Автор: Пользователь скрыл имя, 28 Февраля 2013 в 10:43, курсовая работа
Микроконтро́ллер (англ. Micro Controller Unit, MCU) — микросхема, предназначенная для управления электронными устройствами. Типичный микроконтроллер сочетает на одном кристалле функции процессора и периферийных устройств, содержит ОЗУ или ПЗУ. По сути, это однокристальный компьютер, способный выполнять простые задачи.
С появлением однокристальных микро-ЭВМ связывают начало эры массового применения компьютерной автоматизации в области управления. По-видимому, это обстоятельство и определило термин «контроллер» (англ. controller — регулятор, управляющее устройство).
МК для бытовой электроники
Серия L, включающая широкий выбор МК с контроллерами ЖКИ, часто используется в разнообразных бытовых устройствах, требующих вывода на ЖКИ-дисплей.
Серия M содержит встроенный контроллер вакуум-флюоресцентного индикатора. Встроенный формирователь обеспечивает возможность управления по 24 линиям при напряжении 40 вольт. В состав микросхем серии также входят 8-битный таймер, 6-канальный 8-битный АЦП, асинхронный последовательный порт и большой объем встроенного ПЗУ.
Серия МС характеризуется наличием в 28-выводном корпусе скоростных каналов ШИМ и 6-канального АЦП, и предназначена для управления электродвигателями в "белой технике": холодильниках, стиральных машинах, кухонных комбайнах, и т.д.
Серии Т специально предназначена для применения в видео и телевизионной аппаратуре, и содержит драйвер цветного экранного дисплея, позволяющий отображать на экране ЭЛТ символы и текстовую информацию. Встроенный АЦП может использоваться для управления настройкой на определенный канал телевидения, каналы ШИМ используются для управления громкостью звука, яркостью изображения и т.д. Интерфейс I2C позволяет управлять другими подсистемами ТВ приемника, например, видеопроцессором.
Серия СС являются продолжением серии Т и имеет расширенный драйвер экранного дисплея с возможностью секционирования данных.
Серии МК общего назначения, особенно наиболее дешевые серии с малым количеством выводов (K, J и RC), используются для решения простых задач управления в разнообразных бытовых устройствах (например, пульты дистанционного управления).
МК для автомобильной электроники
Серия Х включает МК со встроенным контроллером локальной управляющей сети (CAN-Controller Area Network), Европейского стандарта для построения мультиплексной шины автомобиля. МК этой серии используются для локального управления/сбора данных в различных подсистемах автомобиля (приборная панель, стеклоподъемники, подвеска, ABS, и т.д.). Ряд моделей серии Х содержит расширенный таймер, энергонезависимую память, АЦП, ШИМ и расширенный последовательный порт.
Серия V предназначена для выполнения функций, аналогичных серии Х, но ориентирована на другие стандарты построения мультиплексной шины: MDLC (Message DataLink Control) или J1850. Характерной особенностью МК этой серии является сочетание нескольких технологий: КМОП, высоковольтной и силовой, что позволило создать "систему на кристалле", содержащую, помимо стандартных блоков МК, высоковольтный регулятор напряжения, трансиверы мультиплексной шины, EEPROM, АЦП, ШИМ и другие функции.
Серии K, J, P общего назначения часто используются для реализации отдельных функций автомобиля, например, охранной сигнализации (электронный ключ, центральный замок).
МК для промышленного управления
МК серии В сочетают большой объем встроенного программируемого ПЗУ, EEPROM, АЦП и ШИМ, а также таймер и расширенный последовательный порт. Такая конфигурация позволяет использовать микросхемы серии в самых разнообразных индустриальных приложениях.
Серия МС характеризуется наличием в 28-выводном корпусе скоростных каналов ШИМ и 6-канального АЦП, и предназначена для управления электродвигателями.
Серия Х включает МК с контроллером локальной управляющей сети (CAN-Controller Area Network), выпускается в различных модификациях (ПЗУ от 4К до 32К, корпус от 28 до 64 выводов, АЦП, ШИМ), и применяется для построения локальных узлов сбора данных/управления в распределенных системах управления технологическим оборудованием.
МК серий общего назначения K, J, P также используются при создании распределенных систем управления/сбора информации, например, систем пожарной сигнализации, систем охраны/доступа, и т.д. "Идентификационная" программируемая область памяти позволяет строить "адресные" датчики.
МК серии L с контроллером ЖКИ могут использоваться в таких системах в качестве узлов сбора/обработки данных с индикацией. Низкое потребление МК этих серий позволяет создавать системы с одновременной передачей питания и данных по одной линии.
МК для компьютерной техники
Серия G была разработана специально для использования в портативных компьютерах. Включая в свой состав два асинхронных последовательных интерфейса, контроллер клавиатуры, синтезатор частот с ФАПЧ и возможность управления потребляемой энергией, микроконтроллеры серии находят применение в носимых компьютерах типа Laptop и Notebook.
Серия BD содержит процессор горизонтальной и вертикальной развертки, а также 16-канальный контроллер ШИМ, и идеально подходит для использования в компьютерных мониторах.
МК со специальными функциями
Серия SC (функции защиты) специально разработана для использования в электронных платежных средствах типа SmartCard и устройствах кодированного доступа. Выпустив на рынок первые чипы для SmartCard в 1977г., Motorola по настоящее время является лидером в области производства кристаллов и модулей для SmartCard, удовлетворяющих наиболее жестким требованиям безопасности, как в смысле программно-аппаратной защиты/шифрования информации, так и в смысле строгого контроля за производством и распределением кристаллов. МК этой серии поставляются, как правило, в виде кристаллов или модулей на ленточных носителях для использовании в банковских, страховых и транспортных картах, а также в картах для систем кабельного и спутникового ТВ, электронных систем доступа и т.д.
Серия HCL05 (низкое питание/потребление) была создана в 1980 году, когда появились первые версии МК с питанием 3.0В. Сейчас в семействе НС05 имеются также МК с питанием 2.2В или 1.8В. Новое семейство МК с питанием 1.8В (тактовая частота до 500 кГц) имеет в 3 раза меньшее потребление, чем аналогичные МК с питанием 3В, и включает в себя следующие модели: MC68HCL05C4, C8, C12, J1A, K0, P1 и Р4.
Семейство НС08
Семейство НС08 является следующим шагом в развитии программы заказных МК фирмы Motorola для массовых приложений и характеризуется повышенной в 5-10 раз производительностью процессорного ядра, совместимого по системе команд с ЦПУ НС05. Семейство НС08 поддерживает дополнительные эффективные команды и методы адресации, а также такие новые функции, как прямой доступ к памяти, технология "нечеткой логики" и элементы цифровой обработки сигналов. При этом полностью статическое процессорное ядро оптимизировано для работы с пониженным напряжением питания и позволяет гибко управлять потреблением с помощью встроенного синтезатора тактовой частоты. Семейство НС08 является первым 8-разрядным семейством с определяемой пользователем архитектурой на базе набора стандартных модулей, что значительно ускоряет цикл разработки нового заказного МК.
Набор модулей в настоящее время включает в себя:
б)обеспечение (совместно с модулем формирователя тактовой частоты CGM) режимов пониженного энергопотребления STOP и WAIT, а также программное управление тактовой частотой с помощью ФАПЧ;
в)управление прерываниями и RESET: формирование сигнала сброса при обнаружении неправильных кодов команды и адресов, а также поступлении сигналов от модулей контроля напряжения питания и сторожевого таймера; обработка и арбитраж программных и аппаратных прерываний.
Первые представители этого семейства появились в 1994г, в настоящий момент в состав семейства входят около 20 моделей. Новая программа "Заказной МК за 7 дней", введенная фирмой Motorola в 1996 году, позволила радикально сократить цикл разработки новых МК семейства НС08, что безусловно приведет к его динамичному развитию.
Семейство НС11
В отличие от относительно специализированных МК "заказных" семейств, семейство МС68НС11 содержит набор из около 40 более универсальных и высокопроизводительных микроконтроллеров, ориентированных как на массовые рынки, так и на среднее и мелкое производство. Процессорное ядро МК этого семейства отличается повышенной производительностью, отличающееся от НС05 более эффективной архитектурой, системой команд, наличием дополнительных методов адресации и возможностью адресовать больший объем внешней памяти. МК семейства НС11 содержат встроенную память различных типов и конфигураций.
Периферийные функции представлены многофункциональными таймерами, АЦП (до 12 каналов и 10 разрядов), встроенным сопроцессором, ускоряющим выполнение умножения и деления на порядок, ШИМ и ЦАП; последовательными интерфейсами, контроллером ПДП, синтезатором тактовой частоты и другими функциями. Как и в других семействах, имеется большое разнообразие корпусов, а также версии с пониженным напряжением питания и расширенным температурным диапазоном.
Наиболее характерные особенности ЦПУ: два 8-битных или один 16-битный аккумулятор
ЦПУ некоторых моделей семейства содержит встроенный математический сопроцессор, выполняющий 16-битные операции умножения и деления в 10 раз быстрее, чем процессор. Существуют версии МК с программно управляемым значением тактовой частоты на основе ФАПЧ, что позволяет гибко управлять энергопотреблением в зависимости от сложности вычислительных задач. ЦПУ семейства НС11 поддерживает следующие режимы адресации: неявная, непосредственная, прямая, расширенная, индексная и относительная.
Система команд представлена следующими группами:
МК семейства HC11 имеют в своем составе все типы внутренней памяти: ПЗУ (программируемое или масочное), EEPROM, ОЗУ объемом до 2К байт. Характерно, что все МК семейства НС11 адресуют внешнюю память, причем есть версии с немультиплексированными магистралями данных и адреса (НС11F1), а также версии с расширенным до 256К...1М адресным пространством с помощью программируемых выборок внешней памяти (HC11Kx)
Литература