Структурная схема МК

March 17, 2011 by admin Комментировать »

Если переводить слово «микроконтроллер» (англ. «microcontroller») дословно, то получится «миниатюрное устройство, предназначенное для управления». Здесь принято во внимание, что термин «control» в англоязычных текстах гораздо чаще имеет значение «управлять», чем «контролировать». На практике в функции МК входит контроль и управление производственными процессами, бытовыми приборами, спецтехникой, системами сбора информации, принтерами, факсами, сотовыми телефонами и т.д.

Следует отличать МК от микропроцессоров, микроконверторов, цифровых сигнальных процессоров и микрокомпьютеров. Слова по звучанию похожие, но по смыслу разные. Что их объединяет — это наличие в одном корпусе набора узлов, пригодных для построения функционально законченной системы управления.

Исторически первыми иояшшсъ микропроцессоры. Их родоначальником стала микросхема 14004, которую фирма Intel представила миру 15 ноября 1971 г

Обобщённая структурная схема типового микропроцессора показана на Рис. 1Л. В его основе — центральное процессорное устройство (ЦПУ), которое содержит арифметический вычислитель, логическое ядро и регистры общего назначения. С внешним миром ЦПУ общается при помощи трёх шин: адреса, данных и управления. По этим же шинам в него поступают коды управляющей программы, которая хранится на внешнем носителе. Начальная установка регистров ЦПУ производится по сигналу сброса RESET, а синхронизация работы осуществляется от тактовых импульсов SYN.

Рис. 1.3. Структурная схема DSP.

 

Первые DSP появились в конце 1970-х годов через несколько лет после первых МК, однако высокая цена и технологические ограничения того времени не позволили им соревноваться на равных. Лишь в 1982 г фирма Texas Instruments сделала революционный прорыв, выпустив в продажу первый универсальный программируемый DSP TMS32010. Его концепция стала стандартом «де-факто» для всех последующих сигнальных процессоров и их собратьев — цифровых сигнальных контроллеров (англ. DSC — Digital Signal Controller). К числу последних.

в частности, относится известное среди радиолюбителей семейство dsPlC фирмы Microchip Technology Inc. (сокращённо Microchip),

Различия в архитектуре и узкая специализация привели к тому, что направление DSP/DSC выделилось в отдельную от МК сферу разработок с количеством разновидностей моделей более 300. Считается, что основным отличительным признаком DSP является отсутствие развитой системы команд управления, т.е. условных переходов, косвенных вызовов подпрограмм и т.д., которые необходимы для выполнения задач сопряжения с внешними объектами. Процессор в DSP и его система команд ориентированы на наивысшую скорость преобразования поступающих входных данных. На управленческие «мелочи» вычислительных ресурсов уже не хватает.

Как показало время, уход DSP из микроконтроллерной «альма-матер» получился недолгим. Сейчас наступает этап мирной конвергенции. Современные МК заимствуют от DSP аппаратное умножение и специализацию команд, а DSP заимствуют от МК универсальные интерфейсы ввода/вывода и гибкость в платформе программирования. Грани различий постепенно стираются.

В начале 1980-х годов с лёгкой руки японской фирмы Hitachi в обиход вошло «новое старое» название «микрокомпьютер». Этим звучным термином в даташи- тах стали называть быстродействующие процессоры линейки «Hitachi SuperH». В рекламе возможностей чипов «SuperH microcomputer SH7000 series» подчёркивалось, что на одной микросхеме теперь можно построить управляющую систему реального времени, превышающую по производительности обычный настольный микрокомпьютер.

Надо знать, что в те годы к микрокомпьютерам относили и «продвинутые» калькуляторы фирмы Hewlett Packard, и домашние компьютеры «Арр1е-11», и облегчённые модели специализированных вычислителей для научных экспериментов. Интересно, что впервые слово «микрокомпьютер» в 1956 г употребил американский писатель-фантаст Айзек Азимов [1-11.

Современный микрокомпьютер (Рис. 1.4) содержит все составляющие М К или DSP, но вдобавок имеет на борту контроллер шин для подключения внешней высокоскоростной памяти, а также аудио- и видеопроцессоры. Последние, как правило, не уступают ЦПУ по сложности и функциональности. Примеры упрощённых микрокомпьютеров из повседневной жизни — это однокристальные СБИС китайских клонов игровых приставок «Dendy», «SEGA Mega Drive-ll».

Рис. 1.4. Структурная схема микрокомпьютера.

 

Современные технологии добавляют новые штрихи к устоявшейся классификации микросхем. Перспективным считается объединение разных вычислительных архитектур на одном кристалле, что стало возможным благодаря повышению степени интеграции транзисторов. Сейчас производят двухядерные чипы, содержащие одновременно ЦПУ, что характерно для МК, и сигнальный процессор, что характерно для DSP. Первый из них управляет исполнительными механизмами, а второй осуществляет обработку данных. Именно такую структуру имеет встраиваемый 32-битный сигнальный контроллер 1892B1VI3T на базе российской платформы «Мультикор» [1-2].

Слово «микро» в названии современных МК порой звучит весьма архаично. Например, «девайс» AT91CAP9S500A фирмы Atmel согласно даташиту называется «Customizable Microcontroller Processor». Но можно ли всерьёз говорить о микросвойствах изделия, которое размещается в корпусе с 400 (!) выводами, имеет тактовую частоту 200 МГц, поддержку DSP-команд, звуковой процессор, десяток встроенных периферийных интерфейсов и 500 тысяч вентилей ПЛИС?

Сейчас уже не спорят о том, к какому подвиду относится очередной сверхбольшой чип, а рассуждают о конкретном режиме его работы. К примеру, в одних изделиях он может использоваться как быстродействующий DSP, в других — как многопортовый МК, в третьих — как управляющий центральный процессор с собственной операционной системой и т.д.

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты