную программу; режимами пониженного энергопотребления, начального запуска и прерываний);
  
  внутренние шины адреса, данных и управления.
  5
  

• 6 слайд

  Функциональный блок с изменяемой структурой определяет отличительные черты характеристик и параметров отдельных моделей (версий) семейства. Этот блок включает в себя различные модули постоянной и оперативной памяти, периферийных устройств, генераторов синхронизации, а также дополнительные модули специальных режимов работы контроллера.
  Библиотека периферийных модулей. Совокупность модулей, разработанных для конкретного процессорного ядра, называют библиотекой периферийных модулей. В библиотеку семейств МК входят:
  модули памяти
  модули периферийных устройств
  модули встроенных генераторов синхронизации
  модули контроля питающего напряжением и хода выполнения программы
  модули внутрисхемной отладки и программирования
  6
  

• 7 слайд

  Классификация микроконтроллеров
  Разрядность микроконтроллеров
  Расположение памяти:
  Микроконтроллеры с внутренней памятью
  Микроконтроллеры с внешней памятью
  Архитектура процессоров:
  CISC- и RISC-архитектура
  Пристонская и Гарвардская архитектура
  
  7
  

• 8 слайд

  Показатели микроконтроллеров
  
  Показатели архитектуры :
  вид архитектуры (RISC или CISC, Гарвардская и Принстонская архитектура)
  организация памяти (тип памяти, карты памяти программ и данных; набор программно-доступных регистров; назначение отдельных бит регистров и др.)
  показатели процессорного ядра и периферии (аппаратный состав и функции)
  система команд (количество команд, формат команды, циклы выполнения, особенности выборки и др.)
  способы адресации
  способы обработки данных
  другие показатели (возможность выбора типа генератора тактирования; наличие специальных таймеров; режим пониженного потребления; защита кода от считывания; биты идентификации и др.)
  
  Электрические показатели:
  рабочие и максимально допустимые значения электрических параметров
  временные диаграммы и параметры
  Конструкционно-технологические показатели:
  используемый тип корпусов и их маркировка
  количество выводов и их назначение
  система обозначений МК
  технологические особенности, например, КМОП технология; полностью статическое устройство; широкий диапазон напряжения питания; коммерческий и промышленный температурный диапазон; низкое энергопотребление
  Поддержка разработок
  Производительность микроконтроллера
  
  
  8
  

• 9 слайд

  Аппаратные средства микроконтроллеров. Память МК
  
  Память программ
  В настоящее время все более распространенной становится новая технология реализации ПЗУ — Flash-память.
  Память данных
  Характерной особенностью МК является сравнительной небольшой объем (сотни байт) ОЗУ, используемой для хранения переменных. Это можно объяснить несколькими факторами:
  стремлением к упрощению аппаратных средств МК;
  использованием при написании программ некоторых правил, направленных на сокращение объема памяти ОЗУ (например, константы не хранятся как переменные);
  распределением ресурсов памяти таким образом, чтобы вместо размещения данных в ОЗУ максимально использовать аппаратные средства (таймеры, индексные регистры и др.);
  ориентацией прикладных программы на работу без использования больших массивов данных.
  Регистровая память
  регистры процессорного ядра (аккумулятор, регистры состояния, индексные регистры);
  регистры управления (регистры управления прерываниями, регистры управления таймером);
  регистры ввода/вывода данных (регистры данных и регистры управления параллельным, последовательным или аналоговым вводом/выводом).
  Внешняя память
  подключение внешней памяти с использованием шинного интерфейса (как в микропроцессор-ных системах);
  подключение памяти к устройствам ввода-вывода, при этом обращение к памяти осущест-вляется через эти устройства программными средствами.
  
  9
  

• 10 слайд

  По функциональному признаку параллельные порты разделяют на три группы:
  однонаправленные порты, предназначенные для передачи информации в одном направлении (только для ввода или только для вывода);
  двунаправленные порты, позволяющие задавать направление передачи всех линий и каждой линии в отдельности. В случае необходимости каждая линия может быть сконфигурирована индивидуально и обслужена командами битового процессора независимо от других линий того же порта ввода/вывода;
  порты с альтернативными функциями, которые определяются состоянием микроконтроллера. Отдельные линии таких портов связаны со встроенными в микроконтроллер периферийными модулями (таймером, АЦП, контроллером, последовательным приемопередатчиком и др.), при этом:
  • если модуль активизирован, то задействованные линии ввода/вывода порта автоматически конфигурируются в соответствии с функциональным назначением в модуле и не могут быть использованы по другому назначению;
  • если же периферийный модуль МК не используется, то его выводы можно задействовать как обычные линии ввода/вывода порта.
  
  10
  

• 11 слайд

  Драйверы с установкой на ввод/вывод
  Настройка драйвера на ввод/вывод осуществляется установкой бита в специальном триггере направления передачи (ТНП). Нулевое значение бита конфигурирует драйвер на ввод, единичное — на вывод.
  Рассмотренное техническое решение реализовано в микроконтроллерах НС08 фирмы Motorola. Его достоинство - высокоомный вход в режиме ввода, недостаток - наличие триггера направления передачи.
  Драйверы с установкой на ввод
  Рассмотренное техническое решение реализовано в микроконтроллерах MCS51 фирмы Intel. Его недостаток — низкое входное сопротивление в режиме ввода, обусловленное необходимостью использования подтягивающего к 1 резистора R для вывода единичного бита.
  11
  

• 12 слайд

  Драйверы с управляемыми подтягивающими резисторами
  В качестве нагрузки выходного каскада используются транзисторы VT1 и VT3. Управляемый транзистор VT1 обладает сопротивлением в сотни раз меньшим по сравнению с транзистором VT3. Он обеспечивает быстрое переключение схемы и большую амплитуду импульса при выводе единичного бита. Транзистор VT3 выполняет функцию подтягивающего резистора в установившемся режиме, его сопротивление значительно больше, чем R в схеме на предыдущем рисунке.
  Драйверы с управляемыми подтягивающими резисторами
  общие технические решения с управляемыми подтягивающими резисторами. В схеме на рис. а резистор R с помощью VT3 подключается параллельно нагрузочному транзистору VT1, что позволяет при выводе данных подтягивать логический уровень к 1. В схеме на рис.б резистор R подключается параллельно транзистору VT1, что позволяет подтягивать логический уровень к 0. Приведенные схемы используются в контроллерах фирмы Motorola.
  12
  

• 13 слайд

  Аппаратные средства микроконтроллеров. Таймеры
  
  Для эффективного управления устройствами в реальном времени микропроцессорные системы должны обеспечить выполнение таких функций как:
  формирование импульсов (меток реального времени) через заданные интервалы времени;
  подсчет количества импульсов внешнего сигнала на заданном временном интервале;
  контроль состояния линий ввода и измерение длительности входного сигнала с заданным логическим уровнем;
  формирование импульсного выходного сигнала с программируемыми частотой и коэффициентом заполнения (скважностью);
  формирование сигнала заданного логического уровня с программируемой задержкой относительно времени изменения уровня входного сигнала.
  Выполнение функций, связанных с управлением устройствами в реальном времени, возлагается на специальные аппаратные средства, которые называются таймером.
  
  13
  

• 14 слайд

  Рис. 6.7. Принцип измерения временного интервала
  Для измерения временного интервала необходимо:
  прервать выполнение текущей программы в момент времени t0-1, когда происходит изменение импульса на выводе Вход с 0 на 1, с помощью подпрограммы прерывания произвести сброс счетчика в нулевое состояние и разрешить счет;
  
  повторно прервать выполнение текущей программы в момент времени t1-0. когда происходит изменение импульса на выводе Вход с 1 на 0, и с помощью подпрограммы прерывания остановить счет. Содержимое счетчика будет соответствовать длительности интервала Тх, выраженной в двоичной форме числом периодов входных импульсов тактирования.
  
  
  
  14
  

• 15 слайд

  Аппаратные средства микроконтроллеров. Процессоры событий
  Рис. 6.12. Схема процессора событий
  Модуль процессора событий содержит :
  счетный модуль (счетчик и регистр периода), тактируемый импульсной последовательностью с выхода программируемого делителя частоты fBUS или внешнего генератора. В наиболее совершенных счетных модулях возможно изменение коэффициента счета счетчика, реализуемого с помощью дополнительного программно доступного регистра периода и многоразрядного цифрового компаратора;
  универсальные каналы захвата/сравнения, обеспечивающие работу процессора событий в режимах входного захвата, выходного сравнения и широтно-импульсной модуляции (ШИМ). Для реализации первых двух режимов программно-логическая модель каждого канала включает регистр данных канала и триггер события. В режиме широтно-импульсной модуляции (рис. 6.13) на выводе «Вход/Выход» микроконтроллера формируется последовательность импульсов с периодом, равным периоду T работы счетчика.
  15
  

• 16 слайд

  Микроконтроллер I8051
  В составе МК51 имеется:
  8-разрядное АЛУ с аппаратной реализацией операций типа умножение;
  внутреннее ОЗУ 128 Байт,
  внутреннее ПЗУ 4 кБайта,
  четыре универсальных параллельных 8-разрядных порта ввода/вывода с возможностью реализации определенных альтернативных функций,
  два 16-разрядных таймера/счетчика,
  универсальный асинхронный последовательный приемопередатчик (UART), поддерживающий протокол стандарта RS-232C.
  Память данных и память программ в МК 8051 полностью разделены., т. е. он построен по гарвардской архитектуре. МК способен обращаться к 64 Кбайтам внешнего ОЗУ и 64 Кбайтам внешнего ПЗУ. Максимальная частота тактовых импульсов — 12 МГц.
  Рис. 6.14. УГО МК51
  16
  

• 17 слайд

  Вывод
  Микроконтроллеры станут отличным подспорьем в вашей радиолюбительской практике, что позволит вам открыть для себя мир цифровой электроники, конструировать свои измерительные приборы и средства бытовой автоматики. 
  17