Микроконтроллеры

1. Микроконтроллеры

2. Микроконтроллером (МК) или однокристальной микро-ЭВМ

называется
устройство,
конструктивно
выполненное в одном модуле БИС, содержащее
все компоненты микропроцессорной системы:
процессор, память программ и данных, порты
ввода вывода. Современные МК дополняются
также большим количеством дополнительных
программируемых периферийных устройств и
коммуникационных интерфейсов. Обычно МК
является ядром устройства управления и
контроля, называемого контроллером (от
англ. controller - регулятор, управляющее Микропроцессорное
устройство на базе
устройство), микропроцессорным контроллером
процессора
или
микропроцессорным
управляющим «Мультикор»
устройством.

3.

В настоящее время существует огромное
количество типов микроконтроллеров, отличающихся
архитектурой процессора, размером и типом
встроенной памяти, набором периферийных
устройств,
типом корпуса и т. д.
Программирование микроконтроллеров обычно
осуществляется на языке ассемблера или С/С++, хотя
существуют компиляторы для других языков.
Для отладки программ используются программные
симуляторы (специальные программы для
персональных компьютеров, имитирующие работу
микроконтроллера), внутрисхемные эмуляторы
(электронные устройства, имитирующие
микроконтроллер, которые можно подключить вместо
него к разрабатываемому встроенному устройству) и
интерфейс JTAG.
Микроконтроллер
российской компании
ЗАО "ПКК Миландр"

4. Периферийные устройства МК

универсальные цифровые порты, которые можно настраивать как на ввод, так и
на вывод;
различные интерфейсы ввода-вывода, такие как UART, I²C, SPI, CAN, USB,
IEEE1394, Ethernet , SpaceWire и другие ;
аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи;
компараторы;
широтно-импульсные модуляторы;
таймеры;
контроллеры двигателей;
контроллеры дисплеев и клавиатур;
радиочастотные приемники и передатчики;
массивы встроенной флэш-памяти;
встроенный тактовый генератор и сторожевой таймер и другие.

5. Известные семейства

MCS 51 (Intel)
MSP430 (TI)
ARM (ARM Limited)
ST Microelectronics STM32 ARM-based MCUs
Atmel Cortex, ARM7 и ARM9-based MCUs
Texas Instruments Stellaris MCUs
NXP ARM-based LPC MCUs
Toshiba ARM-based MCUs
Analog Devices ARM7-based MCUs
Cirrus Logic ARM7-based MCUs
Freescale Semiconductor ARM9-based MCUs
AVR (Atmel)
ATmega
ATtiny
XMega
PIC (Microchip)
STM8 (STMicroelectronics)

6. Структурная схема МК

Основу структурной схемы микроконтроллера
образует внутренняя двунаправленная 8- разрядная
шина, которая связывает между собой основные
узлы и устройства микроконтроллера:
устройство управления (CU),
арифметико-логическое устройство (ALU),
резидентную память программ (ПП, RPM),
резидентную память данных (ПД, RDM),
блок регистров специальных функций, в который
входят параллельные порты ввода/вывода, а также
программируемые таймеры и последовательный
порт.
6

7.

7
Рисунок 1. Структура ОМК Intel 8051

8. Программирование

Программирование
микроконтроллеров
обычно
осуществляется на языке ассемблера или Си, хотя
существуют компиляторы для других языков,
например, Форта и Бейсика. Используются также
встроенные интерпретаторы Бейсика.

9.

Известные компиляторы Си для МК:
GNU Compiler Collection — поддерживает ARM, AVR, MSP430 и многие другие
архитектуры
Small Device C Compiller — поддерживает множество архитектур
CodeVisionAVR (для AVR)
IAR [1] (для любых МК)
WinAVR (для AVR и AVR32)
Keil (для архитектуры 8051 и ARM)
HiTECH (для архитектуры 8051 и PIC от Microchip)
Известные компиляторы бейсика для МК:
MikroBasic (архитектуры PIC, AVR, 8051 и ARM)
Bascom (архитектуры AVR и 8051)
FastAVR (для архитектуры AVR)
PICBasic (для архитектуры PIC)
Swordfish (для архитектуры PIC)
Для отладки программ используются программные симуляторы (специальные
программы
для
персональных
компьютеров,
имитирующие
работу
микроконтроллера), внутрисхемные эмуляторы (электронные устройства,
имитирующие микроконтроллер, которые можно подключить вместо него к
разрабатываемому встроенному устройству) и отладочный интерфейс,
например, JTAG.

10. Входы и выходы микроконтроллера

двигатели
фоторезисторы
светодиоды
кнопки
динамики
микрофоны
Входы
Выходы

11. Внешняя память

При необходимости пользователь может
расширять память программ установкой
внешнего ПЗУ.
Доступ к внутреннему или внешнему ПЗУ
определяется значением сигнала на выводе ЕА
(External Access): EA = Ucc (напряжение
питания) – доступ к внутреннему ПЗУ; EA = 0
(потенциал земли) – доступ к внешнему ПЗУ.
Внешняя память программ и данных может
составлять по 64 Кбайт и адресоваться с
помощью портов P0 и P2.
11

12. Подключение внешней памяти программ

12

13. Роботы на микроконтроллерах

14. Заключение

В настоящее время микропроцессоры и микроконтроллеры используются в
компьютерах и ноутбуках, автомобилях и поездах, самолетах и космических
аппаратах, кораблях и подводных лодках, при управлении технологическими
процессами и производствами, в телекоммуникационных системах и
устройствах,
медицинской техники, научных исследованиях, бытовых
приборах – телевизорах, холодильниках, мобильных телефонах, стиральных
машинах и даже кофеварках.
Сфера их применения поистине безгранична. В настоящее время
возрождающаяся отечественная электронная промышленность способна
предоставить разработчикам конкурентоспособную элементную базу для
решения широкого круга задач, включая создание систем и устройств для
жестких условий эксплуатации с критическими требованиями по надежности и
безопасности.

15. Спасибо за внимание!