МИНИСТЕРСТВО СВЯЗИ И ИНФОРМАТИЗАЦИИ
РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
Учреждение образования
«ВЫСШИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОЛЛЕДЖ СВЯЗИ»
Кафедра информатики и вычислительной техники
Цифровые и микропроцессорные устройства
Конспект лекций
для студентов специальностей
2-45 01 03 – Сети телекоммуникаций
2-45 01 02 – Системы радиосвязи, радиовещания и телевидения
В 5 частях
Часть 5 Принципы организации однокристальных микроконтроллеров. Организация памяти микропроцессорных систем
Минск
2008
УДК 81.332
ББК 32.97
Ц75
Рекомендовано к изданию
кафедрой информатики и вычислительной техники
15 Января 2008 г., протокол № 4
Составитель
В. И. Богородов, преподаватель высшей категории кафедры информатики и вычислительной техники
Рецензент
Е. В. Новиков, зав. кафедрой информатики и вычислительной техники, доцент, канд. техн. наук
Ц75 |
Цифровые и микропроцессорные устройства : конспект лекций для студентов специальностей 2-45 01 03 – Сети телекоммуникаций, 2-45 01 02 – Системы радиосвязи, радиовещания и телевидения. В 5 ч. Ч. 5 : Принципы организации однокристальных микроконтроллеров. Организация памяти микропроцессорных систем / сост. В. И. Богородов. – Минск : ВГКС, 2008. – 79 с. ISBN 978-985-6866-57-2.
Рассматриваются особенности микроконтроллеров, основные технические данные и структура однокристального микроконтроллера PIC16F84. Описываются назначение узлов и сигналов, организация памяти и система команд, программирование регистров общего назначения и специальных регистров, портов ввода/вывода микроконтроллера PIC16F84, реализация специальных функций, а также принципы схемотехнической реализации оперативных и постоянных запоминающих устройств. Предназначено для студентов и преподавателей колледжа.
УДК 81.332 ББК 32.97 |
ISBN 978-985-6866-57-2 (ч. 5) © Учреждение образования
978-985-6866-43-5 «Высший государственный
колледж связи»,
2008
ВВЕДЕНИЕ
В
пятой части конспекта лекций рассматриваются
особенности микроконтроллеров по
сравнению с универсальными микропроцессорными
системами, а также структурная схема
однокристального микроконтроллера
PIC16F84.
Описываются назначение узлов и сигналов,
организация памяти команд и памяти
данных, система команд и программирование
регистров общего назначения и специальных
регистров, а также реализация специальных
функций. Приводятся примеры
последовательностей команд для
программирования регистров специальных
функций и инициализации портов
ввода/вывода.
Рассматриваются назначение, типы и параметры запоминающих устройств микропроцессорных систем. Описываются принципы схемотехнической реализации оперативных и постоянных запоминающих устройств, а также Кэш и Флэш-памяти.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ И ПРИНЦИПЫ ОРГАНИЗАЦИИ ОДНОКРИСТАЛЬНЫХ МИКРОКОНТРОЛЛЕРОВ
Общие сведения о микроконтроллерах
Микроконтроллеры (МК) – разновидность микропроцессорных систем (микроЭВМ), ориентированная на реализацию алгоритмов управления техническими устройствами и технологическими процессами. В сравнении с универсальными микроЭВМ микроконтроллеры проще, поэтому практически всю схемотехнику МК можно разместить на одном кристалле. Отсюда второе название МК – однокристальная микроЭВМ. Разработка МК означала появление БИС такой функциональной законченности, которая позволяет решать в полном объеме задачи определенного класса.
Что отличает МК от микроЭВМ универсального назначения? Прежде всего, это малый объем памяти и менее разнообразный состав внешних устройств. В состав универсальной микроЭВМ входят модули памяти большого объема и высокого быстродействия, имеется сложная иерархия ЗУ, поскольку многие задачи (автоматизированное проектирование, компьютерная графика, мультимедийные приложения и др.) без этого решить невозможно. Для МК ситуация иная: они реализуют заранее известные несложные алгоритмы, и для размещения программ им требуются емкости памяти на несколько порядков меньше, чем у микроЭВМ широкого назначения. Набор внешних устройств также существенно сужается, а сами они значительно проще. В результате модули микроЭВМ конструктивно самостоятельны, а МК выполняется на одном кристалле, хотя в его составе имеются модули того же функционального назначения.
Сопоставляя микропроцессор (т.е. центральный процессорный элемент системы) и МК (т. е. микросхему простой системы в целом) с точки зрения коммерческих потребностей, можно четко видеть преобладание МК. Число пользователей МК в несколько раз превышает число пользователей отдельных микросхем МП. Применение МК поддерживается такими областями массового производства, как бытовая аппаратура, связь, станкостроение, автомобильная промышленность и т.д.
Первые МК выпущены фирмой Intel в 1976 г. (восьмиразрядный МК 8048). В настоящее время многими поставщиками выпускаются 8-, 16- и 32-разрядные МК с емкостью памяти программ до десятков Кбайт, небольшими ОЗУ данных и набором таких интерфейсных и периферийных схем, как параллельные и последовательные порты ввода/вывода, таймеры, аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи, широтно-импульсные модуляторы и др. Несмотря на появление новых 16- и 32-разрядных МК, наиболее широко используются 8-разрядные.
Принципы организации однокристальных МК рассмотрим на примере микроконтроллеров PICmicro семейства PIC16.