Особенности архитектуры микроконтроллеров. (Лекция 8)

1. Лекция 8

Особенности архитектуры микроконтроллеров
Отличительные особенности микроконтроллеров:
1) Модульная организация;
2) Закрытая архитектура;
3) Использование типовых периферийных модулей.
Рис. 1 – Модульная организация микроконтроллеров

2. Микроконтроллеры AVR фирмы Atmel

Рис. 2 – УГО микроконтроллера ATtiny2313

3. Микроконтроллеры AVR фирмы Atmel

Рис. 3 – Структурная схема
микроконтроллера ATtiny2313

4. Микроконтроллеры AVR фирмы Atmel

Рис. 4 – Ядро
микроконтроллера
ATtiny2313

5.

Память микроконтроллеров AVR
Рис. 6 – Адресное пространство
памяти данных
Рис. 5 – Адресное пространство
памяти программ

6. Регистры общего назначения (РОН)

Рис. 7 – Файл регистров общего назначения

7. Регистры ввода-вывода (РВВ)

Регистр статуса и управления SREG
Бит 7 — I: Общее разрешение прерываний. При установке этого флага в единичное состояние разрешается работа всей системы
прерываний. Отдельные виды прерываний включаются и выключаются при помощи дополнительных регистров конфигурации.
Если флаг «Общее разрешение прерываний» имеет нулевое значение, все прерывания заблокированы, независимо от того,
включены они или нет в дополнительных регистрах конфигурации.
Флаг I аппаратно сбрасывается сразу после вызова соответствующей процедуры обработки прерывания и устанавливается при
выполнении команды RETI, разрешая последующие прерывания. Флаг I может быть также установлен и сброшен программно при
помощи команд SEI и CLI соответственно.
Бит 6 — Т: Пользовательский бит для временного хранения информации. Бит Т используется командами BLD (загрузка бита Т) и BST
(чтение бита Т) как ячейка для временного хранения информации. Любой бит любого регистра общего назначения может быть
скопирован в Т, а затем содержимое Т может быть скопировано в любой другой бит того же либо любого другого регистра.
Бит 5 — Н: Флаг половинного переноса. Этот флаг устанавливается в единицу, если имел место перенос из младшей половины байта
(из 3-го разряда в 4-й) или заем из старшей половины байта при выполнении некоторых арифметических операций.
Бит 4 — S: Флаг знака, S = NxorV. Этот флаг является результатом операции «Исключающее ИЛИ» (XOR) между флагами N
(отрицательный результат) и V (переполнение числа в дополнительном коде). Соответственно, этот флаг устанавливается в единицу,
если результат выполнения арифметической операции меньше нуля.
Бит 3 — V: Флаг переполнения дополнительного кода. Этот флаг используется при работе со знаковыми числами (числами,
представленными в дополнительном коде). Флаг устанавливается в единицу, если в результате арифметической операции
произойдет переполнение числа, представленного в дополнительном коде.
Бит 2 — N: Флаг отрицательного значения. Этот флаг устанавливается в единицу, если в результате арифметической операции
старший разряд результата равен единице. Если старший разряд результата вычислений равен нулю, то флаг N тоже равен нулю.
Бит 1 — Z: Флаг нуля. Этот флаг устанавливается в единицу, если результат выполняемой операции равен нулю.
Бит 0 — С: Флаг переноса. Этот флаг индицирует переполнение результата (перенос в старший разряд) при выполнении
арифметической операции. Кроме того, флаг переноса используется в операциях сдвига.

8. Методы адресации в микроконтроллере AVR

а) адресация РОН
в) адресация РОН и РВВ
б) адресация двух РОН
г) адресация ОЗУ
Рис. 8 – Прямая адресация в микроконтроллерах AVR

9. Методы адресации в микроконтроллере AVR

а) простая косвенная адресация
б) относительная косвенная адресация
в) косвенная адресация с преддекрементом г) косвенная адресация с постинкрементом
Рис. 9 – Косвенная адресация в микроконтроллерах AVR

10. Функционирование конвейера в микроконтроллере

Рис. 10 – Последовательность выполнения команд в конвейере
Рис. 11 – Функционирование АЛУ

11. Организация стека в микроконтроллерах AVR

Рис. 12 – В AVR стек располагается в памяти данных
Пара регистров РВВ SHP:SPL – указатель стека