Система команд микроконтроллера 8051. Способы адресации.

Систему команд условно можно разбить на пять групп:
•    Арифметические команды;
•    Логические команды;
•    Команды передачи данных;
•    Команды битового процессора;
•    Команды ветвления и передачи управления.

Организация прерываний микроконтроллера 8051. Регистры прерываний.

В блоке регистров специальных функций есть два регистра, предназначенных для управления режимом прерываний IE и уровнями приоритета IP. Возможность программной установки/сброса любого управляющего бита в этих двух регистрах делает систему прерываний 8051 исключительно гибкой.

В таблицах 2.6 и 2.7 описаны назначения битов регистров IE и IP.

Таблица 2.6 – Регистр масок прерывания (IE)

Таймеры-счетчики микроконтроллеров семейства 8051: регистр режима работы, регистр управления-статуса. Режимы работы таймеров-счетчиков.

В базовых моделях семейства 8051 имеются два программируемых 16-битных таймера/счетчика (T/C0 и T/C1), которые могут быть использованы как в качестве таймеров, так и в качестве счетчиков внешних событий. В первом случае содержимое соответствующего таймера/счетчика (далее для краткости Т/С) инкрементируется в каждом машинном цикле, т.е. через каждые 12 периодов колебаний кварцевого резонатора, во втором оно инкрементируется под воздействием перехода из «1» в «0» внешнего входного сигнала, подаваемого на соответствующий (T0,T1) вывод микроконтроллера 8051. Для управления режимами работы Т/С и для организации их взаимодействия с системой прерываний используются два регистра специальных функций (TMOD и TCON), описание которых приведено в таблицах 2.4, 2.5.

Организация портов ввода-вывода микроконтроллера 8051. Устройство портов. Альтернативные функции портов.

Базовая архитектура микроконтроллера 8051 содержит четыре параллельных порта ввода/вывода - P0 - P3. Они адресуются как регистры специальных функций и имеют фиксированные адреса в памяти данных микроконтроллера .Разрядность портов - 8 с возможностью побитной адресации разрядов. Направление обмена информацией через порты - все порты двунаправленные, причем имеется возможность в каждом порту часть разрядов использовать для ввода данных, а часть для вывода.

Альтернативные функции

Из-за ограниченного количества выводов корпуса интегральной микросхемы микроконтроллера, большинство выводов используется для выполнения двух функций - в качестве линий портов и для альтернативных функций.

Микроконтроллер 8051: организация памяти программ и памяти данных. Способы адресации. Устройство управления и синхронизации.

Данный микроконтроллер имеет встроенную (резидентную) и внешнюю память программ и дан¬ных. Резидентная память программ (RPM) имеет объем 4 Кбайт, резидентная память данных (RDM) — 128 байт. Внешняя память программ и данных может составлять по 64 Кбайт и адресоваться с помощью пор¬тов РО и Р2. 
непосредственная адресация не требует обращения к регистрам или памяти данных. При непосредственной адресации на обработку поступает операнд, который является частью команды. Значение непосредственного операнда обозначается символом #.
addA, #77      - добавить 77 к содержимому аккумулятора, где 77 - десятичное число.

Микроконтроллер 8051, его место в современном производстве микроконтроллеров. Базовая архитектура процессора. Назначение основных регистров. Регистры специальных функций. Регистр флагов.

Несмотря на непрерывное развитие и появление все новых и новых 16- и 32-разрядных МК, наибольшая доля мирового микропроцессорного рынка остается за 8-разрядными устройствами. В 2002 году общий мировой объем продаж МК всех типов составил $ 15,4 млрд., при этом 48,6% пришлось на долю 8-разрядных кристаллов. Это в 2,5 раза больше объема продаж ближайших конкурентов: 16-разрядных МК ($ 2,1 млрд.) и DSP ($ 2,4 млрд.). За последние пять лет лидирующее положение 8-разрядных МК на мировом рынке сохраняется.

Первые МК 8051 были выпущены Intel в 1980 г.

МК 8051 представляет сбой законченное устройство с большим объемом встроенной памяти программ и данных, портами ввода/вывода и возможностью подключения внешней памяти. 

Организация связи МК с внешней средой и временем. Порты ввода-вывода. Типовая схема двунаправленного порта ввода-вывода.
Каждый МК имеет некоторое количество линий ввода/вывода, которые объединены в многоразрядные (чаще 8-разрядные) параллельные порты ввода/вывода. В памяти МК каждому порту ввода/вывода соответствует свой адрес регистра данных. Обращение к регистру данных порта ввода/вывода производится теми же командами, что и обращение к памяти данных. Кроме того, во многих МК отдельные разряды портов могут быть опрошены или установлены командами битового процессора.
В зависимости от реализуемых функций различают следующие типы параллельных портов:
•    однонаправленные порты, предназначенные только для ввода или только для вывода информации;
•    двунаправленные порты, направление передачи которых (ввод или вывод) определяется в процессе инициализации МК;
•    порты с альтернативной функцией (мультиплексированные порты). 

Отличительные признаки современных 8-разрядных микроконтроллеров. Модульная организация МК. Структура процессорного ядра МК и изменяемого функционального блока.
 
Рисунок 6.1 – Общая структура микроконтроллера
Наиболее распространенным представителем семейства МК являются 8-разрядные приборы, широко используемые в промышленности, бытовой и компьютерной технике. Они прошли в своем развитии путь от простейших приборов с относительно слаборазвитой периферией до современных многофункциональных контроллеров, обеспечивающих реализацию сложных алгоритмов управления в реальном масштабе времени. Причиной жизнеспособности 8-разрядных МКявляется использование их для управления реальными объектами, где применяются, в основном, алгоритмы с преобладанием логических операций, скорость обработки которых практически не зависит от разрядности процессора.

Система питания микроконтроллеров, понятие собственной мощности. Система тактирования и синхронизации микроконтроллеров, виды, преимущества и недостатки.

Во многих приложениях используется батарейное питание микроконтроллеров, а в некоторых случаях применяются даже конденсаторы большом емкости, которые обеспечивают сохранение работоспособности при кратковременных отключениях питания.
При планировании энергопотребления для различных устройств, использующих микроконтроллеры, необходимо учитывать, что потребляемая ими мощность зависит от режима функционирования.
Первое — собственная мощность, необходимая для нормальной работы микроконтроллера. Второе — мощность, потребляемая устройствами ввода-вывода, которую требуется учитывать, когда микроконтроллер производит обмен данными с внешними устройствами. Третье — мощность, потребляемая в «спящем» режиме, когда микроконтроллер ожидает наступления внешнего события, переключающего его в рабочий режим.

Типы памяти микроконтроллеров. Память программ, память данных, внешняя память, регистры МК, стек.
В МК используется три основных вида памяти. Память программ представляет собой постоянную память (ПЗУ), предназначенную для хранения программного кода (команд) и констант. Ее содержимое в ходе выполнения программы не изменяется. Память данных предназначена для хранения переменных в процессе выполнения программы и представляет собой ОЗУ. Регистры МК — этот вид памяти включает в себя внутренние регистры процессора и регистры, которые служат для управления периферийными устройствами (регистры специальных функций).
Память программ 
Основным свойством памяти программ является ее энергонезависимость, то есть возможность хранения программы при отсутствии питания. С точки зрения пользователей МК следует различать следующие типы энергонезависимой памяти программ: (ROM,EPROM,PROM, EEPROM, Flash-ROM)