Архитектура PIC16F877

Тема 2. Архитектура PIC16F877

Микроконтроллеры (МК) - разновидность МПС, ориентированная на реализацию алгоритмов управления техническими устройствами и технологическими процессами.

МК имеет малый объем памяти и ограниченный состав внешних устройств, реализуют заранее известные и несложные алгоритмы. Набор внешних устройств также существенно сужается, а сами они значительно проще. МК используется в таких областях производства, как бытовая аппаратура, станкостроение, автомобильная промышленность и т. д.

В последнее время фирма Intel сосредоточила усилия на разработке сложных микропроцессоров для компьютеров и уступила сектор рынка простых МК другим фирмам, в частности, фирмам Atmel и Microchip.

Наиболее широко представлены МК фирмы Microchip серии PIC, которые будут рассмотрены более подробно (см. рисунок 2.1).

2.1 Характеристика и структурная схема PIC16F877

Характеристика микроконтроллера:

-  высокоскоростная RISC архитектура;

- 35 инструкций;

- все  команды  выполняются  за  один  цикл, кроме инструкций переходов, выполняемых за два  цикла;

- тактовая частота:  20МГц,  200нс - один машинный цикл;

- до 8к х 14 слов FLASH памяти программ, до 368 х 8 байт памяти данных (ОЗУ), до 256 х 8 байт EEPROM памяти данных;

- система прерываний (до 14 источников);

- 8-уровневый аппаратный стек;

- прямой и косвенный режим адресации;

- сторожевой таймер WDT с собственным RC генератором;

- программируемая защита памяти программ;

- режим энергосбережения SLEEP;

- выбор параметров тактового генератора;

- высокоскоростная, энергосберегающая CMOS FLASH/EEPROM технология;

- диапазон     напряжений     питания от 2.0В до 5.5В;

- повышенная нагрузочная способность портов ввода/вывода (25мА);

-  малое энергопотребление.

МК включает в себя следующие периферийные модули (см. рисунок 2.1):

- TMR0: 8-разрядный     таймер/счетчик     с 8-разрядным предделителем;

- TMR1: 16-разрядный   таймер/счетчик   с возможностью        подключения        внешнего резонатора;

- TMR2: 8-разрядный     таймер/счетчик     с 8-разрядным   предделителем и   выходным делителем;

- CCP1,2 - два модуля сравнение/захват/ШИМ: 16-разрядный      захват, 16-разрядное   сравнение, 10-разрядный ШИМ;

- многоканальное 10-разрядное АЦП;

- последовательный синхронный порт MSSP: ведущий/ведомый режим SPI, ведущий/ведомый режим   I2C;

- последовательный синхронно-асинхронный приемопередатчик    USART    с    поддержкой  детектирования адреса;

- ведомый 8-разрядный параллельный порт PSP;

- детектор пониженного напряжения (BOD) для сброса   по   снижению   напряжения   питания   (BOR).

[pic 1]

Рисунок 2.1 - Структурная схема микроконтроллера PIC16F877

2.2 Организация памяти МК

PIC16F87X имеет 2 вида памяти: память программ и память данных, которые имеют раздельные шины данных и адреса, что позволяет выполнять параллельный доступ.

2.2.1 Организация памяти программ

PIC16F87X имеет 13-разрядный счетчик команд PC, способный адресовать 8Кх14 слов памяти программ. Физически реализовано FLASH памяти программ 8Кх14 в PIC16F877. Обращение к физически не реализованной памяти программ приведет к адресации реализованной памяти. Адрес вектора сброса – 0000h. Адрес вектора прерываний – 0004h.

[pic 2]

Рисунок 2.2 - Организация памяти программ в PIC16F877

2.2.2 Организация памяти данных

Память данных разделена  на четыре банка,  которые содержат регистры  общего  и  специального  (SFR) назначения.

[pic 3]

Рисунок 2.3 – Карта памяти данных

     Биты RP1(STATUS<6>) и RP0(STATUS<5>) предназначены для управления банками данных. В таблице 2.1 показано состояние управляющих битов при обращении к банкам памяти данных.

                                                Таблица 2.1

Объем банков памяти данных до 128 байт (7Fh). В начале банка размещаются регистры специального назначения, затем регистры общего назначения выполненные как статическое ОЗУ. Все реализованные банки содержат регистры специального назначения. Некоторые, часто используемые регистры специального назначения могут отображаться и в других банках памяти.