![]() |
|
I. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
Все микроконтроллеры семейства MCS-96 имеют единую базовую структуру, включающую (см. рис. 1.1): - центральное процессорное устройство (Central Processor Unit, CPU); - внутреннюю память (Internal Memory, IM); - набор периферийных устройств (Peripherals); - контроллер памяти (Memory Controller, MC).
![]() Рис. 1.1. Структура МК семейства MCS-96 К микроконтроллеру может быть подключена внешняя память (External Memory). В состав процессора входят арифметико-логическое устройство (Arithmetic-Logic Unit, ALU) и регистровое оперативное запоминающее устройство (Register RAM - RRAM). В ALU по командам программы выполняются арифметические и логические операции. В систему команд кроме арифметических и логических операций входят команды пересылочных операций и команды операций управления. Общее число команд у МК разных типов может быть равным 100, 106, 112 или 120. Отличительной особенностью ALU микроконтроллеров семейства MCS-96 является отсутствие регистра-аккумулятора. В качестве источника первого операнда и приемника результата может использоваться любой регистр в RRAM, при этом операнд и результат могут иметь разные адреса. В состав ALU входят регистры временного хранения данных, главный счетчик команд (Master Program Counter), регистр команд (Instruction Register) и другие схемы, обеспечивающие выполнение операций и ход программы. Регистровое оперативное запоминающее устройство используется для хранения данных. В состав RRAM входит массив восьмиразрядных регистров. Число регистров в RRAM у МК разных типов может быть равным 232, 360, 488 или 1000. ALU может обращаться к регистрам RRAM непосредственно или через контроллер памяти. Внутренняя память микроконтроллера содержит внутреннее постоянное запоминающее устройство (Internal ROM - IROM) и внутреннее оперативное запоминающее устройство (IRAM). IROM используется для хранения команд программы, констант и специальных данных. Выпускаются МК, у которых IROM отсутствует. В этом случае функции IROM выполняет запоминающее устройство, входящее в состав внешней памяти. Обращение к ячейкам памяти в IROM выполняется только через контроллер памяти. IRAM используется для хранения данных и команд программы. У некоторых МК IRAM отсутствует. Обращение к ячейкам памяти в IRAM выполняется только через контроллер памяти. Контроллер памяти управляет процессом обращения к IROM, IRAM и к внешней памяти, а в некоторых случаях - к RRAM. В контроллере памяти расположены вспомогательный счетчик команд (Slave Program Counter), стек типа FIFO, имеющий четыре восьмиразрядные ячейки, и другое оборудование, управляющее процессом обращения к памяти. Вспомогательный счетчик команд обеспечивает опережающую выборку кодов команд с их запоминанием в стеке FIFO. Подключение внешней памяти позволяет расширить объем памяти МК. При отсутствии IROM использование внешней памяти обязательно. Общее число адресов, по которым производится обращение к внутренним регистрам и ячейкам во внутренней и внешней памяти, составляет 64 Кбайта, а у некоторых типов МК может быть увеличено до 1 Мбайта. Периферийные устройства (ПУ) используются для приема и выдачи данных, событий и аналоговых сигналов, для обслуживания запросов прерываний и контроля правильности работы МК. Микроконтроллеры разных подсемейств имеют разный состав периферийных устройств. В таблице 1.1 перечислены все периферийные устройства, которые используются в МК семейства MCS-96, при этом ПУ объединены в пять функциональных групп. Таблица 1.1
МК семейства MCS-96 являются синхронными цифровыми устройствами. В состав микроконтроллера входит генератор тактовых импульсов. Частота следования так товых импульсов определяется резонансной частотой внешнего кварцевого резонатора Fosc. Частота Fosc является обобщенной характеристикой быстродействия МК. У микроконтроллеров разных типов максимальное значение частоты может быть равным 10, 12, 16 или 20 МГц. |