Родственные микроконтроллеры
Предшественником контроллера 8051 был Intel 8048, который был применён в клавиатуре первого компьютера IBM PC — он конвертировал сигналы о нажатиях клавиш в поток данных, передававшийся по последовательной линии в системный блок компьютера. Контроллер 8048, а также контроллеры, спроектированные на его базе, всё ещё применяются в клавиатурах.
Контроллер 8031 является урезанной версией Intel 8051: у него отсутствует встроенная память для хранения программы.
Контроллер 8052 является расширенной версией оригинального Intel 8051: он оснащён 56 байтами внутреннего ОЗУ (вместо 128 байт 8051), 8 КБ ПЗУ (вместо 4 КБ), также ему добавлен третий 16-разрядный таймер.
Контроллер 8058 отличается от 8052 увеличенным до 32 КБ ПЗУ.
Контроллер 8032 аналогичен 8052, но не имеет встроенной памяти для хранения программы. Контроллеры 8052 и 8032 считаются устаревшими, так как почти все современные варианты 8051 оснащены теми расширениями, которыми обладает 8052.
Глава 2. Основные представители микроконтроллера Intel
Семейство микроконтроллеров Intel
Основные представители:
-Микроконтроллеры семейства MCS-51;
-Микроконтроллеры семейства MCS-251;
-Микроконтроллеры семейства MCS-96;
-Микроконтроллеры INTEL MCS 196/296;
-Семейство контроллеров Универсальной последовательной шины 8x930
2.1Микроконтроллеры семейства mcs-51.
У истоков производства микроконтроллеров стоит фирма Intel с семействами восьмиразрядных микроконтроллеров 8048 и 8051. Архитектура MCS-51 получила свое название от первого представителя этого семейства - микроконтроллера 8051, выпущенного в 1980 году на базе технологии HMOS. Удачный набор периферийных устройств, возможность гибкого выбора внешней или внутренней программной памяти и приемлемая цена обеспечили этому микроконтроллеру успех на рынке. С точки зрения технологии микроконтроллер 8051 являлся для своего времени очень сложным изделием - в кристалле было использовано 128 тыс. транзисторов, что в 4 раза превышало количество транзисторов в 16-разрядном микропроцессоре 8086.
Основными элементами базовой архитектуры являются: - 8-разрядное АЛУ на основе аккумуляторной архитектуры; -4 банка регистров, по 8 в каждом; - встроенная память программ 4Кбайт; - внутреннее ОЗУ 128 байт; - булевый процессор -2 шестнадцатиразрядных таймера; -контроллерпоследовательного канала (UART); -контроллер обработки прерываний с двумя уровнями приоритетов; - четыре 8-разрядных порта ввода/вывода, два из которых используются в качестве шины адреса/данных для доступа к внешней памяти программ и данных; - встроенный тактовый генератор.
Именно этот микроконтроллер наиболее хорошо известен разработчикам и является популярным средством управления в устройствах самого широкого круга. Имеется множество эмуляторов, отладчиков и программаторов микросхем 8051, поэтому с разработкой программного обеспечения нет никаких трудностей.
Следующим принципиальным шагом в развитии MCS-51 стал перевод технологии изготовления на CHMOS. Это позволило реализовать режимы Idle и Power Down, позволившие резко снизить энергопотребление кристалла и открывшие дорогу к применению микроконтроллера в энергозависимых приложениях, например, в автономных приборах с батарейным питанием.
И последним принципиальным этапом развития этого направления фирмой Intel в рамках 8-битной архитектуры стал выпуск микроконтроллеров 8xC51FA/FB/FC, которые для краткости часто обозначаются как 8xC51FX. Главной отличительной особенностью этой группы кристаллов является наличие у них массива программируемых счетчиков (PCA). Структурная схема PCA представлена на рис.2.
В состав PCA входят:
|
|
16-разрядный таймер-счетчик; |
|
|
5 шестнадцатиразрядных модуля выборки и сравнения, каждый из которых связан со своей линией порта ввода-вывода микроконтроллера. |
Таймер-счетчик обслуживает все пять модулей выборки и сравнения, которые могут быть запрограммированы на выполнение одной из следующих функций:
|
|
16-битная выборка значения таймера по положительному фронту внешнего сигнала; |
|
|
16-битная выборка значения таймера по отрицательному фронту внешнего сигнала; |
|
|
16-битная выборка значения таймера по любому фронту внешнего сигнала; |
|
|
16-битный программный таймер; |
|
|
16-битное устройство скоростного вывода (HSO); |
|
|
8-битный ШИМ |
Выполнение всех перечисленных функций происходит в PCA на аппаратном уровне и не загружает центральный процессор, что позволяет повысить общую пропускную способность системы, повысить точность измерений и отработки сигналов и снизить время реакции микроконтроллера на внешние события, что особенно важно для систем реального времени. Реализованный в 8xC51FX PCA оказался настолько удачным, что архитектура микроконтроллеров FX стала промышленным стандартом де-факто, а сам PCA многократно воспроизводился в различных модификациях микроконтроллеров разных фирм.