Ответы к ГосЭкзамену 220402 (Информатика) (1088974), страница 19
Текст из файла (страница 19)
Примеры можно увидеть на e8051.com.Общей особенностью в современных 8051-совместимых микроконтроллерах стало встраивание улучшенныхи дополнительных схем, таких как: автоматический сброс по падению питающего напряжения; встроенныетактовые генераторы; внутрисхемное программирование памяти программ; автозагрузчики долговременнойпамяти данных на основе EEPROM; I²C (стандарт 3-х проводной последовательной шины); SPI; USB хостинтерфейс; ШИМ-генераторы; аналоговых компараторов; АЦП и ЦАП преобразователей; часов реальноговремени; дополнительных таймеров и счетчиков; внутрисхемных отладчиков, дополнительных источниковпрерываний; расширенных энергосберегающих режимов.Для 8051 доступно несколько компиляторов с языка программирования Си, большинство из которых поддерживает расширения языка для более эффективного использования особенностей 8051.
Например,программист может указать, в каком из шести типов памяти 8051 необходимо хранить переменную; компилятору можно указать, каким образом использовать переключаемые регистровые блоки и инструкции дляманипулирования отдельными разрядами регистров. Для программирования 8051 используются и другиеязыки высокого уровня: Форт, Бейсик, Паскаль, PL/M и Modula-2, однако они не получили такого широкогораспространения как Си и ассемблер.5.
Структура вычислительных средств системы управления современногопромышленного робота.Рассказать о микроЭВМ, устройстве микроЭВМ, связи микроЭВМ с датчиками. Возможно стоит рассказатьоб интерфейсах.Подключение устройств ввода/вывода к микро-ЭВМ. Порты ввода/вывода, параллельная шина. Внешняяшина микро-ЭВМ семейства MCS51.Intel 8051 — это однокристальный микроконтроллер (не путать с процессором) гарвардской архитектуры,который был впервые произведен Intel в 1980 году, для использования во встраиваемых системах.
В течение1980-ых и начале 1990-ых годов был чрезвычайно популярен. Однако, в настоящее время устарел и вытеснен более современными устройствами, с 8051-совместимыми ядрами, производимыми более чем 20 независимыми производителями, такими как Atmel, Maxim IC (дочерняя компания Dallas Semiconductor), NXP(ранее Philips Semiconductor), Winbond, Silicon Laboratories, Texas Instruments и Cypress Semiconductor.
Существует также российский клон данной микросхемы, КР1816ВЕ51. Официальное название 8051-семействамикроконтроллеров Intel — MCS 51.Первые из 8051-семейства Intel производились с использованием n-МОП технологии, но следующие версии,содержащие символ «C» в названии, такие как 80C51, использовали КМОП-технологию и потреблялименьшую мощность, чем n-МОП предшественники (это облегчало их применение для устройств с питаниемот батарей).Важные особенности и применениеСостоит из процессорного ядра (CPU), ОЗУ, ПЗУ, последовательного порта, параллельного порта,логики управления прерываниями, таймер и т.
д.Шина данных — 8-ми битная шина данных. Возможность обработки 8 бит данных за одну операцию. Обуславливает название 8-битный микропроцессор.Шина адреса — 16 битная адресная шина. Возможность доступа к 216 адресам памяти, то есть 64 кБадресное пространство в ОЗУ и ПЗУ.Встроенное ОЗУ — 128 байт (Памяти данных).Встроенное ПЗУ — 4 КБ (Памяти программ).66Четыре порта ввода/вывода: один двунаправленный и три квазидвунаправленных.Последовательный интерфейс USART (Универсальный асинхронный приёмопередатчик).Два 16-битных таймера.Два уровня приоритета прерываний.Энергосберегающий режим.Чрезвычайно полезной особенностью 8051 ядра является обработка булевых данных, что позволило ввестибинарную логику, оперирующую напрямую с битами внутренней ОЗУ (области из 128 прямо-адресуемыхбитов) и регистров.
Данная особенность была востребована в приложениях промышленной автоматики. Ещеодна ценная особенность состояла в 4 независимых наборах регистров, которые значительно уменьшализадержки при обработке прерываний, в сравнении с классическим использованием стека, применявшимсяранее.Универсальный асинхронный приёмопередатчик (УАПП,UART) может быть настроен для использования врежиме 9-бит данных, что делает возможным адресную приемо-передачу в многоточечном подключении наоснове RS-485 аппаратного протокола.8051-совместимые микроконтроллеры обычно имеют один или два УАПП (UART), два или три таймера, 128или 256 байт встроенной ОЗУ (16 байт которой имеют побитовую адресацию), от 512 байт до 128 Кбайтвстроенной памяти программ (ПЗУ), и иногда встречается использование EEPROM, адресуемой через «регистры специального назначения» (SFR = special function register). Один машинный цикл оригинального8051 ядра занимает 12 временных тактов, а большинство инструкций выполняется за один или два машинных цикла.
При частоте тактового генератора, равной 12 МГц, 8051 ядро может выполнять 1 миллион операций в секунду, выполняемых за один цикл, или 500 тысяч операций в секунду, выполняемых за два цикла.Улучшенное 8051-совместимое ядро, которое в настоящее время распространено, выполняет машинныйцикл за шесть, четыре, два, или даже за один временной такт, и позволяет использовать тактовые генераторы с частотой до 100 МГц, что позволило увеличить количество выполняемых операций в секунду.
Все 8051совместимые устройства, производимые SILabs, некоторые из производимых Dallas и немногие из производимых Atmel имеют ядро с 1 тактом на машинный цикл.Еще более быстрые 8051 ядра, с 1 тактом на машинный цикл, организуются использованием ПЛИС, такихкак FPGA (скорость в диапазоне 130—150 МГц) или ASIC (скорость в диапазоне нескольких сотен МГц),при помощи специальной прошивки. Примеры можно увидеть на e8051.com.Общей особенностью в современных 8051-совместимых микроконтроллерах стало встраивание улучшенныхи дополнительных схем, таких как: автоматический сброс по падению питающего напряжения; встроенныетактовые генераторы; внутрисхемное программирование памяти программ; автозагрузчики долговременнойпамяти данных на основе EEPROM; I²C (стандарт 3-х проводной последовательной шины); SPI; USB хостинтерфейс; ШИМ-генераторы; аналоговых компараторов; АЦП и ЦАП преобразователей; часов реальноговремени; дополнительных таймеров и счетчиков; внутрисхемных отладчиков, дополнительных источниковпрерываний; расширенных энергосберегающих режимов.ПрограммированиеДля 8051 доступно несколько компиляторов с языка программирования Си, большинство из которых поддерживает расширения языка для более эффективного использования особенностей 8051.
Например, программист может указать, в каком из шести типов памяти 8051 необходимо хранить переменную; компилятору можно указать, каким образом использовать переключаемые регистровые блоки и инструкции для манипулирования отдельными разрядами регистров. Для программирования 8051 используются и другие языкивысокого уровня: Форт, Бейсик, Паскаль, PL/M и Modula-2, однако они не получили такого широкого распространения как Си и ассемблер.Родственные контроллерыПредшественником контроллера 8051 был Intel 8048, который был применён в клавиатуре первого компьютера IBM PC — он конвертировал сигналы о нажатиях на клавиши в поток данных, передававшийся по последовательной линии в системный блок компьютера.
Контроллер 8048, а также контроллеры, спроектированные на его базе, всё ещё применяются в клавиатурах начального уровня.67Контроллер 8031 является урезанной версией Intel 8051: у него отсутствует встроенная память для храненияпрограммы.Контроллер 8052 является расширенной версией оригинального Intel 8051: он оснащён 256 байтами внутреннего ОЗУ (вместо 128 байт 8051), 8 КБ ПЗУ (вместо 4 КБ), также ему добавлен третий 16-разрядныйтаймер.
Контроллер 8032 аналогичен 8052, но не имеет встроенной памяти для хранения программы. Контроллеры 8052 и 8032 считаются устаревшими, так как почти все современные варианты 8051 оснащенытеми расширениями, которыми обладает 8052.Шина ISA. Основные параметры. Стандарт PC-104.Впервые шина ISA появилась на компьютерах IBM PC/XT в 1981 году. Это была 8-разрядная шина с частотой до 8 МГц и скоростью передачи данных до 4 МБайт/с (передача каждого байта требовала минимум двухтактов шины). Разъём состоял из 62 контактов, из которых 8 использовалось для данных, 20 — для адреса,остальные — для управляющих сигналов, а также подачи напряжений питания (земля, +5 В, –5 В, +12 В и –12 В).В 1984 году шина была усовершенствована. Была удвоена разрядность данных (что повлекло удвоение пропускной способности) и добавлены четыре разряда адреса; кроме того, увеличилось число линий запросовпрерываний (IRQ) и запросов прямого доступа к памяти (DMA).
Кроме того, в 16-разрядной шине ISA любое подключенное к ней устройство могло выступать в роли задатчика, т.е. инициировать операцию обменаданными (в 8-разрядной шине задатчиками были только процессор и контроллер DMA). Для подключения16-разрядных устройств используются разъёмы, состоящие из двух частей: полностью совместимой с 8разрядной шиной 62-контактной и новой 36-контактной.В 1988 консорциумом из девяти производителей компьютеров: (AST Research, Compaq, Epson, HewlettPackard, NEC, Olivetti, Tandy, Wyse и Zenith) была обнародована 32-разрядная архитектура системной шиныEISA.В 1993 году компании Intel и Microsoft усовершенствовали шину и разработали ISA PnP (Plug and Play), которая позволяла операционной системе самой определять назначаемое прерывание для устройства.Интерфейс ISA был основным на устаревших системах типа AT.
В новых корпусах форм-фактора ATX, выпускаемых с 1997 года, этот интерфейс часто отсутствует, а с начала века не интегрируется вовсе.В промышленности широкое распространение получила шина PC/104. Электрически она полностью совместима с шиной ISA, но отличается от неё конструкцией разъёмов.PC/104 — шина расширения (которая также дала название формату плат), созданная на базе 8-разрядноговарианта шины ISA. Отличительной особенностью механического конструктива PC/104, является расположение разъёмов не на краю платы, а перпендикулярно ей, что позволяет, устанавливать платы друг на другакак бутерброды.Такая конструкция позволяет собрать до 3-6 плат в один большой «сэндвич» и разместить его в компактномгерметичном корпусе, который будет иметь большую ударопрочность.
Подобный подход широко применяется в авионике, космонавтике, военной технике.С появлением шины PCI появился новый стандарт PC/104+ иногда называемый PC/104Plus, в который добавлена шина PCI. Платы PC/104 и PC/104+ совместимы между собой.Разъём для плат PC/104 и PC/104+ довольно часто устанавливают на боковую поверхность плат MicroPC идругих плат предназначенных для промышленных компьютеров, встроенных систем, телекоммуникации,цифровых приборов в качестве мезонинной платы. Это позволяет при отсутствии на стандартной процессорной плате какого-либо нужного элемента (модулей аналогового или дискретного ввода-вывода, модема,датчика GPS, ГЛОНАСС, сетевого интерфейса промышленной сети, например CANbus), просто добавить нанеё 1-2 платы PC/104 (+).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
