Обзор микроконтроллеров

Введение:

Любое умное устройство требует контроля. В большинстве случаев сегодня это делают микроконтроллеры — микросхемы, объединяющие в себе микропроцессорное ядро, память и периферийные модули, отвечающие за связь с остальными компонентами устройства и внешним миром. Один микроконтроллер может заменить десятки специализированных микросхем, которые были бы необходимы для выполнения требуемых функций, если бы роль компьютера занимал микропроцессор. Его основная цель - следить за всеми процессами, происходящими на его платформе. От включения или выключения света хлопком до поднятия занавесок при смене освещения на улице. Фактически микроконтроллер контролирует состояние определенных переменных и изменяет систему в динамических условиях.

Семейства микроконтроллеров

Первый микроконтроллер родился в 1976 году, через 5 лет после создания первого микропроцессора. Это был чип Intel под названием 8048.

Помимо центрального процессора, чип содержал 1КБ программной памяти, 64 байта памяти данных, два восьмибитных таймера, тактовый генератор и 27 портов ввода-вывода.

Существует также мнение, что первым микроконтроллером был
4-битный TMS1000 от Texas Instruments, который содержал оперативную память (32 байта), ПЗУ (1K), тактовую частоту и поддержку ввода-вывода, что позволяло считать его первым микроконтроллером. Выпущенный в 1972 году, он обладал новой для тех времен функцией-добавлением новых инструкций.

На данный момент микроконтроллеры выпускаются многими компаниями. Для удобства микроконтроллеры делятся на семейства, имеющие, например, общую командную систему или общую архитектуру. Выбор семейства микроконтроллеров зависит от конкретной задачи. Важными параметрами являются разрядность ядра, доступность программного обеспечения, цена и энергопотребление. Скорость ядра, количество вводов и выводов, а также периферийные возможности. 

[pic 1] Таблица 1 – Распространенные семейства микроконтроллеров

8051

Микроконтроллер Intel 8051, выпущенный в 1980 году, был поистине классическим примером устройств этого класса. Этот 8-битный чип положил начало целому семейству микроконтроллеров, которые до недавнего времени доминировали на рынке.
   Аналоги 8051 выпускались советскими предприятиями в Минске, Киеве, Воронеже, Новосибирске, и на них выросло целое поколение отечественных разработчиков.
   Большинство производителей микроконтроллеров до сих пор выпускают устройства, основанные на этой архитектуре. Среди них Atmel, Maxim, Philips, Dallas, OKI, Siemens — можно перечислить более полутора десятков названий. Но 51-е семейство уступает свои позиции более молодым и продвинутым микроконтроллерам.

PIC от Microchip

 Первые существенные изменения произошли с появлением PIC-контроллеров фирмы Microchip. Эти чипы предлагались по рекордно низким ценам, что позволило им в короткие сроки захватить значительную часть рынка микроконтроллеров. Кроме того, микросхемы Microchip не уступали, а часто и превосходили микроконтроллеры x51 по производительности и не требовали дорогостоящего программатора.

Наряду с контроллерами появились дешевые наборы PICSTART, содержащие все необходимое для того, чтобы быстро создать и отладить на нем продукт, не имея ни средств, ни навыков работы с PIC-контроллерами.
   Эти микроконтроллеры имели хорошие порты, но все остальное делалось очень неудобно. Архитектура оставляла желать лучшего, а командная система была крайне ограничена. Тем не менее, контроллеры PIC остаются популярными в тех случаях, когда необходимо создать недорогую систему, не предъявляющую высоких требований к ее управлению.