Процессорный модуль CPU08. Формирование тактовых импульсов

Формирование тактовых импульсов

Начальный запуск и обработка прерываний

Режимы работы микроконтроллера

Организация и программирование памяти

Конфигурация микроконтроллеров

Модуль сторожевого таймера COP08

Параллельные порты ввода-вывода

Модуль асинхронного последовательного интерфейса SCI08

Модуль синхронного последовательного интерфейса SPI08

Таймерные модули TIM08, TBM08

Аналого-цифровой преобразователь ADC08

Модуль контроля клавиатуры KBI08

Г.

8-разрядные микроконтроллеры семейства 68HC08/908 компании Freescale semiconductor.

Архитектура, программирование, интерфейс

Микроконтроллерами называются специализированные микропроцессоры, предназначенные для реализации устройств управления, встраиваемых в разнообразную аппаратуру.

Характерной особенностью микроконтроллеров является размещение на одном кристалле с центральным процессором внутренней памяти и большого набора периферийных устройств. В состав периферийных устройств обычно входят несколько 8-разрядных параллельных портов ввода-вывода данных, один или два последовательных порта, таймерный блок, аналого-цифровой преобразователь. Кроме того различные типы микроконтроллеров содержат дополнительные специализированные устройства – блок формирования сигналов с широтно-импульсной модуляцией, контроллер жидко-кристаллического дисплея и ряд других.

Благодаря использованию внутренней памяти и периферийных устройств реализуемые на базе микроконтроллеров системы управления содержат минимальное количество дополнительных компонентов.

В связи с широким диапазоном решаемых задач управления требования, предъявляемые к производительности процессора, объему внутренней памяти команд и данных, набору необходимых периферийных устройств, оказываются весьма разнообразными. Для удовлетворения запросов потребителей выпускается большая номенклатура 8-, 16- и 32-разрядных микроконтроллеров.

Современные 8-разрядные микроконтроллеры являются наиболее массовыми представителями микропроцессорной техники. Общий объем их выпуска в 2000 году составил около 2,5 миллиардов. Эти микроконтроллеры имеют более низкую производительность, чем 16- и 32-разрядные, которая, однако, вполне достаточна для решения широкого круга задач управления различными объектами. Это простые и дешевые микроконтроллеры, ориентированные на использование в относительно несложных устройствах массового выпуска. Основными областями их применения являются бытовая и измерительная техника, промышленная автоматика, автомобильная электроника, теле-, видео- и аудиоаппаратура, средства связи.

Эти микроконтроллеры реализуются на основе Гарвардской архитектуры, использующей отдельную память для хранения программ и данных. Для хранения программ в различных типах микроконтроллеров применяется либо масочно-программируемое ПЗУ (ROM), либо однократно-программируемое ПЗУ (PROM), либо электрически репрограммируемое ПЗУ (EPROM, EEPROM или Flash). Внутренняя память программ обычно имеет объем от нескольких единиц до десятков Кбайт. Для хранения данных используется регистровый блок, организованный в виде нескольких регистровых банков, или внутреннее ОЗУ. Объем внутренней памяти данных составляет от нескольких десятков байт до нескольких Кбайт. Некоторые типы 8-разрядных микроконтроллеров позволяют, в случае необходимости, подключать дополнительную внешнюю память команд и данных объемом до 64 –256 Кбайт.

В настоящее время наиболее широкое применение находят 8-разрядные микроконтроллеры семейства MCS-8051, выпускаемые рядом производителей (компании Dallas Semiconductor, Philips, Atmel и ряд других), семейство PicMicro компании Microchip, семейство AVR компании Atmel, семейства 68HC08/908, 68HCS08 компании Freescale Semiconductor. Каждое из этих семейств имеет свои достоинства и недостатки, с учетом которых оно ориентировано на использование в определенных секторах применения. По комплексу показателей, к которым относятся производительность, потребляемая мощность, доступность средств программирования и отладки, стоимость и ряд других, наиболее перспективными для применения в разнообразной электронной аппаратуре представляются семейств 68HС908 компании Freescale Semiconductor и семейство AVR компании Atmel.

В данном учебном пособии рассматриваются 8-разрядные микроконтроллеры семейства 68HC908 компании Freescale Semiconductor, которая является одним из лидеров в производстве микроконтроллеров, обеспечивая 14% их мирового выпуска

(2-е место после японской компании Renesas). Cемейство 68HC08/908, выпуск которого начался в 1995 году, является дальнейшим развитием семейства 68HC05/705, выпускаемого с начала 80-х годов. В семействе 68HC08/908 реализованы концепции, которые обеспечивают существенное увеличение производительности микроконтроллеров и расширение их функциональных возможностей. В составе этого семейства преобладают модели, содержащие флэш-память (подсемейство 68HC908), что обеспечивает возможность их широкого использования в изделиях малой серийности.

Можно отметить следующие основные достоинства семейства 68HC08/908.

· Микроконтроллеры работают на тактовой частоте до 8 МГц, реализуют ряд эффективных способов адресации и имеют расширенный набор выполняемых команд.

· Применение Flash-памяти обеспечивает возможность программирования и репрограммирования микроконтроллеров подсемейства 68HC908 от персонального компьютера непосредственно в составе реализуемой системы, используя последовательный интерфейс.

· Модульная структура микроконтроллеров и наличие большой библиотеки интерфейсных и периферийных модулей с улучшенными характеристиками позволяет достаточно просто реализовать различные модели с расширенными функциональными возможностями.

· Обеспечивается возможность эффективной отладки программ без применения дорогостоящих схемных эмуляторов благодаря введению специального монитора отладки и реализации останова в контрольной точке.

· Реализованы дополнительные возможности контроля функционирования микроконтроллеров, повышающие надежность работы систем, в которых они применяются.