Микроконтроллер с RISC архитектурой

2.3 Микроконтроллер с RISC архитектурой

PIC16C71 относится к семейству КМОП микроконтроллеров. Отличается тем, что имеет внутреннее 1K x 14 бит EPROM для программ, 8-битовые данные и 64- байтовый встроенный аналого-цифровой преобразователь. Отличаются низкой стоимостью и высокой производительностью.

Пользователи, которые знакомы с семейством PIC16C5X могут посмотреть подробный список отличий нового от производимых ранее контроллеров.

Все команды состоят из одного слова (14 бит шириной) и исполняются за один цикл (200 нс при 20 МГц), кроме команд перехода, которые выполняются за два цикла (400 нс).

PIC16C71 имеет прерывание, срабатывающее от четырех источников, и восьмиуровневый аппаратный стек.

Периферия включает в себя 8-битный таймер/счетчик с 8-битным программируемым предварительным делителем (фактически 16 - битный таймер), 13 линий двунаправленного ввода/вывода и восьми битный АЦП. Высокая нагрузочная способность (25 мА макс. втекающий ток, 20 мА макс. Вытекающий ток) линий ввода/вывода упрощают внешние драйверы и, тем самым, уменьшается общая стоимость системы.

АЦП имеет четыре канала, схему выборки и хранения, разрешающую способность 8 бит с погрешностью не более одного младшего разряда. Среднее время преобразования 30 мкс, включая время выборки.

Серия PIC16C71 подходит для широкого спектра приложений от схем высокоскоростного управления автомобильными и электрическими двигателями до экономичных удаленных приемопередатчиков, показывающих приборов и связных процессоров. Наличие ПЗУ позволяет подстраивать параметры в прикладных программах (коды передатчика, скорости двигателя, частоты приемника и т.д.).

Малые размеры корпусов, как для обычного, так и для поверхностного монтажа, делает эту серию микроконтроллеров пригодной для портативных приложений.

Низкая цена, экономичность, быстродействие, простота использования гибкость ввода/вывода делает PIC16C71 привлекательным даже в тех областях, где ранее не применялись микроконтроллеры. Например, таймеры, замена жесткой логики в больших системах, сопроцессоры.

Микроконтроллер имеет:

- только 35 простых команд;

- все команды выполняются за один цикл(200ns), кроме команд перехода- 2 цикла;

- рабочая частота 0 Гц ... 20 МГц (min 200 нс цикл команды)

- 14- битовые команды;

- 8- битовые данные;

- 36 х 8 регистров общего использования;

- 15 специальных аппаратных регистров SFR;

- восьмиуровневый аппаратный стек;

- прямая, косвенная и относительная адресация данных и команд;

- четыре источника прерывания:

внешний вход INT

- переполнение таймера RTCC

- прерывание при завершении аналого-цифрового преобразования

- прерывание при изменении сигналов на линиях порта B.

Периферия, ввод и вывод микроконтроллера имеет:

- 13 линий ввода-вывода с индивидуальной настройкой;

- втекающий/вытекающий ток для управления светодиодами

- макс втекающий ток - 25 мА

- макс вытекающий ток - 20 мА

- 8 - битный таймер/счетчик RTCC с 8-битным программируемым предварительным делителем;

- модуль АЦП:

- 4 мультиплексируемых аналоговых входа, подсоединенных к одному аналога цифровому преобразователю

- схема выборки\хранения

- время преобразования - 20 мкс на канал

- преобразователь - 8 бит, с погрешностью +-1 LSB

- вход для внешнего опорного напряжения Vref (Vref <= Vdd)

- диапазон входных аналоговых сигналов от Vss до Vref

- автоматический сброс при включении;

- таймер включения при сбросе;

- таймер запуска генератора;

- Watchdog таймер WDT с собственным встроенным генератором, обеспечивающим повышенную надежность;

- EPROM бит секретности для защиты кода;

- экономичный режим SLEEP;

- выбираемые пользователем биты для установки режима возбуждения встроенного генератора:

 - RC генератор RC

 - обычный кварцевый резонатор XT

 - высокочастотный кварцевый резонатор HS

 - экономичный низкочастотный кристалл LP

- встроенное устройство самопрограммирования EPROM памяти программ,

используются только две ножки.

Обозначения ножек и их функциональное назначение:

RA4/RTCC -Вход через триггер Шмидта. Ножка порта ввода/вывода с открытым стоком или вход частоты для таймера/счетчика RTCC.

RA0/AIN0 - Двунаправленная линия ввода/вывода.

Аналоговый вход канала 0.

Как цифровой вход имеет уровни ТТЛ.

RA1/AIN1 -Двунаправленная линия ввода/вывода.

Аналоговый вход канала 1.

Как цифровой вход имеет уровни ТТЛ.

RA2/AIN2 -Двунаправленная линия ввода/вывода.

Аналоговый вход канала 2.

Как цифровой вход имеет уровни ТТЛ.

RA3/AIN3/Vref -Двунаправленная линия ввода/вывода.

RB0/INT -Двунаправленная линия порта вывода или внешний вход прерывания.

RB1 - RB5 -Двунаправленные линии ввода/вывода.

RB6 - Двунаправленные линии ввода/вывода.

RB7 -Двунаправленные линии ввода/вывода.

/MCLR/Vpp -Низкий уровень на этом входе генерирует сигнал сброса для контроллера. Активный низкий.

Вход через триггер Шмидта.

OSC1 -Для подключения кварца, RC или вход внешней тактовой частоты.

OSC2 -Генератор, выход тактовой

CLKOUT -частоты в режиме RC генератора, в остальных случаях - для подкл. кварца

Vdd –Напряжение питания.

Vss –Общий (земля).

Заключение

В данной курсовой работе рассмотрены микроконтроллеры с RISC и CISC архитектурой. RISC архитектура была рассмотрена более углубленно и точнее. Отмечена классификация, структура микроконтроллера, структура процессорного ядра микроконтроллера, основные особенности RISC архитектуры.

На сегодняшний день существует более 200 модификаций микроконтроллеров, совместимых с i8051, выпускаемых двумя десятками компаний, и большое количество микроконтроллеров других типов. Популярностью у разработчиков пользуются 8-битные микроконтроллеры PIC фирмы Microchip Technology и AVR фирмы Atmel, шестнадцатибитные MSP430 фирмы TI, а также ARM, архитектуру которых разрабатывает фирма ARM и продаёт лицензии другим фирмам для их производства, процессоров — микроконтроллеры.

При проектировании микроконтроллеров приходится соблюдать баланс между размерами и стоимостью с одной стороны и гибкостью и производительностью с другой. Для разных приложений оптимальное соотношение этих и других параметров может различаться очень сильно. Поэтому существует огромное количество типов микроконтроллеров, отличающихся архитектурой процессорного модуля, размером и типом встроенной памяти, набором периферийных устройств, типом корпуса и т. д.

Список использованной литературы:

1. «Основы микропроцессорной техники». Авторы Ю.В. Новиков и П.К Скоробогатов.

2. «Архитектура вычислительных систем» Москва «Радио и связь» 1990 г.

Автор А.Д. Смирнов.

3. «Электронно-вычислительные машины и системы» Москва «Радио и связь»1991г. авторы Б.М.Каган.