MC_PIC (Раздаточный материал к курсовому проекту)

Это описание скачано мной из интернета и лишь отформатировано для печати. Предназначено для тех, кто интересуется этим широко распространенным семейством контроллеров.В. Т. Рябов.5.1. Основные особенности микроконтроллеров серии PIC.......................................... 25.1.1. Состав и назначение семейств PIC-контроллеров ............................................ 25.1.2. Микроконтроллеры семейств PIC16CXXX и PIC17CXXX ............................. 35.1.3. Особенности архитектуры микроконтроллеров семейства PIC16CXXX.......

35.2. Микроконтроллеры подгруппы PIC16F8X............................................................... 45.2.1. Основные характеристики................................................................................... 45.2.2. Особенности архитектуры................................................................................... 65.2.3. Схема тактирования и цикл выполнения команды........................................... 75.2.4. Организация памяти программ и стека.............................................................. 85.2.5.

Организация памяти данных............................................................................... 95.2.6. Регистры специального назначения ................................................................. 105.2.7. Счетчик команд .................................................................................................. 125.2.8. Прямая и косвенная адресации ......................................................................... 135.2.9. Порты ввода/вывода...........................................................................................

145.2.10. Модуль таймера и регистр таймера................................................................ 175.2.11. Память данных в РПЗУ (EEPROM)................................................................ 185.2.12. Организация прерываний ................................................................................

205.2.13. Система команд PIC-контроллеров серии PIC16C8X .................................. 215.1. Основные особенности микроконтроллеров серии PIC5.1.1. Состав и назначение семейств PIC-контроллеровМикроконтроллеры семейств PIC (Peripheral Interface Controller) компании Microchipобъединяют все передовые технологии микроконтроллеров: электрически программируемыепользователем ППЗУ, минимальное энергопотребление, высокую производительность, хорошо развитую RISC-архитектуру, функциональную законченность и минимальные размеры.Широкая номенклатура изделий обеспечивает использование микроконтроллеров в устройствах, предназначенных для разнообразных сфер применения.Первые микроконтроллеры компании Microchip PIC16C5x появились в конце 1980-хгодов и благодаря своей высокой производительности и низкой стоимости составили серьезную конкуренцию производившимся в то время 8-разрядным МК с CISC-архитектурой.Высокая скорость выполнения команд в PIC-контроллерах достигается за счет использования двухшинной гарвардской архитектуры вместо традиционной одношинной фоннеймановской.

Гарвардская архитектура основывается на наборе регистров с разделеннымишинами и адресными пространствами для команд и данных. Все ресурсы микроконтроллера,такие как порты ввода/вывода, ячейки памяти и таймер, представляют собой физически реализованные аппаратные регистры.Микроконтроллеры PIC содержат RISC-процессор с симметричной системой команд,позволяющей выполнять операции с любым регистром, используя произвольный метод адресации. Пользователь может сохранять результат операции в самом регистре-аккумулятореили во втором регистре, используемом для операции.В настоящее время компания Microchip выпускает пять основных семейств 8разрядных RISC-микроконтроллеров, совместимых снизу вверх по программному коду:− PIC12CXXX – семейство микроконтроллеров, выпускаемых в миниатюрном 8выводном исполнении. Эти микроконтроллеры выпускаются как с 12-разрядной (33 команды), так и с 14-разрядной (35 команд) системой команд.

Содержат встроенный тактовый генератор, таймер/счетчик, сторожевой таймер, схему управления прерываниями.В составе семейства есть микроконтроллеры со встроенным 8-разрядным четырехканальным АЦП. Способны работать при напряжении питания до 2,5 В;− PIC16C5X – базовое семейство микроконтроллеров с 12-разрядными командами (33команды), выпускаемое в 18-, 20- и 28-выводных корпусах. Представляют собой простые недорогие микроконтроллеры с минимальной периферией.

Способность работатьпри малом напряжении питания (до 2 В) делает их удобными для применения в переносных конструкциях. В состав семейства входят микроконтроллеры подгруппыPIC16HV5XX, способные работать непосредственно от батареи в диапазоне питающихнапряжений до 15 В;− PIC16CXXX – семейство микроконтроллеров среднего уровня с 14-разрядными командами (35 команд). Наиболее многочисленное семейство, объединяющее микроконтроллеры с разнообразными периферийными устройствами, в число которых входятаналоговые компараторы, аналогово-цифровые преобразователи, контроллеры последовательных интерфейсов SPI, USART и I2C, таймеры-счетчики, модули захвата/сравнения, широтно-импульсные модуляторы, сторожевые таймеры, супервизорныесхемы и так далее;− PIC17CXXX – семейство высокопроизводительных микроконтроллеров с расширенной системой команд 16-разрядного формата (58 команд), работающие на частоте до 33МГц, с объемом памяти программ до 16 Кслов.

Кроме обширной периферии, 16уровневого аппаратного стека и векторной системы прерываний, почти все микроконтроллеры этого семейства имеют встроенный аппаратный умножитель 8х8, выполняющий операцию умножения за один машинный цикл. Являются одними из самых быстродействующих в классе 8-разрядных микроконтроллеров;− PIC18CXXX – семейство высокопроизводительных микроконтроллеров с расширен-ной системой команд 16-разрядного формата (75 команд) и встроенным 10-разряднымАЦП, работающие на частоте до 40 МГц.

Содержат 31-уровневый аппаратный стек,встроенную память команд до 32 Кслов и способны адресовать до 4 Кбайт памяти данных и до 2 Мбайт внешней памяти программ. Расширенное RISC-ядро микроконтроллеров данного семейства оптимизировано под использование нового Си-компилятора.Большинство PIC-контроллеров выпускаются с однократно программируемой памятью программ (OTP), с возможностью внутрисхемного программирования или масочнымПЗУ. Для целей отладки предлагаются более дорогие версии с ультрафиолетовым стираниеми Flash-памятью. Полный список выпускаемых модификаций PIC-контроллеров включаетпорядка пятисот наименований.

Поэтому продукция компании перекрывает почти весь диапазон применений 8-разрядных микроконтроллеров.Из программных средств отладки наиболее известны и доступны различные версииассемблеров, а также интегрированная программная среда MPLAB. Российские производители программаторов и аппаратных отладочных средств также уделяют внимание PICконтроллерам. Выпускаются как специализированные программаторы, такие как PICPROG,программирующие почти весь спектр PIC-микроконтроллеров, так и универсальные:UNIPRO и СТЕРХ, поддерживающие наиболее известные версии PIC-контроллеров.Наиболее распространенными семействами PIC-контроллеров являются PIC16CXXXи PIC17CXXX.5.1.2. Микроконтроллеры семейств PIC16CXXX и PIC17CXXXОсновным назначением микроконтроллеров семейств PIC16 и PIC17, как следует изаббревиатуры PIC (Peripheral Interface Controller), является выполнение интерфейсных функций.

Этим объясняются особенности их архитектуры:− RISC-система команд, характеризующаяся малым набором одноадресных инструкций(33, 35 или 58), каждая из которых имеет длину в одно слово (12, 14 или 16 бит) ибольшинство выполняется за один машинный цикл. В системе команд отсутствуютсложные арифметические команды (умножение, деление), предельно сокращен наборусловных переходов;− высокая скорость выполнения команд: при тактовой частоте 20 МГц время машинногоцикла составляет 200 нс (быстродействие равно 5 млн.

операций/сек);− наличие мощных драйверов (до 25 мА) на линиях портов ввода/вывода, что позволяетподключать непосредственно к ним довольно мощную нагрузку, например, светодиоды.− низкая потребляемая мощность;− ориентация на ценовую нишу предельно низкой стоимости, определяющая использование дешевых корпусов с малым количеством выводов (8, 14, 18, 28), отказ от внешнихшин адреса и данных (кроме PIC17C4X), использование упрощенного механизма прерываний и аппаратного (программно недоступного) стека.5.1.3.