9 – ma’ruza mavzu: Mikrokontrollerlarning tarkibi va tashkillashtirilishi. Reja

9 – MA’RUZA
Mavzu: Mikrokontrollerlarning tarkibi va tashkillashtirilishi.
Reja:
9.1. Mikrokontrollerlarning turlari va tarkibi.
9.2. Mikrokontrollerning protsessor yadrosi.
9.3. MK protsessorlarining buyruqlar tizimi.
9.4. Mikrokontrollerning sinxronizatsiyalash sxemasi.
Tayanch iboralar: mikrokontroller, raqamli signal protsessorlari, taymer, voqea protsessori, ketma-ket interfeys kontrolleri, kontrollerning ichki magistrali, protsessor yadrosi.
Kirish
Hozirgi zamon mikroprotsessorli tizimlarning rivojlanish bosqichining asosiy xususiyatlari bir necha katta integral sxemada yig‘ilgan tizimlardan bir kristalda bajarilgan mikrokontrollerlarga o‘tishning tugallanishidir, ular bir kristalda mikroprotsessorli tizimning barcha elementlarini birlashtiradi: markaziy protsessor (MP), doimiy xotira qurilmasi (DXQ), operativ xotira qurilmasi (OXQ), kiritish-chiqarish portlari va taymer.
9.1. Mikrokontrollerlarning turlari va tarkibi
Hozirgi vaqtda mikrokontrollerlarning (MK) bir qator turlari ishlab chiqarilmoqda. Bularning barchasini shartli ravishda uchta asosiy sinfga bo‘lish mumkin:
-8-razryadli mikrokontrollerlar joylashtiriladigan ilovalar uchun;
-16- va 32-razryadli mikrokontrollerlar;
-raqamli signal protsessorlari (DSP).
Mikroprotsessor oilasining eng ko‘p tarqalgan namoyondasi, sanoatda, uy ro‘zg‘or buyumlarida va kompyuter texnikasida ko‘p ishlatiladigan 8-razryadlik mikrokontrollerlardir. Ular o‘z rivojlanish tarixida oddiy nisbatan tashqi qurilmasi rivojlanmagan qurilmalardan to zamonaviy ko‘p vazifali, real vaqt o‘lchamida murakkab boshqarish algoritmlarini bajaruvchi mikrokontrollerigacha bo‘lgan yo‘lni bosib o‘tdi. 8-razryadli mikrokontrollerlarni yashovchanlik xususiyatining sababi, real obektlarni boshqarish uchun ishlatilishligi va ularda asosan ishlov berish tezligi amaliy jihatdan protsessorning razryadlar soniga bog‘liq bo‘lmagan mantiqiy operatsiyalar ko‘p bo‘lgan algoritmlarni ishlatilishidadir.
8-razryadli mikrokontrollerlarni ommabop bo‘lishining yana bir sababi taniqli bo‘lgan Motorola, Microchip, Intel, Zilog, Atmel va boshqa firmalarning doimiy maxsulot turini kengaytirib borishidir.
Zamonaviy 8-razryadli mikrokontrollerlarini odatda bir qator farq qiluvchi belgilari mavjutdir. Ularning asosiysini sanab o‘tamiz:
-modulliy tashkillanishi, u holda bitta protsessor yadrosi (markaziy protsessor) asosida MK qatorini (lineyka) loyihalashtiriladi, ular dastur xotirasining turi va hajmi bilan, axborot xotirasining xajmi, tashqi modul to‘plamlari va sinxronlash chastotasi bilan farqlanadilar.
-MK ning yopiq arxitekturasidan foydalanish, u magistralning manzillar va axborotlar yo‘lining MK g‘ilof oyoqchalariga chiqarilmaganligi bilan xarakterlanadi. Shunday qilib, MK tugatilgan axborotlarga ishlov berish tizimi bo‘lib, uning imkoniyatlarini manzil va axborotlarning parallel magistrallarini qo‘llash orqali oshirish nazarda tutilmagan.
-tipik funksional tashqi modullaridan foydalanish (taymer, voqea protsessorlari, ketma-ket interfeys kontrollerlari, analog-raqam o‘zgartiruvchilar va boshqalar), turli ishlab chiqaruvchilarning MK da ishlash algoritmlari kam farqlanadi;
- MK maxsus vazifalar registrini dastlabki holatga o‘tqazish jarayonida beriluvchi tashqi modullarning ish tartiblari sonini oshishi.
Modulli tamoyil asosida qurilgan bir oilaning barcha MK lari bir xil protsessor yadrosiga ega bo‘ladilar va MK ning turli modellarini ajratib turuvchi o‘zgaruvchan funksional blokka ega bo‘ladi. 9.1-chizmada modulli MK tarkibiy sxemasi keltirilgan.
Protsessor yadrosi o‘z tarkibiga quyidagi qurilmalarni oladi:
-markaziy protsessor;
-manzil, axborot va boshqarish shinalar tarkibida kontrollerning ichki magistrali (KIM);
-MK sinxronizatsiyalash sxemasi;
-MK ish tartibini boshqarish sxemasi, shu jumladan yana pasaytirilgan energiyani isteʻmol ish tartibini quvvatlash, dastlabki ishga tushurish (sbros, tashlash) va h.k.o‘z ichiga olgan.

9.1-chizma. MK modulli tashkillashtirish.

O‘zgaruvchan funksional blok o‘z tarkibiga turli xildagi va turli sig‘imga ega bo‘lgan xotira modullarini, kiritish/chiqarish portlarini, takt generator modulini (G), taymerni oladi. Nisbatan oddiy mikrokontrollerlarda uzilishlarga ishlov berish moduli protsessor yadrosining tarkibiga kiradi. Ancha murakkab mikrokontrollerlarda esa u rivojlangan imkoniyatli alohida modul sifatida bo‘ladi. O‘zgaruvchan funksional blok tarkibiga qo‘shimcha modul sifatida kuchlanish komparatori, analog-raqam o‘zgartiruvchi (ARO‘) va boshqalar kirishi mumkin. Har bir modul MK tarkibida kontrollerning ichki magistralining (KIM) protokollarini hisobga olingan holda ishlashi uchun loyihalashtiriladi. Ushbu yondoshish bir oila ichida tarkibi jihatidan turli MK yaratish imkonini beradi.