Îndrumar de laborator - sisteme cu microprocesare

Introducere

Microcontrolerele din familia MCS-51 au o arhitectura interna bazata pe cea a

microprocesoarelor de uz general. Diferentele fata de microprocesoarele de uz

general au pornit de la faptul ca se dorea o unitate de procesare cât mai ieftina si care

sa fie folosita în sisteme de conducere .

Microprocesoarele Intel 8080 si 8085 au o arhitectura orientata spre procesare

a datelor de uz general.

Pentru realizarea unui sistem de conducere, o unitate centrala cu

microprocesoar de uz general nu poate fi folosita fara a face apel si la anumite

circuite externe specializate. Astfel, pentru introducerea timpului în sistem este

nevoie de un circuit digital numit timer, pentru achizitia datelor din exterior trebuie

prevazuta o interfata paralela (porturi), pentru comunicatie între diverse module ale

sistemului de conducere este nevoie de o interfata seriala. Se obtine în final un sistem

destul de complex, cu o dimensiune mare si fiabilitate redusa determinata de numarul

destul de mare de circuite digitale folosite.

Microcontrolerele rezolva aceste neajunsuri prin includerea pe acelasi cip a

acestor circuite specializate, ceea ce a condus la o arhitectura interna mai complexa.

Astfel au rezultat structuri de conducere mult mai simple si mai puternice.

Structura interna a unui microcontroler 8051/8031 este prezentata în figura

urmatoare:

OBS: Microcontrolerul 8031 nu are memorie ROM/EPROM interna.

Din figura se poate observa faptul ca un microcontroler 8051/8031 este

organizat în jurul unei unitati centrale similare cu un microprocesor de uz general.

Resursele hardware on-chip care nu se regasesc la microprocesoarele de uz

general sunt:

- facilitatea de operare directa pe bit a unitatii aritmetico-logice (acumulator)

datorita integrarii unui procesor boolean;

- organizarea interna a unei stive de maxim 128Kocteti;

- existenta un set de instructiuni mai elaborat;

- capabilitatea de calcul binar si zecimal;

- 4 porturi bidirectonale a câte 8 linii fiecare;

- 2 timere pe 16 biti;

- port serial de mare viteza cu mai multe moduri de lucru;

- structura de întreruperi cu doua nivele de prioritate;

Microcontrolerele sunt denumite si “embedded microprocessors” tocmai

datorita acestei organizari interne hardware.

Scopul de a obtine un circuit cât mai compact a determinat o altfel de abordare

a conceptului de magistrala fata de microprocesoarele de uz general. Dupa cum se

observa din figura un microcontroler scoate în exterior o serie de linii denumite

porturi care, functie de aplicatie, pot avea dubla întrebuintare.

Datorita acestei facilitati microcontrolerele pot folosi numai resursele integrate

pe cip (stand-alone) în sistemele de conducere de nivel mediu, sau, acolo unde

aplicatia o cere, aceste resurse pot fi completate cu memorie si porturi externe. Astfel,

se poate creste spatiul de memorie ROM si/sau RAM sau pot fi conectate dispozitive

I/E suplimentare - circuite specializate din familia 8080/8085 (PPI 8255, USART

8251, PIT 8253 etc.). Pentru a realiza comunicarea între aceste extensii si

microcontroler este nevoie ca o parte din liniile de port sa fie redirectionate în alte

scopuri. De exemplu adresa pe 16 biti pentru accesul la memoria externa se

furnizeaza cu ajutorul porturilor P0 si P2 care acum joaca rolul de magistrala de

adrese. Magistrala de date este obtinuta din liniile portului P0. Pentru a face

deosebirea între adresa si date, liniile portului P0 sunt multiplexate în timp.