18802

Назначение и особенности архитектур микроконтроллеров

Доклад

Информатика, кибернетика и программирование

Назначение и особенности архитектур микроконтроллеров Микроконтроллер МК ‐ это специализированный микропроцессор предназначенныйдля обработки внешних событий при решении задач управления техническими процессами. Обычно МК в реальном времени выполняют задачи с

Русский

2013-07-08

76.74 KB

12 чел.

Назначение и особенности архитектур микроконтроллеров

Микроконтроллер (МК) это специализированный микропроцессор, предназначенныйдля обработки внешних событий при решении задач управления техническими процессами.

Обычно МК в реальном времени выполняют задачи сбора и первичной обработки информации о ходе технологического процесса и передачи результатов ее в локальную сеть, а также осуществляют управление в соответствии с заданным законом автоматического регулирования.

МК – это однокристальные микроЭВМ. МК используют различные корпуса от простейших малоконтактных DIP до многоконтактных BGA.

На одном кристалле МК размещаются:

- процессор; - оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) данных; - постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) команд; - последовательные и параллельные порты; - котроллер прерываний; - контроллер ПДП (опция); - таймеры (опция); - ЦАП, АЦП (опция); - внутренние схемы запуска и тактовой синхронизации.

Основной архитектурой МК является Гарвардская архитектура, что обеспечивает возможность совместить во времени процедуры выборки и декодирования команд с исполнением предыдущей команды с целью повышения производительности. Команды размещаются во внутреннем и/или внешнем ПЗУ и поступают в устройство управления МК. Данные (операнды) размещаются во внутреннем и/или внешнем ОЗУ и поступают на исполнение в оперативное устройство МК. Во многих МК внутреннее ОЗУ реализована как расширение для регистров общего назначения процессора и поэтому иногда данное ОЗУ называют «регистровый файл».

Как правило, МК имеют сложный набор команд, т.е. это процессор СISC – типа (некоторые микроконтроллеры имеют простой набор команд для пересылок и передачи данных, выполняющих за один машинный цикл, а также несколько сложных вычислительных команд (умножение, деление)). МК с простым набором команд RISCтипа, также широко представлены на рынке микроэлектроники, например, PICконтроллеры. МК RISCтипа применяются для проектирования простейших устройств, таких как интеллектуальная периферия.

Структурная схема:

МК устроен таким образом, чтобы максимально упростить взаимосвязь микроконтроллера с различными разнообразными внешними устройствами. Это достигается с помощью наличия программноуправляемых портов.

Наличие в МК нескольких портов ввода – вывода (последовательного и параллельного)определяет интерфейсные возможности проектируемой системы:

1. По связи с системами верхнего уровня: HOST ПК, ПЛК, терминалы, интеллектуальные пульты операторов;

2. По организации межпроцессорных коммуникаций для построения мультипроцессорных систем;

3. По подключению большого числа стандартных исполнительных устройств, датчиков, а также внешних БИС/СБИС, как программируемых, так и с жесткой логикой.

Основные направления и тенденции развития МК:

1 Повышение производительности ЦП, за счет использования RISC ядра и конвейерной обработки.

2 Использование flashпамяти и увеличение емкости внутренней памяти.

3 Расширение внутренних функциональных устройств (АЦП/ЦАП, ШИМ и т.д).

4 Расширение разнообразия последовательных портов (от стандартных последовательных интерфейсов, включая RS485, до CAN).

5 Увеличение гибкости (программируемости) внутренних устройств.

6 Увеличение эффективности системы команд и как следствие повышение качества и надежности программного кода.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

22533. Свойства тензора напряжений. Главные напряжения 95 KB
  Свойства тензора напряжений. Главные напряжения Тензор напряжений обладает свойством симметрии. Для доказательства этого свойства рассмотрим приведенный в лекции 5 элементарный параллелепипед с действующими на его площадках компонентами тензора напряжений. Отличные от нуля моменты создают компоненты верхняя грань и права грань: После сокращения на элемент объема dV=dxdydz получим Аналогично приравнивая нулю сумму моментов всех сил относительно осей Оу и Ог получим еще два соотношения Эти условия симметрии и тензора напряжений...
22534. Плоское напряженное состояние 98.5 KB
  Тензор напряжений в этом случае имеет вид Геометрическая иллюстрация представлена на рис. Инварианты тензора напряжений равны а характеристическое уравнение принимает вид Корни этого уравнения равны 1 Нумерация корней произведена для случая Рис. Позиция главных напряжений Произвольная площадка характеризуется углом на рис. Если продифференцировать соотношение 2 по и приравнять производную нулю то придем к уравнению 4 что доказывает экстремальность главных напряжений.
22535. Упругость и пластичность. Закон Гука 156 KB
  При высоких уровнях нагружения когда в теле возникают значительные деформации материал частично теряет упругие свойства: при разгрузке его первоначальные размеры и форма полностью не восстанавливаются а при полном снятии внешних нагрузок фиксируются остаточные деформации. Накапливаемые в процессе пластического деформирования остаточные деформации называются пластическими. Твердые тела выполненные из различных материалов разрушаются при разной величине деформации. Соответствующие деформации обозначим через и причем эти деформации...
22536. Механические характеристики конструкционных материалов 110 KB
  ДИАГРАММЫ УПРУГОПЛАСТИЧЕСКОГО ДЕФОРМИРОВАНИЯ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ Основным опытом для определения механических характеристик конструкционных материалов является опыт на растяжение призматического образца центрально приложенной силой направленной по продольной оси; при этом в средней части образца реализуется однородное напряженное состояние. Форма размеры образца и методика проведения испытаний определяются соответствующими стандартами например ГОСТ 34643 81 ГОСТ 149773. Физический смысл коэффициента Е определяется как...
22537. Влияние различных факторов на механические характеристики материалов 54.5 KB
  Влияние процентного содержания углерода Влияние температуры окружающей среды. Повышенные температуры оказывают существенное влияние на такие механические характеристики конструкционных материалов как ползучесть и длительная прочность. Скорость релаксации напряжений возрастает при повышении температуры. Прочность углеродистых сталей с повышением температуры до 650 700oС снижается почти в десять раз.
22538. Основные понятия теории надежности конструкций 79.5 KB
  Условие прочности по существу есть условие обеспечения прочностной надежности. Например предельное напряжение входящее в условие прочности по своей природе является случайным. Если стечение обстоятельств приводящее к нарушению условия прочности редкое событие то приходим к вероятностной трактовке условия прочности с позиций теории надежности. Вместо условия прочности 1 записывается условие Р=Р 2 где Р заданное достаточно высокое значение вероятности которое называется нормативной вероятностью безотказной работы.
22539. Прочность и перемещения при центральном растяжении или сжатии 136 KB
  Напомним что под растяжением сжатием понимают такой вид деформации стержня при котором в его поперечном сечении возникает лишь один внутренний силовой фактор продольная сила Nz. Поскольку продольная сила численно равна сумме проекций приложенных к одной из отсеченных частей внешних сил на ось стержня для прямолинейного стержня она совпадает в каждом сечении с осью Oz то растяжение сжатие имеет место если все внешние силы действующие по одну сторону от данного поперечного сечения сводятся к равнодействующей направленной вдоль...
22540. Расчет статически неопределимых систем по допускаемым нагрузкам 116.5 KB
  Расчет статически неопределимых систем по допускаемым нагрузкам. Применение к статически определимым системам. Расчетная схема статически определимой стержневой системы Рассчитывая эту систему обычным путем найдем усилия N1 = N2 no формуле: из равновесия узла А. Это всегда имеет место для статически определимых конструкций при равномерном распределении напряжений когда материал по всему сечению используется полностью.
22541. Учет собственного веса при растяжении и сжатии 102 KB
  Длина стержня l площадь поперечного сечения F удельный вес материала и модуль упругости Е. Подсчитаем напряжения по сечению АВ расположенному на расстоянии от свободного конца стержня. Эти напряжения будут нормальными равномерно распределенными по сечению и направленными наружу от рассматриваемой части стержня т. Наиболее напряженным опасным будет верхнее сечение для которого достигает наибольшего значения l; напряжение в нем равно: Условие прочности должно быть выполнено именно для этого сечения: Отсюда необходимая площадь стержня...