Реферат микропроцессоры и микроконтроллеры

06.11.2019 DEFAULT 2 Comments

Средства разработки программного обеспечения AVR-контроллеров. Intel Гарвардская архитектура почти не использовалась до конца х годов, пока производители МК не поняли, что она дает определенные преимущества разработчикам автономных систем управления. Активный низкий. Разработка печатной платы и практическое её применение. Для больших программ и тем более разрядных контроллеров, лучше использовать другие языки, отличающиеся более высоким уровнем. Система команд включает команд - однобайтовых 49 , двухбайтовых 45 и трехбайтовых

По сути, это однокристальный компьютер, способный выполнять простые задачи. Использование одной микросхемы, вместо целого набора, как в случае обычных процессоров, применяемых в персональных компьютерах, значительно снижает размеры, энергопотребление и стоимость устройств, построенных на базе микроконтроллеров. Микроконтроллеры являются основой для построения встраиваемых систем, их можно встретить во многих современных приборах, таких, как телефоны, стиральные машины и т. Первый же патент на однокристальную микро-ЭВМ был выдан в году инженерам М.

Кочрену и Г. Буну, сотрудникам Texas Instruments.

Такие процессоры могут быть объединены с интегральными первичными измерительными преобразователями датчиками. Определим более четко введенные выше понятия: Центральный процессор — поддерживает собственный командный цикл, выполняет программу, хранящуюся в системной памяти, по сбросу системы управление, как правило, передается центральному процессору или одному из ЦП, если их несколько в системе.

Именно они предложили на одном кристалле разместить не только микропроцессор, но и память, устройства ввода-вывода. С появлением однокристальных микро-ЭВМ связывают начало эры компьютерной автоматизации в области управления. В году фирма Intel выпускает микроконтроллер i Чуть позже в этом же году Intel выпускает следующий микроконтроллер: i Удачный набор периферийных устройств, возможность гибкого выбора внешней или внутренней программной памяти и приемлемая цена обеспечили этому микроконтроллеру успех на рынке.

С точки зрения технологии микроконтроллер i являлся для своего времени очень сложным изделием — в кристалле было использовано тыс. На сегодняшний день существует более модификаций микроконтроллеров, совместимых с I, выпускаемых двумя десятками компаний, и большое количество микроконтроллеров других типов.

При проектировании микроконтроллеров приходится соблюдать баланс между размерами и стоимостью с одной стороны и гибкостью и производительностью с. Для разных приложений оптимальное соотношение этих и других параметров может различаться очень сильно. Поэтому гис в картографии огромное количество типов микроконтроллеров, отличающихся архитектурой процессорного модуля, размером и типом встроенной памяти, набором периферийных устройств, типом корпуса и т.

В настоящее время выпускается целый ряд типов МК. Все эти приборы можно условно разделить на три основных класса:. Наиболее распространенным представителем семейства МК являются 8-разрядные приборы, широко используемые в промышленности, бытовой и компьютерной технике.

Они прошли в своем развитии путь от простейших приборов с относительно слаборазвитой периферией до современных многофункциональных контроллеров, обеспечивающих реализацию сложных алгоритмов управления в реальном масштабе времени. Причиной жизнеспособности 8-разрядных МК является использование их для управления реальными объектами, где применяются, в основном, алгоритмы с преобладанием логических операций, скорость обработки которых практически не зависит от разрядности процессора. Росту популярности 8-разрядных МК способствует постоянное расширение номенклатуры изделий, выпускаемых такими известными фирмами, как Motorola, Microchip, Intel, Zilog, Atmel и многими другими.

Современные 8-разрядные МК обладают, как правило, рядом отличительных признаков. Перечислим основные из них:. Таким образом, МК представляет собой законченную систему обработки данных, наращивание возможностей которой с использованием параллельных магистралей адреса и данных реферат микропроцессоры и микроконтроллеры предполагается.

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.

Процессорное ядро включает в себя:. В относительно простых МК модуль обработки прерываний входит в состав процессорного ядра. В более сложных МК он представляет собой отдельный модуль с развитыми реферат микропроцессоры и микроконтроллеры. В состав изменяемого функционального блока могут входить и такие дополнительные модули как компараторы напряжения, реферат микропроцессоры и микроконтроллеры преобразователи АЦП и.

Данный подход позволяет создавать разнообразные по структуре МК в пределах одного семейства. С точки зрения системы команд и способов адресации операндов процессорное ядро современных 8-разрядных МК реализует один из двух принципов построения процессоров:. CISC-процессоры выполняют большой набор команд с развитыми возможностями адресации, давая разработчику возможность выбрать наиболее подходящую команду для выполнения необходимой операции.

В применении к 8-разрядным МК процессор с CISC-архитектурой может иметь однобайтовый, двухбайтовый и трехбайтовый редко четырехбайтовый формат команд. Время выполнения команды может составлять от 1 до 12 циклов. В процессорах с RISC-архитектурой набор исполняемых команд сокращен до минимума. Для реализации более сложных операций приходится комбинировать команды. При этом все команды имеют формат фиксированной длины например, 12, 14 или 16 битвыборка команды из памяти и ее исполнение осуществляется за один цикл такт синхронизации.

В RISC-процессоре условный переход может происходить при определённом значении бита, который находится в любом месте памяти, что значительно упрощает операции с флагами. Для разных приложений оптимальное соотношение этих и других параметров может различаться очень сильно.

Система команд RISC-процессора предполагает возможность равноправного использования всех регистров процессора. Это обеспечивает дополнительную гибкость при выполнении ряда операций. Однако на практике вопрос о производительности более сложен и неоднозначен. С точки зрения организации процессов выборки и исполнения команды в современных 8-разрядных МК применяется одна из двух уже упоминавшихся архитектур МПС: фон-неймановская принстонская или гарвардская. Основное преимущество архитектуры Фон-Неймана — упрощение устройства МПС, так как реализуется обращение только к одной общей памяти.

Кроме того, использование единой области памяти позволяло оперативно перераспределять ресурсы между областями программ и данных, что существенно повышало гибкость МПС с точки зрения разработчика программного обеспечения.

Размещение стека в общей памяти облегчало доступ к его содержимому. Неслучайно поэтому фон-неймановская архитектура стала основной архитектурой универсальных компьютеров, включая персональные реферат микропроцессоры и микроконтроллеры. Гарвардская архитектура почти не использовалась до конца х годов, пока производители МК не поняли, что она дает определенные преимущества разработчикам автономных систем управления.

Дело в том, что, судя по опыту использования МПС для управления различными объектами, для реализации большинства алгоритмов управления реферат микропроцессоры и микроконтроллеры преимущества фон-неймановской архитектуры как гибкость и универсальность не имеют большого значения.

Анализ реальных программ управления показал, что необходимый объем памяти данных МК, используемый для хранения промежуточных результатов, как правило, на порядок меньше требуемого объема памяти программ.

Аtmel, так как для него много всевозможного бесплатного обеспечения, используемого для программирования и демонстрации. Впрочем, нет принципиальной разницы, на каком оборудовании изучаются ОмК, так как сейчас все они часто программируется на языке С.

[TRANSLIT]

Но ресурсы в разных процессорах разные и, в зависимости от модели, что-то может присутствовать, а что-то может быть упущено. После контроллера й серии целесообразно рассматривать AVR-контроллеры, а затем идут atmega и arm как дальнейшее развитие. Достаточно рассмотреть и изучить один процессор — и полученные знания легко распространяются на все остальное. Новые ресурсы и возможности появляются, а принципы остаются всё те же кроме PIC-контроллеров. Встраиваемые embedded микроконтроллеры имеют все ресурсы память, устройства ввода-вывода, и т.

На реферат микропроцессоры и микроконтроллеры контроллер подаются питание и тактовые сигналы. В них процессорное ядро может быть общего плана или разработано специально для данного МК. Основное назначение встраиваемых МК — обеспечить гибкое программируемое управление объектами и связь с внешними устройствами. Они не приспособлены для выполнения комплекса сложных функций. Такие МК содержат большое число вспомогательных устройств, за счёт чего реализуется их реферат микропроцессоры и микроконтроллеры в конкретную систему с использованием минимального числа дополнительных компонентов.

Обобщённая структура такого контроллера приведена на рисунке 8.

Видео сценка контрольная работа в школе23 %
Дипломная работа анализ бухгалтерской отчетности38 %

Сложные встраиваемые МК реализуют дополнительные возможности: встроенный монитор-отладчик программ; внутренние средства программирования памяти микроконтроллеры обработка прерываний от различных источников; аналоговый ввод-вывод; последовательный ввод-вывод синхронный и асинхронный ; параллельный ввод-вывод включая интерфейс с компьютером ; подключение внешней памяти микропроцессорный режим. Типичные значения частоты тактовых сигналов различных МК составляют 10—20 МГц.

Главным фактором, ограничивающим их скорость, является время доступа к памяти. Микроконтроллеры с внешней памятью особенно и разрядные используют только внешнюю память, которая включает в микроконтроллеры как память программ ПЗУ ROMтак и некоторый объём памяти данных ОЗУ RAMтребуемый для конкретного применения.

Структура МК с внешней памятью приведена на рисунке 9. Intel Это микропроцессор используемый в компьютерах IBMPCинтегрированный на общем кристалле с дополнительными отчет по производственной практике ип менеджмент организации, реализующими ряд стандартных функций прерывания и прямой доступ к памяти DMA.

Здесь в одном корпусе объединены устройства, необходимые для реализации систем, в которых могут использоваться функциональные возможности и ПО микропроцессора Микроконтроллеры с внешней памятью предназначены для применений, требующих большого объёма памяти данных ОЗУ и небольшого количества устройств портов ввода-вывода. Для них наиболее подходят приложения, в которых критическим ресурсом является память, а не число логических входов—выходов общего назначения, тогда как для встраиваемых МК характерна обратная ситуация.

Типичный пример МК с внешней памятью — контроллер жёсткого диска HDD с буферной кэш-памятью, который обеспечивает промежуточное хранение и распределение больших объёмов данных обычно, мегабайты. Внешняя память даёт возможность такому МК работать с более высокой скоростью, чем встраиваемый МК. Цифровые сигнальные процессоры DSP предназначены для получения микроконтроллеры данных от аналоговой системы и формирования соответствующего отклика.

В них АЛУ работает с очень высокой скоростью, что позволяет осуществлять обработку данных в реальном масштабе времени в темпе поступления входных данных. Пример — активный шумоподавляющий микрофон, когда второй микрофон обеспечивает сигнал окружающего шума, который вычитается из сигнала первого микрофона. Так реферат микропроцессоры шум и остаётся только голос. Цифровым сигнальным процессорам присущи особенности встраиваемых МК и контроллеров с внешней памятью.

Они не предназначены для микроконтроллеры применения, а входят в состав систем и предназначены для управления внешним оборудованием.

Например, наличие аналогового ввода—вывода и встроенного устройства цифровой обработки в БИС КМВЕ1 позволяет использовать её для построения фильтров в том числе перестраиваемыхв синтезаторах и анализаторах речи, в анализаторах спектра, для генераторов сигналов различной формы и т.

Наиболее доведённой до практического применения являлась серия Наличие аналогового ввода-вывода и встроенного устройства цифровой обработки в БИС КМВЕ1 позволяет использовать её для реферат микропроцессоры фильтров в том числе перестраиваемыхв синтезаторах и анализаторах речи, в анализаторах спектра, для генераторов сигналов различной формы и т.

Характеристики отечественных микроконтроллеров приведены в таблице Б. Основной причиной качественно нового этапа в развитии автономных средств вычислительной техники послужили успехи электронной промышленности в увеличении разрешающей способности формирования элементов на полупроводниковом кристалле.

Целесообразность применения однокристальных МП-устройств определяется эффективностью при их включении в проект. ОмК— это устройства переработки информации, ориентированные на работу с некоторой искусственной реферат микропроцессоры. Большое число портов — их особенность. 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.

Гарвардская архитектура выполняет команды за меньшее число тактов, чем предыдущая — здесь больше возможностей для реализации параллельных операций. Многообразие современных ОмК чрезвычайно велико, и часто реферат микропроцессоры и микроконтроллеры делят на виды: встраиваемые 8-разрядные; и разрядные; цифровые сигнальные процессоры. Мирский Г.

Шилейко А. В мае фирмой Altera была выпущена, по технологии 28 нм, самая большая в мире микросхема, состоящая из 3,9 млрд транзисторов. Имеется линейка Max и линейка малобюджетных Cyclone. Max выпускается в нескольких модификациях. Низкая цена для больших партий. В TQFP с шагом 0. Max V, года, нм, блоков, до или MHz, в зависимости от кол-ва блоков.

Cyclone выпускаются в пяти поколениях, I -- V.

Реферат микропроцессоры и микроконтроллеры 1175

Первое поколение было выпущено ещё в году, по нм технологии. Последнее, пятое, совсем свежее, года, 28 нм технология.

Соответственно реферат микропроцессоры и микроконтроллеры потреблением и, наверное, быстродействием. Но все пять поколений остаются актуальными по сей день и на сайте отмечены рекомендуемыми для новых разработок. Analog Devices, Inc.

Торговля акциями Analog Devices осуществляется на Нью-Йоркской фондовой бирже. В организовано первичное публичное предложение акций и Analog Devices стала реферат микропроцессоры и микроконтроллеры компанией. Штаб-квартира компании находится в Норвуде, штат Массачусетс. Кроме того, несколько офисов компании размещено в других частях Соединенных Штатов.

Фабрики компании расположены в США и Ирландии. Микроконтроллер ADMC разработан для управления асинхронными двигателями, синхронными двигателями с постоянными магнитами, бесколлекторными машинами постоянного тока, вентильно-индукторными SRD двигателями и предназначен для применения в электроприводах бытовой техники бездатчиковое управление двигателями, применяемыми в стиральных машинах, компрессорах холодильников, кондиционерах, вентиляторах, насосах и недорогих регулируемых промышленных электроприводах.

Texas Instruments - От остальных микроконтроллеров отличаются тем, что не содержат команд для загрузки регистров, и команд для выполнения операций над аргументами в регистрах. Из особенностей можно выделить очень низкое по сравнению с другими микроконтроллерами потребление энергии, имеют 5 режимов энергосбережения. Непосредственно для разработчика, из вкусностей стоит отметить библиотеку математики с плавающей точкой.

Реферат микропроцессоры и микроконтроллеры 3485

Библиотека FPP подключается к рабочей программе, занимая в программной памяти 1 килобайт. Библиотека работает с числами в диапазоне от При помощи нее можно выполнять операции сложения, вычитания, умножения, деления, вычисления квадратного корня, вычисления тригонометрических функций и операции реферат микропроцессоры и микроконтроллеры чисел. В состав библиотеки входят конвертеры, преобразующие числа в формат float и обратно. Разработчик получает возможность производить сложные вычисления с большой точностью.

Texas Instruments производит широкий круг цифровых сигнальных процессоров и набор инструментов под названием eXpressDSP, использующийся для разработки приложений для этих микросхем. MSP -- наиболее удачный опыт TI в сфере микроконтроллеров общего применения. Уже более 10 лет эта линейка является безусловным лидером в сегменте микропотребляющих микроконтроллеров общего применения. TMS -- неудачная попытка сделать линейку однокристальных микроконтроллеров на базе архитектуры ARM7.

В году продукты сняты с производства в связи с покупкой компании Контрольная работа демоверсия Micro и ставкой на её линейку ARM микроконтроллеров Stellaris. Stellaris -- новая попытка утвердиться на рынке битных микроконтроллеров общего применения разработки купленной компании Luminary Micro. Рассчитаны на экономичную реализацию функций обеспечения безопасности.

Рассчитаны на выполнение требований к производительности и безопасности, предъявляемых микропроцессоры транспорте -- на железных дорогах, в аэрокосмических и автомобильных системах. Рассчитаны на обеспечение самых высоких уровней производительности и безопасности для устройств промышленной автоматизации, медицинских приборов, сервоприводов и сетевых приложений. Языки программирования микроконтроллеров по своей структуре мало отличаются от классических языков для компьютеров.

Этот принцип исполнения называется последовательной передачей управления. Данные, с которыми работает программа, могут включать переменные - именованные области памяти, в которых сохраняются значения с целью дальнейшего реферат в программе. Фон-неймановская архитектура - не единственный вариант построения ЭВМ, есть и другие, которые не соответствуют указанным принципам например, потоковые машины.

Однако подавляющее большинство современных компьютеров основано именно на этих принципах, включая и сложные многопроцессорные комплексы, которые можно рассматривать как объединение фон-неймановских машин. Конечно же, за более чем полувековую историю ЭВМ классическая архитектура прошла длинный путь развития. В общем смысле под архитектурой процессора микроконтроллеры его программная модель, то есть программно-видимые свойства.

Под микроархитектурой понимается внутренняя реализация этой программной модели. Для одной и той же архитектуры разными фирмами и в разных поколениях применяются существенно различные микроархитектурные реализации, при этом, естественно, стремятся к максимальному повышению производительности скорости исполнения программ. Эти процессоры обычно имеют набор однородных регистров универсального назначения, причем их число может быть большим.

Система команд отличается относительной простотой, коды инструкций микроконтроллеры четкую структуру, как правило, с фиксированной длиной. В результате аппаратная реализация такой архитектуры позволяет с небольшими затратами декодировать и выполнять эти инструкции за минимальное в пределе 1 число тактов синхронизации.

Определенные преимущества дает и унификация регистров. Состав и назначение их регистров существенно неоднородны, широкий набор команд усложняет декодирование инструкций, на что расходуются аппаратные ресурсы. Возрастает число тактов, необходимое для выполнения инструкций.

[TRANSLIT]

Процессоры х86 имеют самую сложную в мире систему команд. Хорошо ли это, вопрос спорный, но груз совместимости с программным обеспечением для IBM PC, имеющим уже летнюю историю, не позволяет расставаться с этим "наследием тяжелого прошлого". Различают следующие способы организации вычислительного процесса:.

Программирование микроконтроллеров

На Рис. Внешний интерфейс представлен 8-разрядной двунаправленной шиной данных D[], разрядной шиной адреса A[] и группой линий управления.

Виды микропроцессоров

D[] - двунаправленная шина данных служит для приема и выдачи данных, приема команды, приема вектора прерывания, выдачи дополнительной управляющей информации слово PSW.

WR - запись - выходной сигнал, определяющий направление передачи информации по шине данных от процессора микроконтроллеры памяти или ВУ. RD - чтение - выходной сигнал, определяющий направление передачи информации по шине данных от памяти или ВУ к процессору. HLDA реферат выходной сигнал, подтверждающий режим прямого доступа в память подтверждение захвата. В основе работы МП лежит командный цикл - действия по выбору из памяти и выполнению одной команды.

В зависимости от типа и формата реферат микропроцессоры и микроконтроллеры, способов адресации микропроцессоры числа операндов командный цикл может включать в себя различное число обращений к памяти и ВУ и следовательно - иметь различную длительность. Любой командный цикл КЦ начинается с извлечения из памяти первого байта команды по адресу, хранящемуся в PC, что команды i имеют длину 1, 2 или 3 байта, причем в первом байте содержится информация о длине команды.

В случае 2- или 3-байтовой команды реализуются дополнительные обращения к памяти по соседним большим адресам. После считывания команды начинается ее выполнение, причем история города кстово реферат процессе выполнения реферат микропроцессоры и микроконтроллеры потребоваться еще одно или несколько обращений к памяти или ВУ чтение операнда, запись результата.

Для реализации команды i может потребоваться от 1 до 5 обращений к памяти ВУ. Командный реферат микропроцессоры и микроконтроллеры представляет собой последовательность машинных циклов МЦпричем КЦ i может содержать от 1 до 5 МЦ, которые принято обозначать M1, M2.

МЦ обязательно включает в себя действия по передаче байта информации. Поэтому длительность МЦ может быть различной - за счет различного числа содержащихся в них машинных тактов T1, T2, Машинный такт такт образует пара сигналов тактового генератора Ф1, Ф2, поэтому длительность такта постоянна - период тактового генератора за исключением такта Tw - см. Каждому такту соответствует определенное состояние управляющего автомата. Любой МЦ i обязательно содержит такты T 1T 2T 3предназначенные для передачи байта по интерфейсу.

МЦ микропроцессора i предусматривает возможность обмена как в синхронномтак и в асинхронном режиме. Если в составе МПС использованы только "быстрые" устройства, то есть такие, которые могут работать с тактовой частотой МП, то передача информации в МЦ осуществляется в синхронном режиме. Классификация и структура микроконтроллеров Микроконтроллеры - микросхемы, предназначенные для управления электронными устройствами, их классификация.

Структура процессорного ядра микроконтроллеров, основные характеристики, определяющие его производительность. Архитектура микроконтроллеров. Техника микропроцессорных систем в электросвязи. Исследования микроконтроллеров. Микроконтроллеры MSP Шестнадцатиразрядные микроконтроллеры серии фирмы Intel.

Их сравнение по возможностям и быстродействию с современными микроконтроллерами серии MB90 фирмы Fujitsu. Разъяснение характеристик микроконтроллеров и принципов их действия. Структура и использование микроконтроллеров.