Регистры общего назначения

Лабораторная работа №1

УПРАВЛЕНИЕ ВНУТРЕННЕЙ ПАМЯТЬЮ МИКРОКОНТРОЛЛЕРОВ AVR

АРХИТЕКТУРА МИКРОКОНТРОЛЛЕРОВ АVR И РIС

Цель работы: Изучение организации пространства памяти программ микроконтроллеров и программных средств управления ходом выполнения программы.

Введение

В принципе, все микроконтроллеры построены по одной схеме. Система управления, состоящая из счетчика команд и схемы декодирования, выполняет считывание и декодирование команд из памяти программ, а операционное устрой­ство отвечает за выполнение арифметических и логических операций; интерфейс ввода/вывода позволяет обмениваться данными с периферийными устройствами; и, наконец, необходимо иметь запоминающее устройство для хранения программ и данных (рис. 1.1).

Рисунок 1. Обобщенная структура микроконтроллера

Не будем привязывается к какому-либо конкретному типу микроконтроллеров АVR. или РIС, поэтому ниже будут рассмотрены только общие для большинства микроконтроллеров особенности архитектуры памяти, вопросы ввода/вывода, обработки прерываний, сброса и др.

Память

В микроконтроллерах АVR и РIС память реализована по Гарвардской архи­тектуре, что подразумевает разделение памяти команд и данных. Это означает, что обращение к командам осуществляется независимо от доступа к данным. Преимуществом такой организации является повышение скорости доступа к памяти.

К тому же, в микроконтроллерах Р1С к памяти данных и к памяти команд можно обращаться фактически одновременно, что еще больше повышает скорость обра­ботки программ. Рассмотрим, какие типы памяти могут использоваться в микро­контроллерах АVR и РIС.

Память данных

Память данных предназначена для записи/чтения данных, используемых программами. Является энергозависимой, то есть, при отключении питания микро­контроллера все хранимые в ней данные, будут потеряны. В микроконтроллерах АVR память данных имеет более развитую структуру по сравнению с микроконтроллерами РIC, что показано на рис. 1.2.

Примечние: Здесь и далее шестнадцатеричные числа будут представлены ы форме принятой в языке С: с префиксом 0X

Рисунок 2. Структура памяти данных в микроконтроллерах АVR и РIC

Область статической памяти SRАМ (Static Random Ассеss Меmогy) обозначе­на на рис. 1.2 пунктиром, поскольку используется не всеми микроконтроллерами АVR (это относится как к внутренней, так и к внешней SRАМ). Ее начальный адрес — 0x060, а верхний адрес — разный в различных устройствах.

В некоторых микроконтроллерах АVR можно увеличивать пространство памяти SRАМ посредством подключения внешних блоков памяти вплоть до 64 Кбайт, однако для этого приходится пожертвовать портами А и С, которые в этом случае применяются для передачи данных и адресов.

Регистры общего назначения

Область регистров общего назначения (рабочих регистров) предназначена для временного хранения переменных и указателей, используемых процессором для выполнения программ. В микроконтроллерах АVR она состоит из 32 восьмиразрядных регистров (диапазон адресов 0x000 - 0x01F). В микроконтроллерах Р1С регистры общего назначения также восьмиразрядные, однако их количество и диапазон адресов зависят от конкретного типа устройства.

В программах, написанных на языке С, непосредственное обращение к регистрам общего назначения обычно не требуется, если только не используются фрагменты на языке ассемблера.