9 Направление развития элементной базы 8-разрядных микроконтроллеров Отличительные признаки современной элементной базы

1. Завершился переход к однокристальным МК (не предполагается подключение внешней памяти данных и программ).

2. Переход к закрытой архитектуре МК.

3. Модульная организация МК.

4. Выделение типовых функциональных модулей (таймеры, процессоры событий, АЦП, контроллеры последовательных интерфейсов).

Направления развития 8-разрядных мк

Разнообразие структурной организации. Позволяет разработчику для каждой задачи найти МК практически без избыточных ресурсов архитектуры, что обуславливает низкую стоимость конечного изделия. Модульный принцип построения МК — путь к решению этой задачи.

Совершенствование технических характеристик периферийных модулей. Позволяет свести к минимуму число периферийных ИМС на плате контроллера. Один из путей миниатюризации встраиваемой МПС.

Сопряжение с периферийными ИМС по высокоскоростному последовательному интерфейсу. Обеспечивает минимизацию площади проводников на печатной плате. Еще один путь к миниатюризации встраиваемой МПС.

Минимизация энергии потребления. Позволяет уменьшить размеры корпуса МК и габаритные размеры источника питания. Третий путь к миниатюризации.

Расширение диапазона напряжения питания. Одновременно с минимизацией энергии потребления позволяет перевести системы с МК на долговременное питание от автономных источников (аккумуляторов и батареек), что позволяет встраивать их в переносные изделия.

Переход к новым технологиям памяти программ. Мелкосерийное производство вынуждает отказаться от МК с масочным ПЗУ. Сохранение низкой стоимости элементной базы диктует необходимость перехода к EEPROM и FLASH РПП.

Повышение надежности. Способность восстановления нормального функционирования программного обеспечения при его нарушениях в условиях электромагнитных помех и при кратковременных провалах напряжения питания открывает новые возможности применения МК.

Снижение стоимости процесса отладки. Способствует расширению круга разработчиков простейших МПС. Оказывает существенное влияние на стоимость конечного изделия.

Повышение технологичности занесения программы в память МК. Повышает надежность сохранения программы в памяти МК. Переход к технологии программирования в устройстве позволяет отказаться от размещения МК в специальных площадках (снижение стоимости и площади).

Модульный принцип построения

При модульном принципе построения все МК одного семейства содержат в себе базовый функциональный блок — процессорное ядро, который одинаков для всех МК семейства, и изменяемый функциональный блок, который отличает МК разных моделей в пределах одного семейства.

Процессорное ядро включает:

• центральный процессор;

• внутренние магистрали адреса, данных и управления;

• сему формирования многофазной импульсной последовательности для тактирования ЦП и межмодульных магистралей;

• устройство управления режимами работы МК, такими как активный режим, режим пониженного энергопотребления, состояние начального запуска и прерывания.

Изменяемый функциональный блок строится из пяти функциональных групп:

• модули памяти;

• модули встроенных генераторов синхронизации;

• модули периферийных устройств (параллельные порты, многорежимные таймеры/счетчики, процессоры событий, контроллеры последовательного интерфейса, многоканальный АЦП, контроллеры ЖК-индикаторов и светодиодной матрицы);

• модули контроля за напряжением питания и ходом выполнения программы;

• модули внутрисхемной отладки и программирования.

Процессорное ядро представляет неразрывное единство трех составляющих его технического решения, определяющих его производительность:

• архитектуры с присущим ей набором регистров, способами адресации операндов, системой команд, организацией процесса выборки и исполнения команд;

• схемотехники, которая определяет последовательность перемещения данных по внутренним магистралям между РОНами, АЛУ и памятью при выполнении каждой команды;

• технологии, которая позволяет разместить схему той или иной сложности на полупроводниковом кристалле, определяет допустимую частоту переключений в схеме и энергию потребления.