Билет 5
Класифікація та загальні архітектурні риси мікроконтролерів.
Микроконтро́ллер (англ. Micro Controller Unit, MCU) — микросхема, предназначенная для управления электроннымиустройствами. Типичный микроконтроллер сочетает на одном кристалле функции процессора и периферийных устройств, содержит ОЗУ или ПЗУ. По сути, это однокристальный компьютер, способный выполнять простые задачи.
В настоящее время выпускается целый ряд типов МК. Все эти приборы можно условно разделить на три основных класса:
8-разрядные МК для встраиваемых приложений;
16- и 32-разрядные МК;
цифровые сигнальные процессоры (DSP).
При модульном принципе построения все МК одного семейства содержат процессорное ядро, одинаковое для всех МК данного семейства, и изменяемый функциональный блок, который отличает МК разных моделей. Структура модульного МК приведена на рис. 1. Процессорное ядро включает в себя:
центральный процессор;
внутреннюю контроллерную магистраль (ВКМ) в составе шин адреса, данных и управления;
схему синхронизации МК;
схему управления режимами работы МК, включая поддержку режимов пониженного энергопотребления, начального запуска (сброса) и т.д.
Рис. 1 - Модульная организация МК
Роль мікропроцесорної техніки в розвитку комп’ютерних систем та мереж.
Обмін із зовнішніми пристроями по перериванню.
Переривання роботи МП по запиту зовнішніх пристроїв усуває необхідність виконання МП неефективних операцій щодо перевірки готовності зовнішніх пристроїв до обміну даними і знижує затрати часу на чекання готовності периферійного пристрою до обміну.
Переривання необхідні при обміні даними з великим числом асинхронно працюючих зовнішніх пристроїв (див. рис.13.5).
Програма, що переривається, повинна містити команду Е1 на початку ділянки основної програми, де допускаються переривання.
Види запитів на переривання бувають:
1. Немасковані, які реалізуються апаратно і надходять в МП по окремій шині керування. Немасковані запити володіють найвищим пріоритетом. До них відносяться запити від схем живлення і контролю правильності передачі даних.
Зниження рівня живлення представляє небезпеку втрати інформації. Схеми конролю живлення подають запит переривання і здійснюють перехід до підпрограми аварійного перезапису в ОЗП з батарейним живленням або в зовнішній ЗП. В блоці живлення передбачені ємнісні фільтри, які підтримують рівень живлення на час, необхідний для перезапису.
2. Масковані запити надходять від зовнішніх пристроїв. В блоці керування МП є тригер дозволу переривання. Цей тригер по команді Е1 встановлюється в одиничний стан в кінці ділянки основної програми, на якому міститься команда D1 блокування переривання, за якою тригер встановлюється в нульове положення. Стан тригера видається на вихід МП, який називається “ДОЗВІЛ ПЕРЕРИВАНЬ”, і якщо на цьому виході “1”, то запит приймається (див. рис.14.7). Момент виникнення запиту не пов’язаний з виконанням основної програми. МП продовжує виконувати біжучу команду основної програми. Він повинен запам’ятати результат виконання цієї команди і номер команди повернення і перейти до виконання перериваючої програми. На виході МП “ПІДТВЕРДЖЕННЯ ПЕРЕРИВАННЯ” передається сигнал про те, що в даному циклі відбувається прийом одного байта команди. Команда RSTпочинає задовільняти запит на переривання; за цією командою в стек записується результат виконання команди основної програми і номер команди повернення.
Перериваюча програма починається з команди RST, за якою зі стека передається номер команди повернення і результат виконання останньої команди перед перериванням. Перед командою RET повинна бути команда зняття заборони на переривання – Е1, іншим чином тригер буде в нулі і одна й та ж перериваюча програма буде виконуватись нескінченно.