Системный уровень микроконтроллеров

Сам по себе «крошка МК» большой практической ценности не представляет. Это не электрическая лампочка, которая даёт яркий свет, и не резистор, через который протекает ток. МК предназначен для коллективной работы в «команде», по-научному — в цифровой системе обработки информации, управления и контроля.

На Рис. 2.1, а...и приведены типовые схемы включения МК в классической связке «Оператор — Исполнительное устройство — Объект управления». Как видно, ареал распространения МК охватывает практически все виды человеческой деятельности. Если где он пока и не применяется, то только из-за нехватки фантазии или из-за технологических (экономических) ограничений.

Системный уровень микроконтроллеров

На Рис. 2.2 показано внутреннее строение МК на системном уровне. Базовым блоком служит ЦПУ, которое включает в себя:

  • центральный процессор (он же «вычислитель»);
  • внутренние шины адреса, данных, управления;
  • формирователь сетки тактовых частот;
  • модуль памяти и блок регистров общего назначения;
  • блок конфигурации режимов работы, прерываний, рестарта.

Процессорное ядро служит основным отличительным признаком архитектуры. По его характеристикам (и названию) судят о потенциальных возможностях определённого семейства МК. Ядро обслуживается несколькими периферийными модулями или, по-другому, подсистемами. Именно к ним пользователь имеет доступ извне. Оттого, как правильно будут подключаться к подсистемам внешние цепи, зависят точностные и эксплуатационные параметры всего устройства.

Каждая входящая в МК подсистема важна по-своему. Например, чтобы МК стартовал, надо выполнить следующие действия:

  • запрограммировать ячейки памяти ПЗУ (подсистема программирования);
  • подать питающее напряжение (подсистема питания);
  • запустить тактовый генератор (подсистема синхронизации);
  • осуществить начальный сброс (подсистема сброса);
  • активизировать интерфейсные цепи (подсистема портов ввода/вывода).

Для уяснения свойств МК предлагается рассматривать его в виде «чёрного ящика». Если вспомнить историю, то в Древней Греции существовала легенда, согласно которой красавица Пандора как-то раз из любопытства открыла амфору, в которую громовержец Зевс спрятал все человеческие пороки. Оказавшись на воле, они мгновенно разлетелись по свету, до сих пор причиняя людям страдания и боль. Мораль истории простая — не ищи ради любопытства приключений на свою голову.

Выражение «амфора Пандоры» или «сосуд Пандоры», как символ вещи с неизвестным внутренним содержанием, стало нарицательным. Со временем оно трансформировалось в «сундук Пандоры», «ящик Пандоры» и, наконец, в «чёрный ящик» (англ. «black box»). В технике широко используется данный термин для обозначения прибора, в котором исследователю доступны для наблюдения только входные и выходные сигналы.

Системный уровень микроконтроллеров

Применительно к МК, каждую подсистему можно приравнять к отдельному «чёрному ящику» и рассматривать упрощённые эквивалентные схемы со стороны доступных выводов. Функциональная структура подсистем детально расшифровываться не будет. За кадром останутся подробности аппаратной начинки, а также конкретные названия регистров общего назначения.

После того, как будут проанализированы все подсистемы, можно синтезировать некую идеализированную модель МК. Она будет простой для понимания и достаточно точной по параметрам. Это позволит отсечь, как «бритвой Оккама», несущественные детали, не упуская из виду главного.

Источник:  Рюмик С.М. 1000 и одна микроконтроллерная схема. (Выпуск 1)

0 1286 Микроконтроллеры
микроконтроллер теория
кэшбек