Организация памяти данных (ОЗУ)

Принципиальная схема.. 28

Введение

В настоящее время устройства с микропроцессорным управлением все чаще и чаще встречаются в нашей жизни. Такие устройства стали неотъемлемой частью жизни человечества. Появление микропроцессорной технологии позволило создавать высокоточные приборы, о которых раньше можно было только мечтать, по достаточно доступной цене. Стало возможным появление мобильной связи, а так же доступных широким массам ЭВМ.

В данное время использование микропроцессора в различный устройствах позволяет значительно уменьшить его габариты и увеличить возможность устройства. Ярким примером может служить простая цифровая фотокамера. Раньше можно было только мечтать о фотоаппарате, с помощью которого можно было сделать до ста снимков, в котором не использовалась бы пленка и который умещался бы в кармане. Это стало возможным благодаря применению микропроцессора, который обрабатывает полученное изображение, преобразуя его в цифровой код.

Помимо того, что микропроцессор осуществляет операции по управлению, он также может выполнять арифметические и логические операции, что позволяет быстро обрабатывать полученную информацию, а наличие памяти позволяет сохранять информацию.

Такое развитие микропроцессорной техники стало возможным благодаря принципу микропрограммного управления. Один из способов реализации программного управления был предложен в 1945 году Дж.фон Нейманом и с тех пор принцип фон Неймана программного управления используется в качестве основного принципа построения всех современных ЭВМ.

За всю историю развития микропроцессорной техники ведущие позиции в этой области занимает американская фирма Intel (Integrated Electronics). В 1971 году она разработала и выпустила первый в мире 4-битный микропроцессор 4004, но подлинный успех ей принес 8-битный микропроцессор 8080, который был объявлен в 1973 году. Этот микропроцессор получил очень широкое распространение во всем мире. Сейчас в нашей стране его аналог - микропроцессор К580ИК80 применяется во многих бытовых и персональных компьютерах и разнообразных контроллерах.

В 1979 году фирма Intel первой выпустила 16-битный микропроцессор 8086, возможности которого были близки к возможностям процессоров миникомпьютеров 70-х годов. Микропроцессор 8086 оказался "прародителем" целого семейства, которое обычно называют семейством 80х86. Аналог этого микропроцессора К1810ВМ86 применяется в персональных компьютерах, выпускаемых в нашей стране.

Желание расширить адресное пространство памяти до 1 Мбайта в процессоре с 16-битными регистрами заставило использовать в микропроцессоре 8086 сегментную организацию памяти, которая в последующих микропроцессорах фирмы Intel было сохранено ради совместимости.

Несколько позже появился МП 8088, архитектурно повторяющий МП 8086 и имеющий 16-битные внутренние регистры, но ее внешняя шина данных составляет 8 бит. Широкой популярности МП 8088 способствовало его применение фирмой IBM в ПК РС и РС/ХТ. Очень быстро для этих компьютеров был накоплен такой огромный объем программного обеспечения, что в последующих МП фирме Intel пришлось предусматривать специальный режим эмуляции МП 8086. Обычно этот режим называется режимом реального адреса (Real Addres Mode) и R-режим.

В 1981 году появились МП 80186/80188, которые сохраняли базовую архитектуру МП 8086/8088, но содержали на кристалле контроллер прямого доступа к памяти, счетчик/таймер и контроллер прерываний. Кроме того, была расширена система команд. Однако широкого распространения эти МП (как и ПК PCjr на их основе) не получили.

Следующим крупным шагом в разработке новых идей стал МП 80286, появившийся в 1982 году. При разработке этого МП были учтены достижения в архитектуре миникомпьютеров и больших компьютеров. МП 80286 может работать в двух режимах: в режиме реального адреса он эмулирует МП 8086, а в защищенном режиме виртуального адреса или Р-режиме предоставляет программисту много новых возможностей и средств. Среди них отметим расширение адресного пространства до 16 Мбайт, появление дескриптеров сегментов и дескриптерных таблиц, наличие защиты по четырем уровням привилегий, поддержку организации виртуальной памяти и мультизадачности. МП 80286 применяется в ПК РС/АТ и младших моделях PS/2.

В 1986 году появился новый микропроцессор фирмы Intel 80386. При разработке этого 32-битного МП потребовалось решать две задачи: совместимость и производительность. Первая из них решена путем введения трех режимов работы.

В R-режиме, который действует после включения питания или системного сброса, процессор копирует работу МП 8086 и использует 16-битные регистры; адресное пространство составляет 1 Мбайт памяти.

В Р-режиме МП 80386 может выполнять 16-битные программы МП 80286 без каких-либо модификаций. Вместе с тем в этом режиме он может выполнять свои "естественные" 32-битные программы, что обеспечивает повышение производительности системы. В этом режиме реализуются все новые возможности и средства МП 80386, такие как масштабированная индексная адресация памяти, ортогональное использование РОН, новые команды; средства отладки и другие. Адресное пространство памяти в этом режиме составляет 4 Гбайта. Операционная система Р-режима может создать задачу, которая работает в режиме виртуального процессора 8086 или V-режим. Прикладная программа, которая выполняется в этом режиме, полагает, что она работает на процессоре 8086. Однако, некоторые команды, в основном, связаны с управлением ввода-выводом, программе выполнять запрещается, Поэтому при нарушении правил защиты генерируется прерывание и управление передается ОС.

Сравнительно недавно появился МП 80386 SX, который полностью совместим с процессором 80386, но имеет внешнюю шину данных 16 бит и адресное пространство 24 Мбайт. Выпущен также МП 80386 SL в миниатюрном корпусе и с пониженным потреблением энергии.

В 1989 году фирма Intel выпустила на рынок МП 80486, содержащий в кристалле 1,2 миллиона транзисторов. Два главных отличия от предыдущих МП состоит в том, что математический сопроцессор реализован на одном кристалле с центральным процессором FPU (Floating Point Unit) и имеется внутренняя совмещенная кэш-память команд и данных емкостью 8 кбайт.

Начиная с 90-х годов скорость развития МП стала резко расти. Один факт того, что частоту в 100 МГц преодолевали более 10 лет, 1ГГц был преодолен за пять лет, а рубеж в 2 ГГц был пройден уже через 2 года после появления 1ГГц МП. Речь идет, конечно, о мини и микро ЭВМ, которые принято называть персональным компьютером.     

В данном курсовом проекте микропроцессор используется для создания простейшего устройства, так как целью курсового проектирования не является создание нового мощного устройства, а закрепления материала полученного в курсе «Микропроцессорные системы», понятие основных принципов построения таких устройств.

Описание используемой ОМЭВМ

1.2.Особенности структурной организации PIC 16F84

  Главным отличием данного микроконтроллера является наличие электрически перепрограммируемой памяти данных-констант EEPROM и отсутствие модуля АЦП. Эти и другие связанные с ними отличия приведены в следующем списке:

1. Память программ электрически перепрограммируема (EEPROM). Это позволяет пользователю достаточно просто многократно перепрограммировать микроконтроллер, что очень существенно на этапе отладки рабочих программ и при изменении функциональных возможностей МКУ в процессе создания и эксплуатации.

2. Наличие дополнительной электрически перепрограммируемой EEPROM памяти для данных-констант размером 64х8 байт.

3. Четыре источника прерывания.

- внешнее прерывание с вывода RBO/INT,

- прерывание от счетчика/таймера TMRO(RTCC),

- прерывание от изменения сигналов на входах порта RB<7:4>,

а четвертый источник новый:

- по завершению записи данных в памяти EEPROM.

4. Рабочая частота – 0 Гц.....10 МГц (минимальный цикл выполнения команды – 400 нс).

5. Модуль АЦП отсутствует.

6. Управляющий регистр прерываний INTCON модифицирован.

Вместо бита разрешения/запрещения прерывания от аналого-цифрового преобразователя ADIE в 6-м разряде регистра INTCON находится бит разрешения/запрещения прерывания по завершению записи данных в памяти EEPROM (EEIE), причем: EEIE=0 запрещает прерывание (флаг EEIF в регистре EECON1), EEIE = 1 запрещает прерывание.

Назначение всех остальных бит регистра INTCON точно такое же как и в PIC 16С71

7. В составе 15-ти специальных регистров вместо ненужных в данном микроконтроллере ADCON, ADCON1, ADRES и ADRES2 (в связи с отсутствием АЦП) появились новые регистры EEDATA, EECON1, EEADR и EECON, которые управляют EEPROM данных-констант и расположены в ОЗУ(RAM) соответственно по тем же адресам.

Организация памяти данных (ОЗУ)

   Область ОЗУ организована как 128х8, имеет также 2-е страницы с одинаковыми объемом (128 байт) Н

   На местах регистров ADCON, ADCON1, ADRES и ADRES2 в связи с отсутствием АЦП находятся соответственно регистры управления EEPROM данных-констант EEDATA (08h), EECON1 (88h), EEADR (09h), EECON2 (89h).

   Все регистры PIC 16F84, также как и во всех других ОМК семейства PIC, разделяются на две функциональные группы: специальные регистры и регистры общего назначения (РОН).

    Регистры специального назначения используются для управления функциями микроконтроллера и могут быть разделены на два набора: регистры базовых функций и регистры периферийных устройств. Регистры базовых функций включают в себя регистр-переключатель косвенной адресации (INDF), программный счетчик (РС), представленный двумя регистрами PCL и PCLATH, регистр слова состояния (STATUS), регистр-указатель косвенной адресации (FSR), рабочий регистр (W), регистр прерываний (INTCON), а также регистр режимов работы или конфигурации предварительного делителя и таймера (OPTION). Регистры периферийных устройств включают в себя регистры ввода/вывода (RA-порт А и RB-порт В), регистры данных (EEDATA) и адреса (EEADR) памяти данных-констант, регистр таймера-счетчика (TMPO) и регистры управления конфигурацией портов ввода/вывода (TRISA и TRISB).

    К ячейкам ОЗУ можно точно также как и в PIC 16С71 адресоваться прямо или косвенно, через регистр указатель FSR (04h). Это, кстати, относится и к EEPROM памяти данных-констант.

Мы поможем в написании ваших работ!