Реферат: Однокристальные микропроцессорные устройства. Архитектура и виды микроЭВМ и микроконтроллеров
ОмЭВМ объединяет на
одном полупроводниковом кристалле как сам МП, так и ряд дополнительных
устройств, обеспечивающих его функционирование в системе управления:
оперативную и программную память, генератор синхроимпульсов, разнообразные
устройства ввода и вывода информации и др. ОмК – это устройства
переработки информации, ориентированные на работу с некоторой искусственной
системой. Большое число портов – их особенность. Микроконтроллер является
управляющим ядром аппаратных комплексов различного назначения. С его помощью
гораздо легче, в отличие от традиционных решений, реализуются различные схемы.
Основное преимущество
Принстонской архитектуры в том, что она упрощает устройство микропроцессора,
так как реализует обращение только к одной общей памяти при необходимости
воспользоваться ЗУ данных, программ или стеком. Это представляет большую
гибкость для разработчика ПО прежде всего в области операционных систем
реального времени. Гарвардская архитектура выполняет команды за меньшее число
тактов, чем предыдущая – здесь больше возможностей для реализации параллельных
операций.
С
целью уменьшения выводов БИС ОмЭВМ и ОмК при их построении применяют различные
структурные организации. Многообразие современных ОмК чрезвычайно велико, и
часто их делят на виды: встраиваемые 8-разрядные; 16- и 32-разрядные; цифровые
сигнальные процессоры.
ЛИТЕРАТУРА
1. Мирский Г.Я. Микропроцессоры в
измерительных приборах / Г.Я. Мирский. – М.: Радио и связь, 1984. – 160 с.
2. Шилейко А.В. Микропроцессоры / А.В.
Шилейко, Т.И. Шилейко. – М.: Радио и связь, 1986. – 112 с.
3. Сташин В.В. Проектирование цифровых
устройств на однокристальных микроконтроллерах / В.В. Сташин, А.В. Урусов, О.Ф.
Мологонцева. – М.: Энергоатомиздат, 1990. – 224 с.
4. Голубцов М.С. Микроконтроллеры AVR:
от простого к сложному / М.С. Голубцов, А.В. Кириченкова. – М.: СОЛОН–Пресс,
2006. – 304 с.
5. Предко М. Руководство по
микроконтроллерам. Т. 1 / М. Предко. – М.: Постмаркет, 2001. – 416 с.
6. Басманов А.С. Микропроцессоры и
однокристалные микроЭВМ: Номенклатура и функциональные возможности / А.С.
Басманов, Ю.Ф. Широков под ред. В.Г. Домрачёва. – М.: Энергоатомиздат, 1988. –
128 с.
7. Варламов И.В. Микропроцессоры в
бытовой технике / И.В. Варламов, И.Л. Касаткин. – М.: Радио и связь, 1990. –
104 с.
8. Никонов А.В. Однокристальные микроЭВМ
и микроконтроллеры: учеб. пособие / А.В. Никонов. – Омск: Изд-во ОмГТУ, 2009. –
56 с.
9. Токхейм Р. Основы цифровой
электроники. – М.: Мир, 1998. – 392 с.
10. Денисов К.М. Микропроцессорная
техника. Конспект лекций [Электронный ресурс] . – URL:
http://ets.ifmo.ru/denisov/lec/oglavlen.htm
.
11. Евстифеев А.В. Микроконтроллеры
AVR семейств Tiny и Mega фирмы ATMEL / А.В. Евстифеев. – М.: Издательский дом
«Додэка–XXI», 2004. – 560 с.
12. Электроника НТБ // Для специалистов,
занятых разработкой, производством и применением изделий электронной
техники, а также ученым, преподавателям и студентам технических
вузов.
13. Computer
// IEEE Computer
Society.
14. Бродин В.Б. Системы на
микроконтроллерах и БИС программируемой логики / В.Б. Бродин, А.В. Калинин. –
М.: ЭКОМ, 2002. – 400 c.
15. Цифровая обработка информации на
основе быстродействующих БИС / С.А. Гамкрелидзе [и др.]; под ред. В.Г.
Домрачева. – М.: Энергоатомиздат, 1988. – 136 с.
16. Однокристальные микроЭВМ / А.В.
Боборыкин [и др.]. – М.: Бином, МИКАП, 1994. – 398 с.
Приложение
А
Характеристики
отечественных однокристальных микроЭВМ
Примером
последовательного развития отечественных ОмЭВМ может служить таблица А1 [6, 7].
Наиболее доведённой до практического применения являлась серия 1850.
Расположение названий типов ОмЭВМ по строкам отражает развитие этого
направления во времени. Заметен рост вычислительных ресурсов за счёт увеличения
ёмкости ПЗУ программ, в том числе и в появлении внешнего ПЗУ программ.
Улучшалась технология изготовления ПЗУ, ведущая к программированию с помощью
простых аппаратных средств, расширялась система команд. Возрастала разрядность
шины данных и увеличивалось значение тактовой частоты. При этом снижалась
мощность, потребляемая от источника питания.
Появились встроенные
таймеры, обеспечивалась обработка запроса на прерывание работы основной
программы. Также появились внутренние АЦП, ЦАП и входное УВХ.
Таблица А1 - Характеристики
БИС отечественных ОмЭВМ
| Тип (аналог) |
Значения параметров |
| КБ1013ВК1-2 |
Разрядность шины данных: 4. РПИТ:
200 мкВт. Внутреннее ПЗУ программ: 29 страниц 63×8 бит.
|
| КБ1013ВК4-2 |
РПИТ: 200 мкВт. Внутреннее
ПЗУ программ: 44 страницы 63х8 бит.
|
| К1813ВЕ1 (i2920) |
fT:
6,67 МГц. Внутреннее ПЗУ программ: 4608 бит (192х24). Тип внутреннего ПЗУ: УФ
ППЗУ. Внутреннее регистровое ОЗУ: 1 Кбит (40х25). Примечание: 21
команда; внутренние АЦП, ЦАП; входное УВХ.
|
|
КР1814ВЕ2
(TMS1000NLL)
|
Разрядность шины данных: 4. Внутреннее
ПЗУ программ: 1 К бит (16х64 байт). Тип внутреннего ПЗУ: масочное. Внутреннее
регистровое ОЗУ: 64х4 бит. Примечание: 43 команды. |
|
К1814ВЕ3
(TMS1099)
|
Разрядность шины данных: 4. fT:
0,35 МГц. Внутреннее регистровое ОЗУ: 64х4 бит. Примечание: 43 команды.
|
|
КР1814ВЕ4
(TMS1200)
|
Разрядность шины данных: 4. Внутреннее
ПЗУ программ: 1 Кбит. Тип внутреннего ПЗУ: масочное. Внутреннее регистровое
ОЗУ: 64х4 бит. Примечание: 43 команды. |
|
КР1816ВЕ31
(i8031АН)
|
Разрядность шины данных: 8. fT:
до 12 МГц. Порты ввода-вывода: (кол-во)х(разрядн.): 4х8. UПИТ:
5 В; IПИТ:
150 мА. Внутреннее регистровое ОЗУ: 128х8 бит. Внешняя память программ: 64
Кх8. Внешняя память данных: 64 Кх8. Кол-во таймеров/разрядность: 2/16. Число
источников прерываний; внешних выводов/приоритет: 5; 2/2.
|
|
КР1816ВЕ35
(i8035)
|
Разрядность шины данных: 8. fT:
6 МГц. Порты ввода-вывода: (кол-во)х(разрядн.): 3х8. UПИТ:
5 В; IПИТ:
135 мА. Внутреннее регистровое ОЗУ: 64х8 бит. Внешняя память программ: 4 Кх8.
Внешняя память данных: 384х8. Кол-во таймеров/разрядность: 1/8.
|
| КР1816ВЕ39 (i8039) |
Разрядность шины данных: 8. fT:
11 МГц. Порты ввода-вывода: (кол-во)х(разрядн.): 3х8. UПИТ:
5 В; IПИТ:
110 мА. Внутреннее регистровое ОЗУ: 128х8 бит. Внешняя память программ: 4
Кх8. Внешняя память данных: 384х8. Кол-во таймеров/разрядность: 1/8.
|
|
КР1816ВЕ48
(i8048)
|
Разрядность шины данных: 8. fT:
6 МГц. Внутреннее ПЗУ программ: 1 Кх8 бит. Тип внутреннего ПЗУ: УФ ППЗУ.
Внутреннее регистровое ОЗУ: 64х8 бит. Три 8-разрядных порта ввода-вывода.
|
|
КР1816ВЕ49
(i8049)
|
Разрядность шины данных: 8. fT:
11 МГц. Порты ввода-вывода: (кол-во)х(разрядн.): 3х8. Внутреннее ПЗУ
программ: 2 Кх8 бит. Тип внутреннего ПЗУ: масочное (или УФ ППЗУ, без ПЗУ).
Внутреннее регистровое ОЗУ: 128х8 бит. Внешняя память программ: 4 Кх8.
Внешняя память данных: 256х8. Кол-во таймеров/разрядность: 1/8. Примечание:
111 команд.
|
|
КР1816ВЕ51
(i8051АН)
|
Разрядность шины данных: 8. fT:
12 МГц. Внутреннее ПЗУ программ: 4 Кх8 бит. Тип внутреннего ПЗУ: масочное.
Внутреннее регистровое ОЗУ: 128х8 бит.
|
|
КР1816ВЕ751
(i8749Н)
|
Разрядность шины данных: 8. fT:
до 12 МГц. Порты ввода-вывода: (кол-во)х(разрядн.): 4х8. UПИТ:
5 В; IПИТ:
220 мА. Внутреннее ПЗУ программ: 4 Кбит. Тип внутреннего ПЗУ: УФ ППЗУ.
Внутреннее регистровое ОЗУ: 128х8 бит. Внешняя память программ: 64 Кх8.
Внешняя память данных: 64 Кх8. Кол-во таймеров/разрядность: 2/16. Число
источников прерываний; внешних выводов/приоритет: 5; 2/2.
|
|
КР1820ВЕ1
(СОР402)
|
Разрядность шины данных: 4. fT:
4 МГц. UПИТ:
5 В; IПИТ:
35 мА. Внутреннее регистровое ОЗУ: 64х4 бит. Число источников прерываний;
внешних выводов/приоритет: 1;. Примечание: 49 команд.
|
| К1820ВЕ2 (СОР420) |
Разрядность шины данных: 4. fT:
4 МГц. UПИТ:
5 В; IПИТ:
35 мА. Внутреннее ПЗУ программ: 1024х8 бит. Тип внутреннего ПЗУ: масочное.
Внутреннее регистровое ОЗУ: 64х4 бит. Число источников прерываний; внешних
выводов/приоритет: 1;. Примечание: 49 команд.
|
|
КР1830ВЕ31
(i80С31ВН)
|
Разрядность шины данных: 8. fT:
до 12 МГц. Порты ввода-вывода: (кол-во)х(разрядн.): 4х8. UПИТ:
5 В; IПИТ:
18 мА. Внутреннее регистровое ОЗУ: 128х8 бит. Внешняя память программ: 64
Кх8. Внешняя память данных: 64 Кх8. Кол-во таймеров/разрядность: 2/16. Число
источников прерываний; внешних выводов/приоритет: 5; 2/2.
|
|
КР1830ВЕ35
(i80С35)
|
Разрядность шины данных: 8. fT:
до 6 МГц. Порты ввода-вывода: (кол-во)х(разрядн.): 3х8. UПИТ:
5 В; IПИТ:
8 мА. Внутреннее регистровое ОЗУ: 64х8 бит. Внешняя память программ: 4 Кх8.
Внешняя память данных: 384х8. Кол-во таймеров/разрядность: 1/8.
|
|
КР1830ВЕ48
(i80С48)
|
Внутреннее ПЗУ программ: 1 Кх8. Тип
внутреннего ПЗУ: масочное. |
|
КР1830ВЕ51
(i80С51ВН)
|
Внутреннее ПЗУ программ: 4 Кбит. Тип
внутреннего ПЗУ: масочное. |
|
КР1830ВЕ753
(i87С51)
|
Разрядность шины данных: 8. Порты
ввода-вывода: (кол-во) х (разрядн.): 4х8. UПИТ:
5 В. Внутреннее ПЗУ программ: 4 Кбит. Тип внутреннего ПЗУ: УФ ППЗУ.
Внутреннее регистровое ОЗУ: 128х8 бит. Внешняя память программ: 64 Кх8.
Внешняя память данных: 64 Кх8. Кол-во таймеров/разрядность: 2/16. Число
источников прерываний; внешних выводов/приоритет: 5; 2/2.
|
|
КР1835ВЕ31
(i80C31ВН)
|
Разрядность шины данных: 8. fT:
до 12 МГц. Порты ввода-вывода: (кол-во)х(разрядн.): 4х8. UПИТ:
5 В; IПИТ:
13 мА. Внутреннее регистровое ОЗУ: 128х8 бит. Внешняя память программ: 64
Кх8. Внешняя память данных: 64 Кх8. Кол-во таймеров/разрядность: 2/16.
|
|
КР1835ВЕ39
(i8039)
|
Разрядность шины данных: 8. Порты
ввода-вывода: (кол-во) х (разрядн.): 3х8. Внутреннее регистровое ОЗУ: 128х8
бит. Внешняя память программ: 4 Кх8. Внешняя память данных: 256х8. Кол-во
таймеров/разрядность: 1/8. |
|
КР1835ВЕ49
(i8049)
|
Внутреннее ПЗУ программ: 2 Кх8. Тип
внутреннего ПЗУ: масочное. |
|
КР1835ВЕ51
(i80C51ВН)
|
Внутреннее ПЗУ программ: 4 Кбит. Тип
внутреннего ПЗУ: масочное. |
| 1835ВГ14 (вместо 1816ВЕ35, ВЕ49) |
Разрядность шины данных: 8. fT:
8 МГц. Порты ввода-вывода: (кол-во) х (разрядн.): 27 линий. UПИТ:
5 В; IПИТ:
1 мА. Внутреннее ПЗУ программ: 2 Кбайт. Внутреннее регистровое ОЗУ: 256 байт.
Кол-во таймеров/разрядность: 1/8.
|
|
КР1850ВЕ31
(i8031)
|
fT:
3,5–12 МГц. UПИТ:
5 В; IПИТ:
120 мА. Внутреннее регистровое ОЗУ: 128х8 бит.
|
| КР1850ВЕ631 |
fT:
3,5–12 МГц. UПИТ:
5 В; IПИТ:
120 мА. Внутреннее регистровое ОЗУ: 128х8 бит.
|
| КР1850ВЕ651 |
Внутреннее ПЗУ программ: 32 Кбит. |
|
КР1850ВЕ35
(i8035)
|
. fT:
8 МГц.
|
|
КР1850ВЕ48
(i8048)
|
Разрядность шины данных: 8. fT:
1–6 МГц. Порты ввода-вывода: (кол-во)х(разрядн.): 3х8. UПИТ:
5 В. Внутреннее ПЗУ программ: 1 Кбайт. Тип внутреннего ПЗУ: масочное.
Внутреннее регистровое ОЗУ: 64 байт. Внешняя память программ: 2 Кх8. Внешняя
память данных: 256х8. Кол-во таймеров/разрядность: 1/8. Число источников
прерываний; внешних выводов/приоритет: –; 2/1.
|
|
КР1850ВЕ50
(i8050)
|
Разрядность шины данных: 8. fT:
1–6 МГц. Порты ввода-вывода: (кол-во)х(разрядн.): 3х8. Внутреннее ПЗУ
программ: 4 Кбайт. Тип внутреннего ПЗУ: масочное. Внутреннее регистровое ОЗУ:
256 байт. Число источников прерываний; внешних выводов/приоритет: 2/1.
|
| КР1850ВЕС48 |
fT:
до 11 МГц. Порты ввода-вывода: (кол-во)х(разрядн.): 3х8. РПИТ: 5
мВт (при частоте 1 МГц). Внешняя память программ: 2 Кх8. Внешняя память
данных: 256х8. Кол-во таймеров/разрядность: 1/8.
|
|
|
|
Приложение
Б
Характеристики
отечественных и зарубежных однокристальных микроконтроллеров
В таблице Б.1 показано
последовательное развитие отечественных ОмК [6, 7]. Исходные опытные серии,
выпущенные ещё в СССР, не были продолжены в связи с экономической ситуацией в
стране в конце 80-х – начала 90-х гг. прошлого столетия. Но первые строки
таблицы показывают, что данное направление в нашей стране развивалось в русле
мировых воззрений и тенденций.
Таблица Б.1 -
Характеристики отечественных БИС ОмК
| Тип |
Адресуемая память, Кбайт |
Разрядность, бит |
Память |
Тактовая частота, МГц |
Число команд (обрабатываемых
прерываний) |
Таймер, бит |
Ввод-вывод |
Примеч. |
| НТ8020 |
64 |
8 данные, 16 адреса |
эл. стираемое ППЗУ 256 байт;
ПЗУ 4 Кбайт; ОЗУ 256 байт
|
3×106
оп/с
|
RISC
(8) |
16
(3 шт.)
|
3 двунапр-х и 2 однонапр-х 8-разряд-х
порта; 1 двунапр-й 7-разряд-й порт |
ЛНТ, Р.Беларусь
UП
=
5 В, IП =
1 мА
|
| MZ9001-12 |
|
8 |
|
12 |
внутр-е 8-разр-е АЦП и ЦАП; ШИМ |
|
разряд-ть каналов датчиков и
исполнит-х устр-в 16 |
«Мезон». UП
=
5 В,
UП
АН = = 4,5–– 13,5 В
|
| К145ИК5 (К145ИК502) |
|
|
ОЗУ 72х4 бит;
ПЗУ 128х19 бит;
|
|
|
|
|
UП
=
минус 27 В
|
| К145ИК13 (К145ИК1301) |
|
|
ОЗУ 126х4 бит;
ПЗУ 256х23 бит;
|
|
|
|
|
|
| К145ИК18 (К145ИК1802) |
|
|
ОЗУ 72х4 бит;
ПЗУ 128х19 бит
|
|
|
|
|
UП
=
минус 27 В
|
| К145ИК19 (К145ИК1907, К145ИК1908) |
|
|
ОЗУ 32х4 бит;
ПЗУ 128х20 бит
|
|
|
|
|
UП
=
минус 27 В
|
| К145ИК1801 |
|
|
|
|
|
|
|
UП
=
минус 27 В
|
| К145ИК1808 |
|
|
|
|
|
|
|
UП
=
27 В
|
| К145ИК1809, К145ИК1810 |
|
|
|
|
|
|
|
UП
=
27 В
|
| К145ИК1901, К145ИК1902 |
|
|
|
|
|
|
|
UП
=
27 В
|
| К145ИК1916 |
|
|
|
|
|
|
|
UП
=
9 В
|
| К1011ВГ101 |
4 Кх8 бит |
|
ПЗУ 1024х10 бит |
|
|
|
|
UП
=
9 В
|
Страницы: 1, 2, 3
|
