Описание микроконтроллера

Микроконтроллер PIC16F84A относится к семейству 8-разрядных КМОП микроконтроллеров, для которых характерны низкая стоимость, полностью статическая КМОП-технология и высокая производительность.

Основные характеристики МК PIC16F84A приведены ниже.

Микроконтроллер PIC16F84А использует гарвардскую архитектуру с RISC-процессором, обладающую следующими основными особенностями:

- используются только 35 простых команд;

- все команды выполняются за один цикл (400 нс при частоте 10 МГц), кроме команд перехода, которые требуют 2 цикла;

- рабочая частота 0 Гц ... 10 МГц;

- раздельные шины данных (8 бит) и команд (14 бит);

- 1024х14 память программ, выполненная по технологии электрически перепрограммируемой Flash- памяти;

- 15 восьмиразрядных регистров специальных функций (SFR);

- восьмиуровневый аппаратный стек;

- прямая, косвенная и относительная адресация данных и команд;

- 68 восьмиразрядных регистров общего назначения (GPR) или ОЗУ;

- четыре источника прерывания:

- внешний вход RB0/INT;

- переполнение таймера TMR0;

- изменение сигналов на линиях порта B;

- завершение записи данных в память EEPROM;

- 64x8 электрически перепрограммируемая EEPROM память данных с возможностью выполнения 1000000 циклов стирания/записи;

- сохранение данных в EEPROM в течение как минимум 40 лет.

Упрощенная структурная схема микроконтроллера и цоколевка ИМС PIC16F84A приведена на рис. 8.

Рис. 8 – Структурная схема МК PIC16F84A и цоколевка ИМС

Микроконтроллер PIC16F84А обладает развитыми возможностями ввода/вывода:

- 13 линий ввода-вывода с индивидуальной установкой направления обмена;

- высокий втекающий/вытекающий ток, достаточный для управления светодиодами:

- максимальный втекающий ток – 25 мА;

- максимальный вытекающий ток – 20 мА;

- 8-битный таймер/счетчик TMR0 с 8-битным программируемым предварительным делителем.

Специализированные микроконтроллерные функции включают следующие возможности:

- автоматический сброс при включении (Power-on-Reset);

- таймер включения при сбросе (Power-up Timer);

- таймер запуска генератора (Oscillator Start-up Timer);

- сторожевой (Watchdog) таймер WDT с собственным встроенным генератором, обеспечивающим повышенную надежность;

- EEPROM бит секретности для защиты кода;

- экономичный режим SLEEP;

- выбираемые пользователем биты для установки режима возбуждения встроенного генератора;

- последовательное встроенное устройство программирования Flash/EEPROM памяти программ и данных с использованием только двух выводов.

КМОП технология обеспечивает МК подгруппы PIC16F8X дополнительные преимущества:

- статический принцип работы;

- широкий диапазон напряжений питания: 2,0 ... 6,0 В;

- низкое энергопотребление:

- менее 2 мА при 5В и 4МГц;

- порядка 15 мкА при 2В и 32КГц;

- менее 1 мкА для SLEEP-режима при 2В.

Архитектура основана на концепции раздельных шин и областей памяти для данных и для команд (гарвардская архитектура). Шина данных и память данных (ОЗУ) – имеют ширину 8 бит, а программная шина и программная память (ПЗУ) имеют ширину 14 бит. Такая концепция обеспечивает простую, но мощную систему команд, разработанную так, что битовые, байтовые и регистровые операции работают с высокой скоростью и с перекрытием по времени выборок команд и циклов выполнения. 14-битовая ширина программной памяти обеспечивает выборку 14-битовой команды в один цикл. Двухступенчатый конвейер обеспечивает одновременную выборку и исполнение команды. Все команды выполняются за один цикл, исключая команды переходов.

Микроконтроллер может прямо или косвенно обращаться к регистрам или памяти данных. Все регистры специальных функций, включая счетчик команд, отображаются на память данных. Ортогональная (симметричная) система команд позволяет выполнять любую команду над любым регистром с использованием произвольного метода адресации.

Алгоритм работы управляющей программы для микроконтроллера будет следующим (рис. 9).

Рис. 9 – Алгоритм работы управляющей программы для МК