Микроконтроллеры и фирмы, их производящие
Семейство MCS-51, MCS-52, MCS-251 и совместимых с ними микроконтроллеров. Структурная схема МК семейства х51. Блок управления и синхронизации. Семейство MICROCHIP PICmicro и AVR микроконтроллеров, состояние рынка. Цифровые сигнальные процессоры.
| Рубрика | Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника |
| Вид | реферат |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 12.05.2011 |
| Размер файла | 120,1 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Реферат
на тему: «Микроконтроллеры и фирмы, их производящие»
Введение
За все время существования и применения электронно-вычислительных машин (ЭВМ) их важнейшие параметры быстродействие, потребляемая мощность, надежность определялись, прежде всего, применяемой элементной базой, то есть теми электронными «кирпичиками», из которых строится большое и сложное «здание» - сама ЭВМ. В машинах первого поколения применялись электровакуумные приборы (радиолампы), обеспечивающие быстродействие ЭВМ в сотни или тысячи операций в секунду. Эти машины были громоздки, часто выходили из строя, и для обеспечения их нормальной работы требовалась сложная система охлаждения.
Изобретение транзистора позволило довести быстродействие ЭВМ до десятков и сотен тысяч операций в секунду при существенном увеличении плотности упаковки (компоновки) элементов: транзисторов, диодов, резисторов, конденсаторов. Такие ЭВМ относились к машинам второго поколения.
Появление интегральных микросхем, включающих большое количество электронных элементов, и применения их в ЭВМ третьего и дальнейших поколений еще более увеличило быстродействия последних, позволило упростить процедуру общения человека с ЭВМ, максимально приблизило ее к объекту управления и контроля.
Дальнейший рост степени интеграции позволил разместить в кристалле микросхемы уже не отдельные простые узлы или фрагменты устройств ЭВМ, а целые устройства и даже целые ЭВМ. Это привело к созданию микроконтроллера (МК) - изделия микроэлектроники и вычислительной техники принципиально нового класса, способного вести обработку и хранение информации в одном или нескольких корпусах микросхем.
Использование микроконтроллеров в изделиях не только приводит к повышению технико-экономических показателей (стоимости, надежности, потребляемой мощности, габаритных размеров), но и позволяет сократить время разработки изделий и делает их модифицируемыми, адаптивными [1]. Использование микроконтроллеров в системах управления обеспечивает достижение высоких показателей эффективности при низкой стоимости.
Микроконтроллеры представляют собой эффективное средство автоматизации разнообразных объектов и процессов.
Можно считать что микроконтроллер - это компьютер, разместившийся в одной микросхеме. Отсюда и его основные привлекательные качества: малые габариты; высокие производительность, надежность и способность быть адаптированным для выполнения самых различных задач.
Микроконтроллер помимо центрального процессора (ЦП) содержит память и многочисленные устройства ввода/вывода: аналого-цифровые преобразователи, последовательные и параллельные каналы передачи информации, таймеры реального времени, широтно-импульсные модуляторы (ШИМ), генераторы программируемых импульсов и т.д.
Его основное назначение - использование в системах автоматического управления, встроенных в самые различные устройства (кредитные карточки, сотовые телефоны, музыкальные центры, стиральные машины, системы охранной сигнализации, ядерные реакторы и многое, многое другое).
В настоящее время существует огромная номенклатура (более 10000) различных микроконтроллеров, различающихся сферой применения, параметрами, встроенными в кристалл периферийными узлами. Выпуском микроконтроллеров занимается более десятка производителей.
Семейство MCS-51, MCS-52, MCS-251 и совместимых с ними микроконтроллеров
Первые микро-ЭВМ (серии 8048), появившись на западном рынке в 1976 г., сразу же завоевали симпатии разработчиков и потребителей.
Однако практически сразу были отмечены недостатки этих микро-ЭВМ. Разработчики постоянно ощущали нехватку объема ПЗУ (постоянного запоминающего устройства), как встроенного, так и внешнего. Мал был объем ОЗУ (оперативного запоминающего устройства): из 64 байт у 8048 почти половину занимали системные ресурсы - регистры и стек. Глубина стека была явно недостаточной для многих задач, равно как и разрядность встроенного таймера-счетчика. Не хватало портов ввода/вывода, отсутствовали простые аппаратные средства обмена информацией между микро-ЭВМ и другими ЭВМ. Ощущалась нехватка многих команд, в первую очередь вычитания.
Перед разработчиками фирмы Intel стояла нелегкая задача - существенно доработать микро-ЭВМ, не выходя за пределы 256 команд и не увеличивая числа выводов ее корпуса. Их новое детище - 8051 - на порядок превосходил 8048 по производительности. Он имел вдвое большее ОЗУ, вдвое большее количество регистров общего назначения, четыре порта ввода/вывода, два таймера-счетчика и две линии прерываний. Имелись аппаратные средства для последовательного обмена информацией, был значительно увеличен объем ПЗУ, в том числе и внутреннего (для тех моделей семейства, которые его имели).
С появлением этих микро-ЭВМ семейство 8048 как бы отошло на второй план. Несмотря на продолжавшийся их выпуск и широкое использование в ранее разработанной аппаратуре, они почти сразу перестали служить основой для новых разработок. Уже в 90-х микро-ЭВМ семейства 8051 стали доступными и отечественным пользователям.
Создав удачную микро-ЭВМ 8051, разработчики не остановились на достигнутом и начали поиски вариантов ее усовершенствования. При этом им было необходимо не просто расширить функциональные возможности микро-ЭВМ и повысить ее производительность, но и выполнить ее программно-совместимой с семейством 8051. Последнее означает, что все программы, написанные для 8051, и все варианты ее аппаратного использования должны без каких-либо доработок выполняться на новой микро-ЭВМ.
Отмеченные требования предопределили пути совершенствования рассматриваемого семейства. Этим требованиям удовлетворяет увеличение памяти программ на кристалле вплоть до 64 кбайт, введение дополнительных регистров специальных функций и новых режимов работы, повышение защищенности программ от нелегального копирования, использование линий порта 1 в альтернативных режимах (подобно линиям порта 3, как в 8051). Оказалось возможным расширить систему прерываний и сделать ее более гибкой, а также создать специальные трехвольтовые малопотребляющие версии микро-ЭВМ, функционирующие при напряжении питания от 3 до 3,6 В, что делает их незаменимыми в аппаратуре с автономным питанием. В результате этих доработок появились микро-ЭВМ семейства 8052.
В начале 1995 г. Intel сообщила о выпуске первого микроконтроллера нового семейства MCS-251 - 8xC251SB. Его появление ознаменовало качественный скачок в архитектуре микроконтроллеров всемирно известного семейства MCS-51.
Микроконтроллеры семейства MCS-251 выполнены совместимыми по выводам с MCS-51. По оценкам Intel, был обеспечен прирост производительности на порядок в сравнении с MCS-51. Доступное адресное пространство расширено до 16 Мбайт, расширен также и набор внутренних регистров. В систему команд включено большое количество новых инструкций.
Достоинства [2]:
большая номенклатура изделий;
большой опыт работы разработчиков с данными МК;
большое количество доступного ПО и инструментальных средств.
Недостатки:
медленное АЛУ на базе аккумулятора;
большое количество тактов на инструкцию;
наличие холостых командных циклов;
относительно высокое энергопотребление (MCS-251).
Ведущей фирмой производителем МК семейства х51 является Atmel. Также выпуском микроконтроллеров данного семейства занимаются фирмы: Analog Devices, Dallas, Maxim, Infineon (бывший Siemens), ISSI, Oki, Philips, Signal, SST, Temic, Triscend, Texas Instruments, MHS, LG, Winbond, WSI, Silicon Systems и ряд других [1].
Структурная схема МК семейства х51
Рисунок 1 - Структурная схема контроллера
Структурная схема контроллера представлена на рисунке 1 и состоит из следующих основных функциональных узлов: блока управления, арифметико-логического устройства, блока таймеров/счетчиков, блока последовательного интерфейса и прерываний (ПИП), программного счетчика (PC - Program Counter), памяти данных (RAM - Random Access Memory) и памяти программ (EPROM - Erasable Programmable Read Only Memory). Двусторонний обмен осуществляется с помощью внутренней 8-разрядной магистрали данных. По такой схеме построены практически все представители семейства MCS-51. Различные микросхемы этого семейства различаются только добавлением новых узлов (АЦП, ШИМ и т.д.) и регистрами специального назначения (в том числе и количеством портов). Рассмотрим подробнее назначение каждого блока.
Блок управления и синхронизации
Блок управления и синхронизации (Timing and Control) предназначен для выработки синхронизирующих и управляющих сигналов, обеспечивающих координацию совместной работы блоков ОЭВМ (однокристальной ЭВМ) во всех допустимых режимах ее работы. В состав блока управления входят:
устройство формирования временных интервалов,
логика ввода-вывода,
регистр команд,
регистр управления потреблением электроэнергии,
дешифратор команд, логика управления ЭВМ.
Устройство формирования временных интервалов предназначено для формирования и выдачи внутренних синхросигналов фаз, тактов и циклов. Количество машинных циклов определяет продолжительность выполнения команд. Практически все команды ОЭВМ выполняются за один или два машинных цикла, кроме команд умножения и деления, продолжительность выполнения которых составляет четыре машинных цикла. Обозначим частоту задающего генератора через Fг. Тогда длительность машинного цикла равна 12/Fг или составляет 12 периодов сигнала задающего генератора.
Логика ввода-вывода предназначена для приема и выдачи сигналов, обеспечивающих обмен информации с внешними устройствами через порты ввода вывода Р0-Р3.
Регистр команд предназначен для записи и хранения 8-ми разрядного кода операции выполняемой команды.
Дешифратор команд и логики управления преобразуют код операции в микропрограмму выполнения команды.
Регистр управления потреблением (PCON) позволяет останавливать работу микроконтроллера для уменьшения потребления электроэнергии и уменьшения уровня помех от микроконтроллера. Еще большего уменьшения потребления электроэнергии и уменьшения помех можно добиться, остановив задающий генератор микроконтроллера.
Арифметико-логическое устройство (ALU) представляет собой параллельное восьмиразрядное устройство, обеспечивающее выполнение арифметических и логических операций. АЛУ состоит из:
регистров временного хранения TMP1 и TMP2,
ПЗУ констант,
сумматора,
дополнительного регистра (регистра В),
аккумулятора (ACC),
регистра состояния программ (Program Status Word - PSW).
Регистры временного хранения - восьмиразрядные регистры, предназначенные для приема и хранения операндов на время выполнения операций над ними. Эти регистры программно не доступны.
ПЗУ констант обеспечивает выработку корректирующего кода при двоично-десятичном представлении данных, кода маски при битовых операциях и кода констант.
Параллельный восьмиразрядный сумматор представляет собой схему комбинационного типа с последовательным переносом, предназначенную для выполнения арифметических операций сложения, вычитания и логических операций сложения, умножения, неравнозначности и тождественности.
Регистр B - восьмиразрядный регистр, используемый во время операций умножения и деления. Для других инструкций он может рассматриваться как дополнительный сверхоперативный регистр.
Аккумулятор - восьмиразрядный регистр, предназначенный для приема и хранения результата, полученного при выполнении арифметико-логических операций или операций сдвига.
Регистр состояния программы предназначен для хранения информации о состоянии АЛУ при выполнении программы.
Блок последовательного интерфейса и прерываний предназначен для организации ввода-вывода последовательных потоков информации и организации системы прерывания программ. В состав блока входят:
буфер ПИП,
логика управления,
регистр управления,
буфер передатчика,
буфер приемника,
приемопередатчик последовательного порта,
регистр приоритетов прерываний,
регистр разрешения прерываний,
логика обработки флагов прерываний и схема выработки вектора.
Счетчик команд предназначен для формирования текущего 16-разрядного адреса внутренней памяти программ и 8/16-разрядного адреса внешней памяти программ. В состав счетчика команд входят 16-разрядные буфер РС, регистр РС и схема инкремента (увеличения содержимого на 1).
Память данных предназначена для временного хранения информации, используемой в процессе выполнения программы.
Порт P0 является двунаправленным портом ввода-вывода, P1, P2, P3 - квазидвунаправленными портами ввода-вывода. Порты предназначены для обеспечения обмена информацией ОЭВМ с внешними устройствами, образуя 32 линии ввода-вывода.
Память программ предназначена для хранения программ и представляет собой постоянное запоминающее устройство. В разных микросхемах применяются масочные, стираемые ультрафиолетовым излучением или FLASH ПЗУ.
Регистр указателя данных (DPTR) предназначен для хранения 16 - разрядного адреса внешней памяти данных.
Указатель стека (Stack Pointer - SP) представляет собой восьмиразрядный регистр, предназначенный для организации особой области памяти данных (стека), в которой можно временно сохранить любую ячейку памяти.
Семейство MICROCHIP PICmicro микроконтроллеров
Первые микроконтроллеры компании MICROCHIP PIC16C5x появились в конце 80-х годов и благодаря своей высокой производительности и низкой стоимости составили серьёзную конкуренцию производимым в то время 8-разрядным МК.
Первое, что привлекает внимание в PIC-контроллерах (Peripheral Interface Controller) - это простота и эффективность. В основу концепции PIC, единую для всех выпускаемых семейств, была положена RISC-архитектура (Reduced Instruction Set Computer - архитектура с сокращенным набором команд) с системой простых однословных команд, применение встроенной памяти программ и данных и малое энергопотребление.
В основе RISC-архитектуры лежат основополагающие принципы:
любая операция выполняется за один такт;
система команд должно содержать минимальное число инструкций одинаковой длины;
операции обработки данных реализуются только в формате «регистр-регистр»;
результаты должны формироваться со скоростью одно слово за такт.
Система команд базового семейства PIC165x содержит только 33 команды. Как ни странно, и это сыграло свою роль в популяризации PIC-контроллеров. Все команды (кроме команд перехода) выполняются за один машинный цикл (или четыре машинных такта) с перекрытием по времени выборок команд и их исполнения, что позволяет достичь производительности до 5 MIPS при тактовой частоте 20 МГц.
Микроконтроллеры PIC имеют симметричную систему команд, позволяющую выполнять операции с любым регистром, используя любой метод адресации. Правда, разработчики MICROCHIP так и не смогли отказаться от любимой всеми структуры с регистром-аккумулятором, необходимым участником всех операций с двумя операндами. Зато теперь пользователь может сохранять результат операции на выбор, где пожелает, в самом регистре-аккумуляторе или во втором регистре, используемом для операции. В настоящее время MICROCHIP выпускает четыре основных семейства 8-разрядных RISC-микроконтроллеров, совместимых снизу вверх по программному коду.
Большинство PIC-контроллеров выпускаются с однократно программируемой памятью программ OTP (One Time Programmable) с возможностью внутрисхемного программирования или масочным ROM (Read Only Memory). Для целей отладки предлагаются версии с ультрафиолетовым стиранием, надо признать, не очень дешёвые. Полное количество выпускаемых модификаций PIC-контроллеров составляет порядка пятисот наименований. Как не без основания утверждает MICROCHIP, продукция компании перекрывает весь диапазон применений 8-разрядных микроконтроллеров.
Особый акцент MICROCHIP делает на максимально возможное снижение энергопотребления для выпускаемых микроконтроллеров. Поддерживается “спящий” режим работы. Диапазон питающих напряжений PIC-контроллеров составляет 2,0...6,0 В.
В настоящее время готовится к запуску в производство новое пятое семейство PIC-контроллеров PIC18Cxxx. Новые микроконтроллеры будут иметь расширенное RISC-ядро, оптимизированное под использование нового Си-компилятора, адресное пространство программ до 2 Мб, до 4 кб встроенной памяти данных и производительность 10 MIPS.
Достоинства [2]:
хорошо справляются с несложными математическими вычислениями;
развитая периферия;
низкое энергопотребление.
Семейство AVR микроконтроллеров
микроконтроллер синхронизация сигнальный процессор
В отличие от MICROCHIP, компания ATMEL Corp. - один из мировых лидеров в производстве широкого спектра микросхем энергонезависимой памяти, FLASH-микроконтроллеров и микросхем программируемой логики, взяла старт по разработке RISC-микроконтроллеров в середине 90-х годов, используя все свои технические решения, накопленные к этому времени.
Концепция новых скоростных микроконтроллеров была разработана группой разработчиков исследовательского центра ATMEL в Норвегии, инициалы которых затем сформировали марку AVR (Alf Bogen / Vergard Wollan / Risc architecture). Первые микроконтроллеры AVR AT90S1200 появились в середине 1997 г. и быстро снискали расположение потребителей.
AVR-архитектура, на основе которой построены микроконтроллеры семейства AT90S, объединяет мощный гарвардский RISC-процессор с раздельным доступом к памяти программ и данных, 32 регистра общего назначения, каждый из которых может работать как регистр- аккумулятор, и развитую систему команд фиксированной 16-бит длины. Большинство команд выполняются за один машинный такт с одновременным исполнением текущей и выборкой следующей команды, что обеспечивает производительность до 1 MIPS на каждый МГц тактовой частоты.
Гарвардская архитектура AVR реализует полное логическое и физическое разделение не только адресных пространств, но и информационных шин для обращения к памяти программ и к памяти данных. Способы адресации и доступа к ним также различны. Такое построение уже ближе к структуре скоростных цифровых сигнальных процессоров и обеспечивает существенное повышение производительности за счет:
а) одновременной работы центрального процессора, как с памятью программ, так и с памятью данных;
б) расширения до 16 бит разрядной сетки шины данных памяти программ.
32 регистра общего назначения образуют регистровый файл быстрого доступа, где каждый регистр напрямую связан с АЛУ. За один такт из регистрового файла выбираются два операнда, выполняется операция, и результат возвращается в регистровый файл. АЛУ поддерживает арифметические и логические операции с регистрами, между регистром и константой или непосредственно с регистром.
Регистровый файл также доступен как часть памяти данных. 6 из 32-х регистров могут использоваться как три 16-разрядных регистра-указателя для косвенной адресации. Старшие микроконтроллеры семейства AVR имеют в составе АЛУ аппаратный умножитель.
Базовый набор команд AVR содержит 120 инструкций.
Все микроконтроллеры AVR имеют встроенную FLASH ROM с возможностью внутрисхемного программирования через последовательный 4-проводной интерфейс.
Периферия МК AVR включает: таймеры-счётчики, широтно-импульсные модуляторы, поддержку внешних прерываний, аналоговые компараторы, 10-разрядный 8-канальный аналого-цифровой преобразователь (АЦП), параллельные порты (от 3 до 48 линий ввода и вывода), интерфейсы UART (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter - универсальный асинхронный последовательный приемопередатчик) и SPI (Serial Peripheral Interface - синхронный последовательный интерфейс), сторожевой таймер и устройство сброса по включению питания. Все эти качества превращают AVR-микроконтроллеры в мощный инструмент для построения современных, высокопроизводительных и экономичных контроллеров различного назначения.
AVR-микроконтроллеры поддерживают спящий режим и режим микропотребления. В зависимости от модели, AVR-микроконтроллеры работают в диапазоне напряжений 2,7-6 В либо 4-6 В
Достоинства [2]:
высокий показатель быстродействие/энергопотребление;
удобные режимы программирования;
широкая номенклатура;
доступность программно-аппаратных средств поддержки;
высокая нагрузочная способность выходов.
Области применения AVR многогранны [5]. Для семейства "tiny" - это интеллектуальные автомобильные датчики различного назначения, игрушки, игровые приставки, материнские платы персональных компьютеров, контроллеры защиты доступа в мобильных телефонах, зарядные устройства, детекторы дыма и пламени, бытовая техника, разнообразные инфракрасные пульты дистанционного управления. Для семейства "classic" - это модемы различных типов, современные зарядные устройства, изделия класса Smart Cards и устройства чтения для них, спутниковые навигационные системы для определения местоположения автомобилей на трассе, сложная бытовая техника, пульты дистанционного управления, сетевые карты, материнские платы компьютеров, сотовые телефоны нового поколения, а также различные и разнообразные промышленные системы контроля и управления. Для "mega" AVR - это аналоговые и цифровые мобильные телефоны, принтеры и ключевые контроллеры для них, контроллеры аппаратов факсимильной связи и ксероксов, контроллеры современных дисковых накопителей, CD-ROM и т.д.
Семейства микроконтроллеров MOTOROLA
Motorola предлагает широкую номенклатуру МК, охватывающую практически все области применения и включающая в себя около 300 моделей: от простейших дешевых МК до высокопроизводительных 32-разрядных МК с RISC-ядром и мощной периферией.
Важной особенностью микроконтроллеров фирмы Motorola является их высокое качество и надежность.
Семейства 8-разрядных МК фирмы MOTOROLA
Семейство НС05
Семейство НС05 содержит наибольшее количество модификаций МК (около 180).
Областями применения МК семейства HC05 являются самые разнообразные устройства связи, автомобильной и бытовой электроники, промышленного управления, компьютерной периферии. Все МК этого семейства имеют одинаковое 8-разрядное процессорное ядро, основанное на популярной процессорной архитектуре 6800, и отличаются набором периферийных функций.
В состав МК семейства НС05 входят: ПЗУ всех типов, ОЗУ, таймеры, АЦП, широтно-импульсные модуляторы (ШИМ), контроллеры жидкокристаллических индикаторов (ЖКИ) и других дисплеев, последовательные интерфейсы и многие другие устройства. Все представители семейства НС05 имеют версии с пониженным питанием и расширенным температурным диапазоном, и выпускаются в самых разнообразных корпусах.
Семейство НС08
Семейство НС08 является следующим шагом в развитии программы заказных МК фирмы Motorola для массовых приложений и характеризуется повышенной в 5-10 раз производительностью процессорного ядра, совместимого по системе команд с ЦПУ НС05. Семейство НС08 поддерживает дополнительные эффективные команды и методы адресации, а также такие функции, как прямой доступ к памяти, технология нечеткой логики и элементы цифровой обработки сигналов. При этом полностью статическое процессорное ядро оптимизировано для работы с пониженным напряжением питания и позволяет гибко управлять потреблением с помощью встроенного синтезатора тактовой частоты. Семейство НС08 является первым 8-разрядным семейством с определяемой пользователем архитектурой на базе набора стандартных модулей, что значительно ускоряет цикл разработки нового заказного МК.
Набор модулей в настоящее время включает в себя различные типы ПЗУ и ОЗУ, таймеры, последовательные интерфейсы, АЦП, контроллер ЖКИ, контроллер ПДП, силовые и высоковольтные ключи, и т.д.
Первые представители этого семейства появились в 1994 г., в настоящий момент в состав семейства входят около 20 моделей.
Семейство НС11
Семейство МС68НС11 содержит набор из около 40 более универсальных и высокопроизводительных микроконтроллеров, ориентированных как на массовые рынки, так и на среднее и мелкое производство. Процессорное ядро МК этого семейства отличается повышенной производительностью, отличающееся от НС05 более эффективной архитектурой, системой команд, наличием дополнительных методов адресации и возможностью адресовать больший объем внешней памяти. МК семейства НС11 содержат встроенную память различных типов и конфигураций.
Периферийные функции представлены многофункциональными таймерами, АЦП (до 12 каналов и 10 разрядов), встроенным сопроцессором, ускоряющим выполнение умножения и деления на порядок, ШИМ и цифро-аналоговым преобразователем (ЦАП), последовательными интерфейсами, контроллером прямого доступа к памяти (ПДП), синтезатором тактовой частоты и другими функциями. Как и в других семействах, имеется большое разнообразие корпусов, а также версии с пониженным напряжением питания и расширенным температурным диапазоном.
Помимо 8-разрядных МК фирма Motorola также широко представлена на рынке 16- и 32-разрядными МК семейств M68HC16, M683хх, а также RISC-микроконтроллерами семейств MPC50x, MPC8xx,MFC5xxx.
Цифровые сигнальные процессоры (DSP)
Одним из важнейших применений вычислительной техники являются системы управления для генерации и обработки непрерывных потоков информации. Основой данных систем, как правило, являются сигнальные процессоры.
Существовавший подход к использованию и проектированию вычислительных систем на базе компьютеров общего назначения требует дополнительных устройств (плат, модулей) для реализации сложных процессов обработки информации, как в реальном масштабе времени, так и после записи информации в память компьютера. Как правило, такие устройства в последнее время реализуются с использованием DSP (Digital Signal Processor - цифровой сигнальный процессор), которые, обладая мощной вычислительной структурой, позволяют реализовать различные алгоритмы обработки информационных потоков.
Процессоры используются в различных мультифункциональных системах управления (управление двигателями, энергоустановками), в средствах связи, для кодирования и обработки звуковых, а также видео сигналов, в системах активного управления волновыми полями различной природы и т.п.
Сравнительно невысокая цена, а также развитые средства разработки программного обеспечения позволяют легко внедрять подобные системы в различные области информационного обеспечения. Многие фирмы США и Европы предлагают свои DSP-системы, в которых используется от 1 до 8 DSP и от 128 кбайт до 256 Мбайт памяти для данных и программ. Наибольшее распространение получили DSP фирм Analog Device, Texas Instruments, Motorola, NEC, AT&T.
Достоинства [2]:
сравнительно невысокая цена;
развитые средства разработки программного обеспечения;
высокое быстродействие.
Недостатки:
относительная сложность как схемотехнического, так и логико-программного проектирования;
недостаточная гибкость служебной периферии.
Состояние рынка микроконтроллеров
Один из непростых вопросов, который регулярно беспокоит практически любого разработчика - какой микроконтроллер использовать в качестве ядра создаваемой системы? Вопрос выбора контроллера имеет принципиальное значение, поскольку его результат во многом предопределяет не только совокупность возможных технических характеристик будущей системы, но и весь спектр потенциальных проблем, связанных с процессом разработки, производства, реализации и возможных доработок в будущем.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Рисунок 2 - Статистика распространенности МК
Статистика распространенности микроконтроллеров различных семейств за период времени с января 1997 по январь 2002 гг. показана на диаграммах (рисунок 2)
На сегодняшний день наибольшее распространение получили микроконтроллеры следующих архитектур: x51, AVR и PIC.
Лидирующее положение x51 совершенно неудивительно, если учесть широчайшую номенклатуру изделий на базе этого ядра. Кроме того, популярность того или иного изделия определяется не только и не столько его техническими параметрами, сколько совокупностью других факторов - ценовой политикой производителя, наличием и доступностью отладочных средств и т.д.
Если учесть огромный опыт работы с МК на базе ядра х51, низкие цены и библиотеки ПО практически на все случаи жизни, то причины популярности налицо.
По данным исследовательского центра Harbor Research, Inc., полученным в результате анкетирования, значимость факторов (западных), влияющих на выбор семейства микроконтроллеров для новой разработки, представлена на рисунке 3.
Рисунок 3 - Значимость факторов влияющих на выбор МК
Сейчас все большую популярность набирают новые и перспективные AVR микроконтроллеры, но при этом происходит развитие и PIC с х51 микроконтроллеров.
Список использованной литературы
1. Фрунзе А.В. Микроконтроллеры? Это же просто! Т.2. - М.: ИД СКИМЕН, 2002, - 392 с.
2. Мысловский Э., Власов А., Акристиний М. Краткий обзор популярных семейств современных микроконтроллеров // Электронные компоненты. №5. 2002. С. 47-50
3. Архитектура микроконтроллеров MCS-51 // Официальный сайт Сибирского государственного университета телекоммуникаций и информатики. http://www.sibsutis.ru/~mavr/MCS51/MCS_51.htm
4. Ахметов М. 8-разрядные RISC микроконтроллеры // Новости о микросхемах. http://chipnews.gaw.ru/html.cgi/arhiv/99_09/stat_2.htm
5. Кривченко И.В. AVR - микроконтроллеры: очередной этап на пути развития // Компоненты и технологии. №3. 2002. С. 30-34
6. Микроконтроллеры и интегрированные процессоры Motorola // Лаборатория микропроцессорной техники. http://embedded.ifmo.ru/lib/DOC/MCS/MOTOROLA/WWW_Server/intro8.htm
7. Технические решения на базе цифровых сигнальных процессоров компании Motorola // Консультационно-технический центр по микроконтроллерам. http://www.cec-mc.ru/read/art6.shtml
8. Дэвис Генри (перевод Ахметова М., Биленко А.), Стандартный DSP или конфигурируемый микроконтроллер // Новости о микросхемах. http://www.chip-news.ru/archive/chipnews/200102/4.html
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Семейство 16-разрядных микроконтроллеров Motorola 68HC12, их структура и функционирование. Модуль формирования ШИМ-сигналов. Средства отладки и программирования микроконтроллеров 68НС12. Особенности микроконтроллеров семейства MCS-196 фирмы INTEL.
курсовая работа [239,6 K], добавлен 04.01.2015Структурная схема микроконтроллеров семейства MCS-51: отличительные особенности, назначение выводов, блок регистров специальных функций. Карта прямоадресуемых бит. Методы адресации, граф команд пересылки, обмена и загрузки. Ввод и отображение информации.
курсовая работа [135,5 K], добавлен 22.08.2011Адресное пространство микроконтроллеров MSP430F1xx. Байтовая и словная формы инструкций. Система команд MSP микроконтроллеров. Периферийные устройства микроконтроллеров MSP430F1xx. Аналого-цифровой преобразователь ADC12, его технические характеристики.
курсовая работа [278,1 K], добавлен 04.05.2014Общая характеристика и применение микроконтроллеров FUJITSU MB-90 и MCS-196 фирмы Intel. Основные особенности микроконтроллеров серии MCS-96 и MB90385. Внутренняя архитектура процессоров. Система команд, работа с внутренними и внешними устройствами.
курсовая работа [768,0 K], добавлен 01.12.2010Семейство однокристальных микроконтроллеров HCS12. Внутренняя или неявная адресация INH. Команды загрузки и пересылки данных, битовых операций, вызова подпрограмм и перехода в режимы пониженного энергопотребления. Основная блок-схема алгоритма, листинг.
курсовая работа [453,4 K], добавлен 04.06.2014Микроконтроллеры - микросхемы, предназначенные для управления электронными устройствами, их классификация. Структура процессорного ядра микроконтроллеров, основные характеристики, определяющие его производительность. CISC и RISC архитектура процессора.
курсовая работа [43,2 K], добавлен 03.10.2010Рассмотрение структуры и принципов работы таймеров/счетчиков (общего назначения, сторожевого, типов А, В, С, D, Е) микроконтроллеров и аналого-цифрового преобразователя семейства AVR с целью разработки обучающего компьютерного электронного пособия.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 06.03.2010Структурная схема и программная модель микроконтроллеров семейства MCS-51. Особенности и принципы использования регистровой, непосредственной, косвенной, байтовой и битовой адресации данных. Описание формата команд обмена, пересылки, загрузки операндов.
реферат [560,5 K], добавлен 13.12.2010Понятие и виды микроконтроллеров. Особенности программирования микропроцессорных систем, построение систем управления химико-технологическим процессом. Изучение архитектуры микроконтроллера ATmega132 фирмы AVR и построение на его основе платформы Arduino.
курсовая работа [1,9 M], добавлен 13.01.2011Микроконтроллер ATtiny2313/V фирмы Atmel: структура, основные характеристики, возможности. Центральное ядро процессора. Системная перепрограммируемая Flash-память программ. Порты ввода-вывода микроконтроллера. Блок-схема восьмиразрядного таймера/счётчика.
курсовая работа [2,2 M], добавлен 11.01.2011
