¿Qué microcontroladores de 8 bits están disponibles actualmente?

En términos generales, los microcontroladores de 8 bits más utilizados son tres series:

1. Serie 51: con Intel MCS51 como núcleo, muchas empresas han comprado su núcleo y han producido el nuestro. Los 51 microcontroladores propios son producidos principalmente por ATMEL (AT89S52, etc.), STC (como STC89C52RC), Winbond, Motorola y ST.

2. Serie AVR: representada por ATmega16 de la empresa ATMEL.

3. Serie PIC: representada por el PIC16F877 de MICROCHIP.

Además, existen microcontroladores industriales dedicados, que rara vez se ven, como los Hetai, Elan y Samsung de Taiwán. Estos microcontroladores suelen ser de tamaño pequeño, tienen funciones potentes pero son relativamente específicos y muy. Caro, por ejemplo, el equipo de desarrollo es muy caro y la gente corriente no puede permitírselo.

STM8, que apareció en los últimos dos años, también es muy fuerte.

Los microcontroladores de 16 bits más famosos son el MSP430 y muchos productos de la serie Freescale.

También hay muchos microcontroladores de 32 bits, pero generalmente contienen núcleos ARM y han comenzado a realizar la transición a ARM, como STM32, etc.

Estructura básica

Operador

La unidad aritmética consta de componentes aritméticos: unidad aritmética y lógica (ALU), acumulador y registro, etc. Conformada por varios regiones. La función de la ALU es realizar operaciones aritméticas o lógicas sobre los datos transmitidos. La fuente de entrada son dos datos de 8 bits, respectivamente del acumulador y del registro de datos. La ALU puede completar operaciones como suma, resta, Y, O y comparación de los dos datos, y finalmente almacena el resultado en el acumulador. Por ejemplo, se suman dos números 6 y 7. Antes de la suma, el operando 6 se coloca en el acumulador y el 7 se coloca en el registro de datos. Cuando se ejecuta la instrucción de suma, la ALU suma los dos números y devuelve el resultado 13. Guardar en el acumulador reemplazando el contenido original del acumulador 6.

La unidad aritmética tiene dos funciones:

(1) Realizar diversas operaciones aritméticas.

(2) Realizar diversas operaciones lógicas y realizar pruebas lógicas, como pruebas de valor cero o comparación de dos valores.

Todas las operaciones realizadas por la unidad aritmética están dirigidas por señales de control enviadas por el controlador, y una operación aritmética produce un resultado de operación, y una operación lógica produce una decisión.

Controlador

El controlador se compone de contador de programa, registro de instrucciones, decodificador de instrucciones, generador de temporización y controlador de operación. Es el "mecanismo de toma de decisiones" que emite comandos, es decir. , Coordinar y dirigir el funcionamiento de todo el sistema informático. Sus funciones principales son:

(1) Recuperar una instrucción de la memoria e indicar la ubicación de la siguiente instrucción en la memoria.

(2) Decodificar y probar las instrucciones, y generar las señales de control de operación correspondientes para facilitar la ejecución de acciones específicas.

(3) Dirigir y controlar la dirección del flujo de datos entre la CPU, la memoria y los dispositivos de entrada y salida.

El microprocesador interconecta la ALU, contadores, registros y partes de control a través del bus interno, y está conectado a la memoria externa y a los circuitos de interfaz de entrada y salida a través del bus externo. El bus externo también se denomina bus de sistema y se divide en bus de datos DB, bus de direcciones AB y bus de control CB. A través del circuito de interfaz de entrada y salida, se realiza la conexión con varios dispositivos periféricos.

Registros principales

(1) Acumulador A

Figura 1-2 Diagrama de bloques del microcontrolador

El acumulador A es un microprocesador El más frecuente registros usados ​​en . Tiene funciones duales durante las operaciones aritméticas y lógicas: antes de la operación, se usa para guardar un operando, después de la operación, se usa para guardar la suma resultante, la diferencia o el resultado de la operación lógica.

(2) Registro de datos DR

El registro de datos es una unidad de almacenamiento temporal que envía (escribe) o recupera (lee) datos a la memoria y a los dispositivos de entrada/salida a través de los datos. autobús. Puede guardar una instrucción que se está decodificando, un byte de datos que se envía a la memoria para su almacenamiento, etc.

(3) Registro de instrucciones IR e ID del decodificador de instrucciones

Las instrucciones incluyen códigos de operación y operandos.

El registro de instrucciones se utiliza para guardar una instrucción que se está ejecutando actualmente.

Cuando se ejecuta una instrucción, primero se recupera de la memoria al registro de datos y luego se transfiere al registro de instrucciones. Cuando el sistema ejecuta una instrucción determinada, se debe decodificar el código de operación para determinar la operación requerida. El decodificador de instrucciones es responsable de este trabajo. Entre ellos, la salida del campo de código de operación en el registro de instrucciones es la entrada del decodificador de instrucciones.

(4) PC contador de programa

La PC se utiliza para determinar la dirección de la siguiente instrucción para garantizar que el programa se pueda ejecutar continuamente, por lo que a menudo se le llama contador de direcciones de instrucciones. . Antes de que el programa comience a ejecutarse, la dirección de la unidad de memoria de la primera instrucción del programa (es decir, la primera dirección del programa) debe enviarse a la PC para que siempre apunte a la dirección de la siguiente instrucción a ejecutar.

(5) Registro de dirección AR

El registro de dirección se utiliza para guardar la dirección de la unidad de memoria o dispositivo de E/S al que la CPU actual desea acceder. Debido a la diferencia de velocidad entre la memoria y la CPU, se deben utilizar registros de direcciones para conservar la información de la dirección hasta que se complete la operación de lectura/escritura de la memoria.

Obviamente, los registros de direcciones y los registros de datos se utilizan cuando la CPU almacena datos en la memoria, cuando la CPU recupera datos de la memoria y cuando la CPU lee instrucciones de la memoria. De manera similar, si la dirección de un dispositivo periférico se considera una unidad de dirección de memoria, cuando la CPU y los dispositivos periféricos intercambian información, también se necesitan registros de direcciones y registros de datos.