35572

Описание микропроцессора MC68HC908GP32

Реферат

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

МК содержат на кристалле резидентное ПЗУ программ режим адресации внешней памяти у большинства моделей отсутствует. Интеграция на кристалле МК трех типов памяти: памяти программ maskROM FLASH оперативной памяти данных статическое ОЗУ и энергонезависимой памяти данных ЕЕPROM которая программируется и стирается в рабочем режиме МК под управлением программы пользователя без подключения дополнительных источников питания. В первой группе следует выделить команду пересылки данных между двумя ячейками памяти минуя регистры центрального...

Русский

2013-09-17

56 KB

16 чел.

PAGE  

PAGE  7

Описание микропроцессора MC68HC908GP32

Новое семейство МК HC08 воплощает концепцию модульного построения МК на современном уровне технологии полупроводниковых ИС. Семейство HC08 проектируется для массового использования в различных областях и должно прийти на смену семейству HC05. Семейство HС08 проанонсировано как “новый промышленный стандарт” фирмы MOTOROLA.

Отличительные особенности и направления развития семейства HC08:

  •  Высокопроизводительное 8-разрядное АЛУ. Увеличение производительности достигается повышением частоты обмена внутренней шины до 8.0 МГц, совмещением цикла исполнения и цикла выборки следующей команды, введением специальных команд просмотра таблиц и организации циклов, расширением числа способов адресации операндов. Указанные меры позволили повысить производительность центрального процессора HC08 в 6 раз по сравнению с процессором семейства HC05.
  •  Программная совместимость “снизу-вверх” как на уровне исходного текста, так и на уровне объектных кодов с процессорным ядром семейства HC05.
  •  Закрытая архитектура. МК содержат на кристалле резидентное ПЗУ программ, режим адресации внешней памяти у большинства моделей отсутствует.
  •  Переход к FLASH технологии для ПЗУ программ пользователя. Для большинства типов МК проектируется создание двух моделей с возможностью замены «корпус в корпус». Эти МК полностью идентичны по функциональному составу и различаются только технологией занесения информации в ПЗУ программ (maskROM или FLASH). Причем, в первую очередь в производство «запускаются» модели с FLASH памятью программ.
  •  Интеграция на кристалле МК трех типов памяти: памяти программ (maskROM, FLASH), оперативной памяти данных (статическое ОЗУ) и энергонезависимой памяти данных (ЕЕPROM), которая программируется и стирается в рабочем режиме МК под управлением программы пользователя без подключения дополнительных источников питания.
  •  Существенно улучшены возможности отладки МК. Встроенный монитор и специальный порт позволяют производить отладку прикладных программ управления непосредственно на плате конечного изделия без использования дорогостоящих схемных эмуляторов.
  •  МК с памятью программ типа FLASH позволяют реализовать режим программирования в системе, при котором прикладная программа заносится в память МК, который стационарно расположен на плате изделия. Коды программы передаются по последовательному интерфейсу от персонального компьютера.
  •  Специальные схемотехнические решения повышают надежность работы МК в условиях электромагнитных помех и неблагоприятной внешней среды.
  •  Каждый МК семейства HC08 содержит на кристалле центральный процессор (CPU08), резидентную память двух типов (ПЗУ программ, ОЗУ данных), модуль формирования тактовой частоты, модуль системной интеграции SIM08, модуль встроенной отладки, устройства для повышения надежности функционирования МК и некоторый набор периферийных устройств (см лист 1804.Д03.101.02.01 Э1).
  •  Центральный процессор CPU08 является высокопроизводительным восьмиразрядным устройством обработки данных. Поддерживает 16 способов адресации, среди которых следует выделить:
  •  индексную со смещением и без него, с последующим автоинкрементированием содержимого регистра косвенной адресации;
  •  индексную со смещением по содержимому регистра указателя стека, которая позволяет использовать указатель стека в качестве дополнительного регистра косвенной адресации.

Система команд CPU08 включает 90 инструкций, которые делятся на 6 традиционных групп: команды загрузки и пересылки; арифметические команды; логические команды; команды битового процессора; команды передачи управления; команды управления режимами энергопотребления.

В первой группе следует выделить команду пересылки данных между двумя ячейками памяти, минуя регистры центрального процессора (MOV). Наличие двухадресной команды MOV выгодно отличает процессорное ядро HC08 от его предшественника HC05. Команда MOV предполагает использование четырех способов адресации, в том числе крайне эффективной индексной адресации с постинкрементированием.

Группа команд арифметических операций, кроме традиционных, включает команды целочисленного без знакового умножения восьмиразрядных операндов (время выполнения операции составляет 5 циклов или 625 нс) и целочисленного без знакового деления 16:8 (время выполнения операции – 7 циклов или 875 нс). Операция сложения или вычитания однобайтовой константы выполняется за 250 нс (2 цикла).

Команды битового процессора позволяют установить или сбросить бит с указанным номером  в одной из 256 ячеек первой страницы памяти МК, выполнить условный переход по значению бита, установить и сбросить бит переноса и бит маски прерывания. Распределение адресного пространства МК позволяет использовать команды битового процессора для управления регистрами специальных функций периферийных модулей.

В группе команд управления следует выделить команду организации циклов (DBNZ – вычесть 1 и перейти по метке, если операнд не  равен 0) и команду просмотра данных в таблицах (CBEQ – сравнить содержимое аккумулятора с операндом и перейти по метке, если они равны). Множество команд условных переходов расширено до 25, присутствуют команды ветвления по условиям >, , <,  при сравнении операторов в формате как со знаком, так и без него.

МК семейства HC08 имеют объединенное адресное пространство памяти  программ, данных и регистров специальных функций периферийных модулей (), и как следствие, полную идентичность команд обращения к памяти программ, данных и регистрам специальных функций. Такая организация имеет ряд преимуществ:

  •  Позволяет интегрировать на кристалл МК практически любое число периферийных модулей;
  •  Позволяет на этапе отладки выполнять программу, которая размещается в ОЗУ МК;
  •  Существенно упрощает процесс программирования.

Большинство моделей МК семейства HC08 не имеют режима адресации и выборки внешней памяти программ, т.е. предназначены для использования только в однокристальном варианте. Внутренняя магистраль адреса позволяет адресовать 64К памяти. В карту памяти () включены регистры специальных функций: регистры параллельных портов ввода/вывода, регистры данных и регистры управления периферийных модулей. Адреса регистров специальных функций и ОЗУ традиционно для МК фирмы MOTOROLA располагаются в верхней части карты памяти, начиная с адреса $0000. Это связано с особенностью системы команд, которая позволяет производить операции над отдельными битами ячеек памяти, адрес которых лежит в пределах $00$FF. Кроме того, система команд CPU08 предусматривает выполнение пересылки массива именно в регистры данных периферийных модулей с автоинкрементированием текущего адреса байта данных в массиве. Отличительной особенностью МК фирмы MOTOROLA и семейства НС08 в том числе являются программируемые пользователем векторы прерывания и сброса, которые располагаются в нижней части карты памяти в области ПЗУ.

Модули FLASH памяти программ МК семейства HC08 имеют в своем составе генератор накачки, который позволяет производить операции стирания/программирования FLASH ПЗУ под управлением программы, размещенной в ОЗУ МК, без подключения внешнего источника повышенного напряжения. Технология изготовления модулей FLASH ПЗУ постоянно совершенствуется, что обуславливает не только снижение стоимости МК, но и увеличение гарантированного числа циклов стирания/программирования. Так вышедший в начале 1999 г. МК HC908GP20 допускал 100 циклов стирания/программирования резидентного FLASH ПЗУ, в то время как появившийся в сентябре 1999 г. МК HC908GP32 гарантирует уже 100000 аналогичных циклов при увеличенном в 1,5 раза объеме резидентного ПЗУ.

Большинство МК семейства HC08 имеют достаточно сложную для 8-разрядных МК систему синхронизации. Модуль формирования тактовой частоты CGM08 позволяет обеспечить тактирование центрального процессора CPU08 и периферийных модулей от двух источников: генератора кварцевого резонатора и синтезатора частоты. Причем возможно динамическое изменение источника тактирования в процессе выполнения прикладной программы. Если синхронизация МК осуществляется от генератора кварцевого резонатора, то его частота должна быть в 4 раза больше частоты обмена внутренней шины. Синтезатор частоты в составе модуля CGM08 позволяет понизить частоту подключаемого кварцевого резонатора до 32,768 кГц при сохранении максимального быстродействия центрального процессора. Устройства повышения надежности функционирования МК включают: сторожевой таймер, систему мониторинга напряжения питания с формированием сигнала сброса при включении напряжения питания и при его снижении до уровня неработоспособности МК, систему контроля неправильного кода команды или формирования адреса несуществующей ячейки памяти с генерацией раздельных векторов сброса. Кроме того, ряд схемотехнических мер предпринят по повышению устойчивости работы в условиях импульсных помех по цепям питания. Так модули формирования тактовой частоты и аналого-цифрового преобразователя имеют изолированные вывода для подключения источников питания, модуль последовательного интерфейса SPI снабжен дополнительным общим выводом сигнала синхронизации приема/передачи.

Рис. . Распределение адресного пространства МК семейства HC08

Библиотека периферийных устройств МК включает следующие типы модулей:

  •  Параллельные порты ввода/вывода с возможностью индивидуальной настройки направления передачи каждой линии;
  •  Многорежимные таймеры с подсистемами входного захвата, выходного сравнения и 16-разрядной ШИМ;
  •  Таймеры периодических прерываний;
  •  Контроллеры последовательного интерфейса связи нескольких типов (SCI, SPI);
  •  Многоканальный АЦП;

МК имеет три режима энергопотребления: активный режим (Run mode); режим ожидания (Wait mode); режим останова (Stop mode). Численные характеристики энергопотребления МК представлены в таблице 1.1

Таблица . Ток потребления микропроцессора

Тип МК

Ток потребления МК

Активный

режим

(мА)

Режим

ожидания

(мА)

Режим останова

(мкА)

HC908GP32(VDD=5В)

15

4

5

HC908GP32(VDD=3В)

4.5

1.5

3

В активном режиме все ресурсы МК находятся в рабочем состоянии. В режиме останова полностью прекращает работу система тактирования МК: генераторы центрального процессора и периферийных модулей, включая сторожевой таймер. Возврат МК из состояния останова в активный режим осуществляется по сигналам внешних прерываний или сигналу сброса. Задержка перехода из режима останова в активный режим может быть выбрана пользователем и составляет 4096 или 32 цикла частоты внутренней шины  МК. В режиме ожидания останавливает работу тактовый генератор центрального процессора, но продолжают работу генераторы всех периферийных модулей. Переход МК из режима ожидания в активный режим происходит по сигналам запроса внешних прерываний, прерываниям подсистемы таймера, АЦП, последовательных интерфейсов, по переполнению сторожевого таймера и сигналу внешнего сброса. Уровень сигналов на всех линиях вывода МК в режимах ожидания и останова сохраняется неизменным, тем, который был определен в активном режиме.

МК имеют две группы исполнения по напряжению питания. К первой группе относятся МК с напряжением питания 5В10%. Вторая группа - МК с пониженным напряжением питания от 3В10%, что позволяет им работать в составе переносных устройств с батарейным питанием. Максимальное значение частоты внутренней шины составляет = 8,4 МГц для кристаллов с напряжением питания 5,0 В и = 4,2 МГц для моделей МК с напряжением питания 3,0 В. МК имеет так называемый отладочный режим работы, в котором возможны программирование резидентной FLASH памяти и отладка прикладной программы пользователя посредством взаимодействия с компьютером по однопроводному интерфейсу связи.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

14572. Ввод и взаимодействие с пользователем и анимация Взаимодействие с пользователем в OpenGL 50.5 KB
  Лабораторная работа №3 Ввод и взаимодействие с пользователем и анимация Взаимодействие с пользователем в OpenGL Функции библиотеки GLUT реализуют так называемый событийноуправляемый механизм. Это означает что есть некоторый внутренний цикл который запускается
14573. Модель разноцветного куба. Способы получения плоских проекций трехмерных объектов. Задание положения и ориентации камеры 81.5 KB
  Лабораторная работа №4 Модель разноцветного куба. Способы получения плоских проекций трехмерных объектов. Задание положения и ориентации камеры. 1.Рисование трехмерного куба. Куб следует рассматривать как шесть многоугольников которые определяют его грани. Мас
14574. Работа с изображением. Наложение текстуры 67 KB
  Лабораторная работа №5 Работа с изображением. Наложение текстуры. 1.Работа с изображением Существует множество графических форматов bmp pcx gif jpeg и прочие. OpenGL напрямую не поддерживает не один из них. В OpenGL нет функций чтения/записи графических файлов. Но подде
14575. Использование источников света в OpenGL и свойств материала 70 KB
  Лабораторная работа №6 Использование источников света в OpenGL и свойств материала. 1.Описание источников света в OpenGL. В системе OpenGl поддерживаются источники света четырех типов: фонового освещения ambient lighting точечные источники point sources прожекторы spotlights удален
14576. Кривые и поверхности в OpenGL 75 KB
  Лабораторная работа № 7 Кривые и поверхности в OpenGL Кривые Безье Кривая Безье задается векторной функцией одной переменной Cu = [ Xu Yu Zu] Где u изменяется в некоторой области например [0.0 1.0]. Фрагмент поверхности Безье задается векторной фу
14577. Реализация выбора объектов в интерактивной графической программе 52 KB
  Лабораторная работа № 8 Реализация выбора объектов в интерактивной графической программе Цель работы Изучение механизма выбора OpenGL – средства реализующего функции логического устройства типа селектор 1. Выбор и обратная связь Некоторые графические прикладн...
14578. Работа логических узлов ЭВМ 17.42 KB
  Лабораторная работа №4 Работа логических узлов ЭВМ Цель работы: Освоить работу логических узлов ЭВМ. Задание: Построить схему по заданной логической функции. Преобразовать выражение согласно варианту таблица 1 в базисы 2ИНЕ с помощью законов ДеМорган
14579. Основные характеристики процессоров различных архитектур 19.84 KB
  Лабораторная работа №5 Основные характеристики процессоров различных архитектур Цель работы: Выяснить области применения существующих процессоров на основе их архитектур. Выделить основные характеристики существующих процессоров. Задание: ...
14580. Внутренние интерфейсы системной платы 499.09 KB
  Лабораторная работа №7 Внутренние интерфейсы системной платы Цель работы: Изучение внутренних интерфейсов системной платы. Задание 1 Идентифицируйте внутренние интерфейсы системной платы. Задание 2 Дайте сравнительную характеристику внутренних интерфе