RISC архитектуралы микроконтроллерлер

Пән: Автоматтандыру, Техника
Жұмыс түрі: Курстық жұмыс
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 21 бет
Таңдаулыға:

ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ

МИНИСТРЛІГІ

М. ӘУЕЗОВ атындағы ОҢТҮСТІК ҚАЗАҚСТАН МЕМЛЕКЕТТІК УНИВЕРСИТЕТІ

Автоматтандыру, ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЯ және

БАСҚАРУ кафедрасы

КУРСТЫҚ ЖҰМЫС

пәні «Цифрлық құрылғылар және микропроцессорлар»

мамандығы: Радиотехника, электроника және телекоммуникациялар

тақырыбы: RISC архитектуралы микроконтроллерлер

Жұмыс

Бағасы

Бағасына қорғалды

«___» 2015_ж.

Комиссия

қолы, аты - жөні

Норма бақылау:

қолы, аты - жөні

Орындаған

Студент

Тобы -

қолы, аты - жөні,

Жетекші

қолы, аты - жөні,

Шымкент 2015 ж.

Ф. 7. 05-04

М. О. Әуезов атындағы Оңтүстік Қазақстан мемлекеттік университеті

Автоматтандыру, ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЯ және

БАСҚАРУ кафедрасы

«Бекітемін»

Кафедра меңгерушісі

Исмаилов С. Ө. т. ғ. к., доцент

2015ж.

«Цифрлық құрылғылар және микропроцессорлар»

пәні бойынша курстық жұмыс

ТАПСЫРМА № 14

Студент тобы

Жұмыс тақырыбы: RISC архитектуралы микроконтроллерлер

Бастапқы мәліметтер жоқ

№

Курстық жұмыстың мазмұны

Орындау мерзімі

Салыстырмалы көлемі (парақ саны)

№: 1

Курстық жұмыстың мазмұны: Кіріспе

Орындау мерзімі: 2 апта

Салыстырмалы көлемі (парақ саны): 1-2

№: 2

Курстық жұмыстың мазмұны: RISC микроконтроллерлердің түсінігі

Орындау мерзімі: 5 апта

Салыстырмалы көлемі (парақ саны): 1-2

№: 3

Курстық жұмыстың мазмұны: PIC - контроллерлер

Орындау мерзімі: 7 апта

Салыстырмалы көлемі (парақ саны): 3-4

№: 4

Курстық жұмыстың мазмұны: Біркристалды AVR - микроконтроллерлер

Орындау мерзімі: 8 апта

Салыстырмалы көлемі (парақ саны): 8-9

№

Графикалық бөлімнің мазмұны

Орындау мерзімі

Парақ саны

Формат

№:

Графикалық бөлімнің мазмұны:

Орындау мерзімі:

Парақ саны:

Формат:

Әдебиет:

1. Б. С. Есмағамбетов. «Цифрлық құрылғылар және микропроцессорлар» пәні бойынша әдістемелік нұсқау

2. Есмағамбетов Б. С. Цифрлық құрылғылары және микропроцессорлар. Оқу құралы. Шымкент: «Нұрлы бейне» баспасы, 2010, 184с

3. Есмағамбетов Б. С. Басқару жүйелердргі микропро-цессорлық кешендер. Оқу құралы. Шымкент: «Әлем баспасы», 2013, 236с

Тапсырманың берілген күні , жұмысты қорғалған күні

Жұмыстың жетекшісі:

(аты - жөні, қолы)

Тапсырманы орындауға қабылдаған

(күні, студенттің қолы)

Ф. 7. 04-06

Қазақстан республикасы білім және ғылым министрлігі

М. О. Әуезов атындағы Оңтүстік Қазақстан мемлекеттік университеті

«Ақпараттық технологиялар және энергетика» жоғары мектебі

«Автоматтандыру, телекоммуникация және басқару» кафедрасы

«Бекітемін»

Кафедра меңгерушісі

Исмаилов С. Ө. т. ғ. к., доцент

«»2015ж.

Курстық жұмыс қорғау

Хаттамасы № 14

пәні: «Цифрлық құрылғылар және микропроцессорлар»

студент тобы -

(аты - жөні)

Курстық жұмыс тақырыбы RISC архитектуралы микроконтроллерлер

Қорғау кезінде келесі сұрақтарға жауап алынды:

Курстық жұмысты орындау кезінде алынған балл (60 мүмкіндіктен) , қорғау бағаланды (40 мүмкіндіктен ) балл.

Сомалық баллы

Жұмыстың бағасы

Курстық жұмыстың жетекшісі

Комиссия мүшелері

Қорғау күні 2015ж.

Аннотация

Соңғы кезде өндірістік технологиялық процестерінде қолданылатын машиналар мен жабдықтардың көбісінде басқару әрекеттері цифрлық аппаратурамен жүзеге асады. Басқаруды бір мақсатқа бағытталған ақпараттың өзгеруі деп қарастырғанда, мұндай аппаратура микропроцессордың ақпарат өңдейтін мүмкіндігін пайдаланады. Осы тұрғыдан қарағанда, курстық жұмысында қарастырылған мәселелер RISC архитектуралы микроконтроллерлермен танысуға жол ашады.

Курстық жұмысында RISC біркристалды микроконтроллерлер архитектурасы, PIC микроконтроллерлер және AVR микроконтроллерлелдің архитектурасымен сипаттамалары қарастырылған.

Көлемі 26 бет, 3 сурет, 6 кесте, 7 әдебиет қолданылған.

Мазмұны

Нормативтік сілтемелер 6

Пайданылатын қысқартулар мен белгілер 7

Кіріспе 8

1. RISC микроконтроллерлердің түсінігі 9

2. PIC - контроллерлер 9

3. Біркристалды AVR - микроконтроллерлер 16

Пайдаланылған әдебиеттері 26

Нормативті сілтемелер

Белгілер

Атауы

Белгілер: ВСН 205-84

Атауы: Технологиялық процестерді автоматтындыру жүйесінің электр құрылғыларының жобалау бойынша нұсқаулық

Белгілер: ГОСТ 2. 708-81

Атауы: Сандық және есептік техниканың электр схемаларын орындау ережесі

Белгілер: ГОСТ 2. 755-87

Атауы: Сызбадағы шартты графикалық белгілер. коммутациялық және байланыс желілер.

Белгілер: ГОСТ 2. 754-72

Атауы: Шартты шрафикалық электр құрылғылары және жоспардағы сымдар.

Белгілер: ГОСТ 2. 601-95

Атауы: Эксплуатациялық құжаттар (ЕСКД)

Белгілер: ФС ОҚМУ 4. 6-002-2004 СМК

Атауы: Оқу құжаттарын рәсімдеу ережелері. Графикалық құдаттарға қойылатын жалпы талаптар.

Белгілер: СНиП 3. 05. 07-85

Атауы: Автоматтандыру жүйесі.

Белгілер: ПТҚ

Атауы: Тұтынушылардың электр құрылғыларын техникалық пайдалану ережесі.

Белгілер: ТҚЕ

Атауы: Тұтынушылардың электр құрылғыларын пайдалану кезінде техникалық қауіпсіздік ережелері

Белгілер: ВСН-329-78

Атауы: Бақылау аспаптарының және автоматтаедыру құралдарын монтаждау мен жөндеу кезінде техникалық қауіпсіздігі бойынша нұсқаулық

Қолданылған қысқартулар мен белгілер

МП - микропроцессор

ЭЕМ - электронды есептеу машина

ТЕСҚ - тұрақты есте сақтағыш құрылғы

ОЕСҚ - оперативті есте сақтағыш құрылғы

АЦТ - аналогты -цифрлық түрлендіргіш

БМК - біркристалды микроконтроллер

НАА - номерді автоматты анықтағыш

ЕИМ - ендік-импульстік модуляция

Кіріспе

Тақырыбының өзектілігі .

Курстық жұмыстың өзектілігі тақырыб бойынша қарастылылған мателиалдардың микропроцессорлық техникада пайдалуымен анықталады.

Курстық жұмыстың мақсаттары мен міндеттері микропроцессорлық техникадағы пайдаланатын құрылғыларды қолдану принциптеріне негізделеді.

Практикалық қажеттілігі.

Курстық жұмыстың практикалық қажеттілігі қарастырылған принциетері, құрылымдық схемалары, сипаттамалары әр-түрлі цифрлық техникада қолдану мұмкіндіктерімен анықталады.

Курстық жұмыстың мазмұны тапсырманың және әдістемелік нұсқаудың талаптарына сәйкеседі [1] .

1 RISC микроконтроллерлердің түсінігі

Қарастырылған CISC-контроллерлер дамыған командалар жүйесімен сипатталады, мысалы, i80x51 сериялы микроконтроллерлер 111 командаға ие. Бағдарламаларды талдау 80% жағдайда тек 20% командалар қолданылатынын көрсетеді. Кристалда орындалған командалар дешифраторы толық қолданылмайды, және кристалл ауданының 70% қамтиды. Сондықтан БМК-ны әзірлеушілерге командалар санын азайту, оларға бірыңғай формат беру және кристалл ауданын кішірейту, яғни RISC (Redused Instruction Set Computing) архитектураны қолдану идеясы туындады [2] .

RISC -орындалған контроллерлер ерекшелігі - барлық командалар бір-үш тактте орындалады, ал CISC-контроллерлерде әрқайсысы бірнеше такттен тұратын (мысалы, i80x51 үшін - 12 такт) бір-үш машиналық циклда орындалады. Сондықтан RISC - контроллерлер бірнеше есе жоғарғы жылдамдыққа ие. Бірақ CISC-контроллерлердің командалар жүйесінің толығы кейбір жағдайларда бағдарламаның бөлек фрагментінде орындалу уақытты үнемдейді және бағдарламаның жадын үнемдеуге мүмкіндік береді.

2 PIC - контроллерлер

RISC - процессорлардың уәкілі MicroChip фирмасының өнімі PIC (Periferial Interfase Controller, перифериялық интерфейс контроллері) контроллерлер болып табылады [2] . PIC - контроллерлер көлікті және электрлі қозғалтқыштарды жоғары жылдамдық басқару жүйелерде, тұрмыстық электроника құралдарында, «АОН» (НАА - номерді автоматты анықтағыш) бар телефон жалғауларында (приставкаларда), телефон желілері арқылы хабар берілетін қорғау жүйелерінде, мини-АТС-терде қолданылады [3, 4] . Бөлек ҮИС-лар ТЕСҚ разрядтылығымен ерекшеленеді: PIC16Cxx сериясында 12- 14 бит, PIC17Cxx сериясында 16 бит. Командалардың қысқартылған санына (33-тен 35-ке дейін) байланысты барлық командалар жадта бір сөзді орын алады. Таралу командасынан басқа, әр команданың орындалу уақыты 4 тактке тең, яғни бір машиналық цикл (20МГц тактілік жиілікте 200нс) . Стек аппаратты түрде жүзеге асады және 2, 8 немесе 16 ұяшық тереңдігіне ие. PIC - контроллерлердің барлығында үзулер жүйесі бар. PIC - контроллерлерде жад құрамын рұхсатсыз көшіруді тоқтататын ТЕСҚ қорғайтын бит бар.

Әр түрлі PIC - контроллерлердің негізгі мінездемелері 1. кестеде келтірілген. PIC16Cxx үлкен интегралды схемасы сыйымдылығы 0, 5-тен 4 кило сөзге дейінгі кірістірілген ТЕСҚ және сыйымдылығы 32 - 256 байтқа тең ОЕСҚ ие. Контроллерлердің көбірегі бір рет бағдарламаланатын ТЕСҚ ие, бірақ кейбір контроллерлер ультракүлгін өшіруі бар ТЕСҚ қамтиды, ал 16C84 PIC электрлі өшіруі бар ТЕСҚ негізінде бағдарлама жадын және берілгендер жадын қамтиды. Сонымен қатар, контроллерлерде бірден үшке дейін таймер, кірістірілген тастау жүйесі, қорғаушы таймер, ішкі тактілік генератор бар. Порттар разрядтарының саны - 12 - 33. Порттың әр разрядын кіріске және шығысқа бағдарламалауға болады. PIC16C71 және PIC16C74 контроллерлері кіріс аналогты мультиплексоры бар ішкі 8 разрядты АСТ (АЦП-орысша) ие.

PIC17Cxx контроллерлері 8 разрядты кірістірілген аппаратты көбейткішке, екі ЕИМ (ендік-импульстік модуляция; орысша ШИМ-широтно-импульсная модуляция) шығысына, екі ашық коллекторлы шығысқа, төрт таймер/есептегішке, 11 үзулер көзіне ие. Бұларда сыртқы ТЕСҚ бағдарламаны орындау мүмкіндігі бар.

PIC1400 контроллерлерінде генератор таңдауын бағдарламалауға болады, яғні 4 МГц кірістірілген резонатор немесе сыртқы кварцті немесе керамикалық резонатор. Оған қосымша, екі шығыс арқылы схема ішілік бағдарламалауы кірістірілген RC - генераторы бар қорғаушы таймер.

PIC1400 процессоры 8 арнаға арналған интегралды АСТ қамтиды, оның ішінде екеуінің кернеудің аралығы бағдарламалық түрде берілуі мүмкін. АСТ түрлену уақыты 4 МГц тактілік жиілікте және 16 бит разрядтылықта 16 мс тең болады. Бұл контроллер сонымен қатар 4-разрядты САТ, кірістірілген температура сезгішін және қорек көзінің төмен кернеуінің кірістірілген детекторын қамтиды [5, 6] .

Кесте 1. PIC - процессорларының негізгі техникалық мінездемелері.

PIC

типі

Техникалық мінездемелері

Тактілік жиілік МГц

Бағдарлама жады, бит

Берілгендер жады, байт

Берілгендердің EEPROM -жады, байт

Стек тереңдігі

Таймер 0 (8+8 бит)

Таймер 1 (16 бит)

Таймер 2 (8 бит)

ЕИМ шығыстар саны

Тізбекті порт/интерфейс

АСТ арналарының саны

Үзүлерге сүраныстары-ның саны

Кріс/шығыс разрядтарының саны

ҮИС контакттарының саны

ЕPROM

EEPROM

PICтипі: 1

Техникалық мінездемелері: 2

PICтипі: 16C54

Техникалық мінездемелері: 16

512x12

PICтипі: 16C55

Техникалық мінездемелері: 16

512x12

PICтипі: 16C56

Техникалық мінездемелері: 16

1024x12

PICтипі: 16C57

Техникалық мінездемелері: 16

2048x12

PICтипі: 16C58

Техникалық мінездемелері: 16

2048x12

PICтипі: 16C61

Техникалық мінездемелері: 20

1024x14

PICтипі: 16C62

Техникалық мінездемелері: 20

2048x14

128

SPI/I2C,

SCI/UART

PICтипі: 16C620

Техникалық мінездемелері: 20

512x14

PICтипі: 16C621

Техникалық мінездемелері: 20

1024x14

PICтипі: 16C622

Техникалық мінездемелері: 20

2048x14

128

PICтипі: 16C63

Техникалық мінездемелері: 20

4096x14

192

SPI/I2C,

SCI/UART

PICтипі: 16C64

Техникалық мінездемелері: 25

2048x14

128

SPI/I2C,

SCI/UART

PICтипі: 16C65

Техникалық мінездемелері: 20

4096x14

192

SPI/I2C,

SCI/UART

PICтипі: 16C710

Техникалық мінездемелері: 20

1512x14

PICтипі: 16C71

Техникалық мінездемелері: 16

1024x14

PICтипі: 16C711

Техникалық мінездемелері: 20

1024x14

PICтипі: 16C72

Техникалық мінездемелері: 20

2048x14

128

SPI/I2C,

SCI/UART

PICтипі: 16C73

Техникалық мінездемелері: 20

4096x14

192

SPI/I2C,

SCI/UART

PICтипі: 16C74

Техникалық мінездемелері: 20

4096x14

192

SPI/I2C,

SCI/UART

PICтипі: 16C83

Техникалық мінездемелері: 10

512x14

64x8

36x8

PICтипі: 16C84

Техникалық мінездемелері: 10

1024x14

64x8

36x8

PICтипі: 16C84A

Техникалық мінездемелері: 10

1024x14

64x8

36x8

PICтипі: 1400

Техникалық мінездемелері: 20

4096x14

192

SPI/I2C

PICтипі: 17C42

Техникалық мінездемелері: 25

2048x16

232

SCI/UART

PICтипі: 17C43

Техникалық мінездемелері: 25

4096x16

454

SCI/UART

PICтипі: 17C44

Техникалық мінездемелері: 25

8192x16

454

SCI/UART

Сурет 1. PIC16C71 контроллерінің құрылымдық схемасы.

PIC - контроллерлерінің архитектурасы. PIC - контроллерлерінің архитектурасын PIC16C71 ҮИС (сурет 1) мысалында қарастырамыз. Архитектураның негізі - шиналардың және берілгендерге және командаларға арналған жад облыстарының бөлегі болып табылады. Берілгендер шинасы және ОЕСҚ ұяшығы - 8 - разрядты, ал командалар шинасы және ТЕСҚ бағдарламалық жад - 14 - разрядты; 14 - разрядты команда бір цикл бойынша таңдалады. Екі сатылы конвейер бір уақыттығы команданың таңдауды және орындалуын қамтамасыз етеді. Командалар жүйесі 35 команданы қамтиды. Барлық командалар бір циклда орындалады, ал өту командалар-екі циклда орындалады.

Контроллерлердің құрылымдық схемасы қамтиды:

Сегіз деңгейлі аппаратты стекті (STACK) ;
13 - разрядты бағдарламалық есептегішті (PC) ;
8 - разрядты арифметикалық логикалық құрылғыны (ALU) ;
8 - разрядтан тұратын 36 жалпы міндет регистрі бар ОЕСҚ-ны (Block REG) ;
15 арнайы функциялар SFR регистрін (1 суретте жанама адрестелу регистрі (WREG), статус регистрі (SREG), опциялар регистрі (OtpREG), ТЕСҚ конфигурациялар регистрі (CREG) көрсетілген) .
8 - разрядты таймер/есептегішті (Т/Е) ;
Төрт кірісті АСТ (ADC) модулін;
13 кіріс/шығыс арналарын (4- разрядты РА порт, 8- разрядты РВ порт, RTCC арнасы) ;
Қүзетушы таймерді (watchdog, WDT)
Сыртқы RTCC сигналын және қүзетушы таймер сигналын қалыптастырушыны (Form) ;
Басқару және ішкі генератормен синхрондау жүйесін (Synhr. Control System) .

Кесте 2. PIC16C71 шығыстарының міндеті

Шығыс номері

Белгіленуі

Функционалдық міндеті

Шығыс номері: 1

Белгіленуі: 2

Функционалдық міндеті: 3

Шығыс номері: 1

Белгіленуі: RA2/AIN2

Функционалдық міндеті: Екі бағытты кіріс/шығыс арнасы. 2 арнаның аналогты кірісі. Сандық кіріс ретінде ТТЛ деңгейіне ие

Шығыс номері: 2

Белгіленуі: RA3/AIN3/Vref

Функционалдық міндеті: Екі бағытты кіріс/шығыс арнасы. 3 арнаның аналогты кіріс.

Шығыс номері: 3

Белгіленуі: RA4/RTCC

Функционалдық міндеті: Шмитт триггері арқылы кіріс. Ашық «стокпен» кіріс/шығыс арнасы немесе RTCC таймер-есептегішке арналған жиілік кірісі

Шығыс номері: 4

Белгіленуі: /MCLR/Vpp

Функционалдық міндеті: Контроллерге тастау сигналы. Активті төмен деңгей. Шмитт триггері арқылы кіріс.

Шығыс номері: 5

Белгіленуі: Vss

Функционалдық міндеті: Жалпы шығыс (0 B)

Шығыс номері: 6

Белгіленуі: RB0/INT

Функционалдық міндеті: Екі бағытты кіріс/шығыс арнасы немесе үзудің сыртқы кірісі

Шығыс номері: 7

Белгіленуі: RB1

Функционалдық міндеті: Екі бағытты кіріс/шығыс арнасы

Шығыс номері: 8

Белгіленуі: RB2

Функционалдық міндеті: Екі бағытты кіріс/шығыс арнасы

Шығыс номері: 9

Белгіленуі: RB3

Функционалдық міндеті: Екі бағытты кіріс/шығыс арнасы

Шығыс номері: 10

Белгіленуі: RB4

Функционалдық міндеті: -"-

Шығыс номері: 11

Белгіленуі: RB5

Функционалдық міндеті: -"-

Шығыс номері: 12

Белгіленуі: RB6

Функционалдық міндеті: -"-

Шығыс номері: 13

Белгіленуі: RB7

Функционалдық міндеті: -"-

Шығыс номері: 14

Белгіленуі: Vdd

Функционалдық міндеті: Қорек көзінің кернеуі

Шығыс номері: 15

Белгіленуі: OSC2/CLKOUT

Функционалдық міндеті: RC-генераторынан басқа (RC-генераторы режимінде тактілік жиіліктің шығысы) барлық режимдерде кварцті резонатордың қосылуының кірісі

Шығыс номері: 16

Белгіленуі: OSC1/CLKIN

Функционалдық міндеті: RC-тізбектері (сыртқы тактілік жиіліктің кірісі), кварцті резонатордың қосылу кірісі

Шығыс номері: 17

Белгіленуі: RA0/AIN0

Функционалдық міндеті: Екі бағытты кіріс/шығыс арнасы. 0 арнаның аналогты кірісі.

Шығыс номері: 18

Белгіленуі: RA1/AIN1

Функционалдық міндеті: Екі бағытты кіріс/шығыс арнасы. ТТЛ деңгейі. 1 арнаның аналогты кірісі.

ҮИС шығыстарынң міндеттері 2 кестеде, ал шекті электрлі параметрлер 3 кестеде келтірілген.

Кесте 3. Электрлі параметрлердің шекті мәндері

Параметр

Шекті мәні

Параметр: 1

Шекті мәні: 2

Параметр: Жұмысшы температуралар аралығы

Шекті мәні: -55…+125 ºC

Параметр: Сақтау температурасы

Шекті мәні: -65…+150 ºC

Параметр: Udd және MCLR шығыстарынан басқа шығыстардағы Uss (жерге) қатысты кернеу

Шекті мәні: -0, 6… Udd +0, 6 B

Параметр: Uss қатысты Udd кернеуі

Шекті мәні: 0 - 7, 5 B

Параметр: Uss қатысты MCLR кернеуі

Шекті мәні: 0 - 14 B*

Параметр: Сейілудің жалпы қуаты

Шекті мәні: 800 мВт

Параметр: Uss шығысы бойынша максималды ток

Шекті мәні: 150 мА

Параметр: Udd шығысы бойынша максималды ток

Шекті мәні: 100 мА

Параметр: Кез келген шығыс бойынша максималды ток

Шекті мәні: ±500 мкА

Параметр: RA немесе RB порттардың кез келген линияның максималды кіріс тоғы

Шекті мәні: 25 мА

Параметр: RA немесе RB порттардың кез келген линияның минималды кіріс тоғы

Шекті мәні: 20 мА

Параметр: RA портының барлық линиялардың қосымша максималды кіріс тогі

Шекті мәні: 50 мА

Параметр: RВ портының барлық линиялардың қосымша максималды кіріс тогі

Шекті мәні: 100 мА

Параметр: RA портының барлық линиялардың қосымша максималды шығыс тогі

Шекті мәні: 80 мА

Параметр: RВ портының барлық линиялардың қосымша максималды шығыс тогі

Шекті мәні: 150 мА

Ескерту : MCLR шығысына сигналды 50 - 100 Ом шектеуші резисторы арқылы беру керек.

2 Біркристалды AVR - микроконтроллерлер

Біркристалды AVR - микроконтроллерлер 8-разрядты жоғары өнімді жалпы міндет RISC - контроллерлерді танытады [7] . Олар Atmel Corp. (Норвегия) фирмасының зерттеу орталығының әзірлеушілерімен жасалған. AVR - ерекшелігі - тұтынушыға аз аппараттық артықтықты және құны аз болуға мүмкіндік беретін кең көлемдегі номенклатурасы.

Classic AT90S8335 типті микроконтроллерлер түрлері мысалындағы AVR - архитектурасын қарастырайық (сурет 2) .

Микроконтроллер құрамына: Гарвардты процессор, регистрлі файл, бағдарлама жады, берілгендер жады және әр түрлі интерфейстік схемалар кіреді.

Гарвардты процессор бағдарлама жады және берілгендер жады үшін адрестік және берілгендер шиналардың толық логикалық және физикалық бөлуді жүзеге асырады, осы жады массивтерге адрестелу әдістері әр түрлі. Мұндай құрылым сандық сигналды прцессорлар құрылымына жақынырақ және өнімділіктің өсуін қамтамасыз етеді. Процессор бір уақытта бағдарлама жадымен де, берілгендер жадымен де жұмыс жасайды және бағдарлама жадының шинасының разрядтылығы 16 битке дейін кеңейтілген. AVR МК-де конвейеризация технологиясы қолданылады, соның әсерінен, таңдау - орындау командасының циклы қысқартылған. Салыстыру үшін, MCS51 типті микроконтроллерінің қысқа команда генератордың 12 тактінде (1 машиналық цикл) орындалады, ол уақытта процессор операция кодын таңдап алады да оны орындайды. Конвейер жүзеге асырылған Microchip фирмасының PIC - контроллерлерінде қысқа команда тактілік жиілігінің 8 периодта (2 машиналық цикл) жүзеге асырылады. Осы уақытта тізбекті түрде операцияның коды таңдалып алынады және дешифрленеді, команда орындалады, нәтижесі бекітіледі және бір уақытта келесі операцияның коды таңдалып алынады (бір деңгейлі конвейер) . Сондықтан жалпы команда ағынында бір қысқа команда тактілік жиілігінің 4 периодта немесе бір машиналық циклда орындалады. AVR МК бір деңгейлі конвейер қолданылады, қысқа командалар бір машиналық циклда орындалады. Басты артықшылығы - бұл цикл AVR МК тактілік жиіліктің бір периодын ғана құрады.

Сурет 2. AT90S8535 микроконтроллерінің архитектурасы.

SRAM регистрлі файлы БМК жалпы адрестік кеңістігінде (сурет 3) кіші 32 байтты орын алады. 32 регистрлі файлдың алтауы 16 - разрядты берілгендердің жанама адрестелуі кезінде адрес көрсеткіші ретінде қолданылуы мүмкін. Көрсеткіштердің бірі (Z Pointer) микроконтроллердің бағдарлама жадында жазылған берілгендерге қолжеткізу үшін қолданылады. Үш 16 - биттік көрсеткіштерді (X, Y, Z Pointer) қолдануы қолданбалы бағдарламамен жұмыс істеу барысында берілгендерді жіберу жылдамдығын арттырады.

Сурет 3. Регистрлі файл

Бағдарлама жады. Барлық AVR - микроконтроллерлері бағдарламаның Flash - жадына ие, ол қарапайым программатордың көмегімен, сонымен қатар SPI - интерфейстің көмегімен жүктелуі мүмкін. Қайта жазу циклдерының саны - 1000. Кейбір Mega типті кристаллдар өзін бағдарламалау қасиетіне ие, яғни микроконтроллер сыртқы программаторсыз бағдарлама жадының ұяшығының құрамын өзгерте алады. Бұл сыртқы тәуелсіз жадқа бірнеше жұмысшы бағдарламаларды жазуға мүмкіндік береді, ал содан кейін қажет болған кезде AVR - микроконтроллерді платадан шығырмай жұмысшы бағдарламаны жүктейді. Ол үшін бағдарлама жадының массиві екі облысқа бөлінеді: жүктеуші блогы (бағдарламаның Flash - жадын қайта жазуды басқаратын бағдарлама) және жұмысшы бағдарламаны орналастыруға арналған блок. Жүктеуші бағдарлама әзірлеушының өзімен беріледі және сыртқы программатор көмегімен бағдарламалануы керек.

Берілгендер жады. Барлық AVR - микроконтроллерлер электрлік өшіру энергияға тәуелсіз EEPROM берілгендер жадына ие. Мұндай типті жад арадағы берілгендерді, әр түрлі тұрақтыларды, кодтау кестелерін, калибрлеу коэффициенттерді сақтауға қолданылады. EEPROM - ға берілгендер SPI - интерфейсі арқылы, сонымен қатар қарапайым программатордың көмегімен жүктеледі. Қайта жазу циклының саны - 1 кем емес. Ақпаратты қорғайтын екі программалатын биті бағдарлама жадын және EEPROM берілгендер жадын рұқсатсыз есептеуден қорғайды.

Ішкі оперативті SRAM жады AVR барлық Classic және Mega типтерінде және Tiny типінің жаңа ATiny26/L кристаллында бар. Кейбір микроконтроллерлер үшін көлемі 64 Кбайтқа дейін бағдарламаның сыртқы жадын қосу мүмкіндігі бар.

AVR МК перифериясы. Дәстүрлі перифериялық құралдар қатарына 8-разрядты кіріс/шығыс порттары, тізбекті порт, таймер/есептегіш және үзулер контроллері кіреді.

Кіріс/шығыс порттарының тәуелсіз линиялардың саны-3-тен 53-ке дейін. Әр порттың разряды ақпараттың кірісіне немесе шығысына бағдарламаланған болуы мүмкін. Микроконтроллерге светодиодтарды және биполярлы транзисторларды түра қосуға мүмкіндік бар. Бір порттық барлық линиялардың жалпы ток жүктемесі 80 мА аспауы тиіс (барлық мәндер қорек көзінің кернеуі 5 В үшін келтірілген) .

AVR құрамына разряды 8 немесе 16 болатын 1-ден 4-ке дейінгі таймер/есептегіш кіреді. Олар тірек жиілік ішкі көзінің және сыртқы тактіленуі бар сыртқы оқиғалар есептегіші ретінде жұмыс жасай алады.

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.