Цифровые устройства и микропроцессоры

1.

Цифровые устройства и микропроцессоры
Модуль 2, Семинар №3 – Теоретическая часть
«Построение микропроцессорной системы на основе микроконтроллера»
1

2. Типичная структура МП устройства (системы)

Цифровые устройства и микропроцессоры
Модуль 2, Семинар № 3 – Теоретическая часть
«Построение микропроцессорной системы на основе микроконтроллера»
Типичная структура МП устройства (системы)
2

3.

Микропроцессорная система минимальной конфигурации
3

4. Гарвардская архитектура МП

┌────────────────┐
│
Устройство
│
│
управления
│
└───┬───────┬────┘
│ . . . │
┌───┴───────┴────┐
│ Операционное │
│ устройство
│
└───┬───────┬────┘
│ . . . │
┌───┴───────┴────┐
│
Внутреннее
│
│ запоминающее │
│
устройство
│
└───┬───────┬────┘
│ . . . │
┌───┴───────┴────┐
│ Интерфейсные │
│
схемы
│
└────────────────┘
4

5. Семейство МК PicMicro фирмы MicroChip

8-разрядное слово данных.
Гарвардская архитектура.
RISC-система команд.
Устройство управления на принципе схемной логики.
4-х тактовый машинный цикл, тактовая частота до 20 МГц (маш. цикл 200 нс).
4 вида памяти:
Малое энергопотребление (около 0,6 мА/кристалл) и менее 1 мкА в режиме
энергосбережения.
Широкий набор периферийных модулей.
Наличие как цифровых, так и аналоговых средств ввода/вывода.
Для примера возьмем один из младших контроллеров семейства
PIC16F84A:
-
Ядро стандартное серии PIC16;
Два порта ввода/вывода:
5-разрядный PORTA,
8-разрядный PORTB;
ПЗУ памяти программ репрограммируемое (FLASH) 1К x 14;
ОЗУ памяти данных статическое 68 байт;
ПЗУ памяти данных EEPROM 64 байта;
Периферия: 8-разрядный таймер TMR0.
5

6. Функциональная схема микроконтроллеров семейства PICmicro

6

7. Функциональная схема микроконтроллеров семейства PICmicro

0x0000
код операции адрес
поле
константа
адрес
параметра
операнда
перехода команды
7

8. Операционное устройство - операнды и результат

d=0
d=1
2+b
a
3 = c5
код операции d
адрес
константа
операнда
результат
операнд 1
операнд 2
8

9.

Операционное устройство - признаки
11
255 =
1
1 =
0
256
0 = 10
1
1
0
0
1
1
0
0
1
1
0
0
1
1
0
0
1
1
0
0
9
1
1 1
0 1
0 0
2255
255
+ 3+-=1255
5= 0
?= 0
результат 8 разрядов <7…0>
перенос из старшего разряда – 9-й разряд
=1
=1
=0

10. Структура памяти данных – классическая (не PICmicro)

операнд 1 операнд 2 результат
a+b=c
регистры
общего
назначения
РОНы
0x000
0x001
0x002
0x003
0x004
0x005
регистры
специального
назначения,
порты
ca
b
b
a
Пользовательское ОЗУ
0x1FF
10

11. Структура памяти данных – PICmicro

Банк 0
0x000
00
0x000
0x00
Банк 1
0x080
0x00
01
Банк 2
0x100
0x00
02
Банк 3
0x00
0x180
PIC16F84A
0x07F
0x7F
8
0x0FF
0x7F
7
номер
банка
0
0x1FF
0x17F
0x7F
6
0x17F
0x7F
0x1FF
0
адрес ячейки
03
11

12. Структура памяти данных – PICmicro

Для PIC16F84A
12