Шинная организация. Характеристики шин.

Шина - набор проводников, предназначенных для передачи цифровой информации одного типа.

В цифровых системах различают:

- шины адреса;

- шины данных;

- шины управления.

К основным характеристикам шин относятся:

- уровни сигнала, соответствующие логическим состояниям 0 и 1;

- разрядность;

- направление передачи данных.

Для всех шин используется положительная логика (высокий уровень напряжения соответствует логической единице на соответствующей линии связи, низкий — логическому нулю). Напряжение логической 1 - от 2, 4В до 5В (при номинальном напряжении питания микросхемы 5В), логического нуля 0 - от 0В до 0, 4В.

Шина адреса:

1. Разрядность - 16 бит, определяет объем адресного пространства в 65536 слов (или 64К).

2. Шина адреса однонаправленная, адрес передается от процессора к периферийным устройствам

Шина данных:

1. Разрядность - 8 бит, максимальный объем передаваемой за 1 цикл информации – 1 байт (FF в 16-ричной системе или 256 в 10-ной системе).

2. Шина данных двунаправленная, данные передаются от процессора к периферийным устройствам и от периферии к процессору. Наиболее часто встречающийся тип выходного каскада для линий этой шины — выход с тремя состояниями.

Шина управления:

1.Число разрядов – не стандартизировано, определяется структурой микроконтроллера.

2.Шина управления является вспомогательной шиной, управляющие сигналы на которой определяют тип текущего цикла и фиксируют моменты времени, соответствующие разным частям или стадиям цикла. Кроме того, управляющие сигналы обеспечивают согласование работы процессора (или другого хозяина магистрали) с работой памяти или устройства ввода/вывода. Управляющие сигналы также обслуживают прерывания, запрос и предоставление прямого доступа к памяти.

3. Линии шины управления могут быть как однонаправленными, так и двунаправленными. Типы выходных каскадов могут быть самыми разными: с двумя состояниями (для однонаправленных линий), с тремя состояниями (для двунаправленных линий), с открытым коллектором (для двунаправленных и мультиплексированных линий).

Структура микроконтроллера семейства MCS-51

Характеристики микроконтроллера семейства

MCS-51

На сегодняшний день существует более 200 модификаций микроконтроллеров семейства MCS-51, выпускаемых почти 20-ю компаниями. Эти модификации включают в себя кристаллы с широчайшим спектром периферии: от простых 20-выводных устройств с одним таймером и 1К программной памяти до сложнейших 100-выводных кристаллов с 10-разрядными АЦП, массивами таймеров-счетчиков, аппаратными 16-разрядными умножителями и 64К программной памяти на кристалле. Каждый год появляются все новые варианты представителей этого семейства. Основными направлениями развития являются: увеличение быстродействия (повышение тактовой частоты и переработка архитектуры), снижение напряжения питания и потребления, увеличение объема ОЗУ и FLASH памяти на кристалле с возможностью внутрисхемного программирования, введение в состав периферии микроконтроллера сложных устройств типа системы управления приводами, CAN и USB интерфейсов и т.п.

Все микроконтроллеры из семейства MCS-51 имеют общую систему команд. Наличие дополнительного оборудования влияет только на количество регистров специального назначения.

Основными производителями клонов 51-го семейства в мире являются фирмы Philips, Siemens, Intel, Atmel, Dallas, Temic, Oki, AMD, MHS, Gold Star, Winbond, Silicon Systems и ряд других.

В данном пособии рассматриваются особенности базовой архитектуры микроконтроллеров семейства MCS-51, система команд и принципы подключения к микроконтроллеру типовых периферийных устройств.