Типы корпусов микроконтроллеров

Виды микроконтроллеров

Общие сведения о микроконтроллерах

Микроконтроллеры

Микроконтроллер — это целая микропроцессорная система в одной микросхеме (на одном кристалле). Одна мик­росхема содержит в себе процессор, память, порты ввода/вывода и некоторые дополнительные устройства: таймеры, устройства прерывания, компараторы и др.

Использование одной микросхемы вместо системного блока, как в случае персонального компьютера, значительно снижает размеры, энергопотребление и стоимость устройств, построенных на базе микроконтроллеров, а также многократно повышает надёжность.

Микроконтроллеры применяются в системах управления двигателями, бытовой технике, медицинских приборах, электроинструментах, игрушках и т.п. На сегодняшний день микроконтроллеры встраивают практически во все электронные устройства.

Производством микроконтроллеров занимаются Intel, Microchip, Atmel, Motorola, Hitachi, Philips, Texas Instruments, Infineon Technologies и многие другие компании.

Основной характеристикой микроконтроллеров является разрядность арифметико-логического устройства. По этому признаку они делятся на 4-, 8-, 16-, 32- и 64-разрядные. Производительность микроконтроллера измеряют в MIPS (Million Instruсtions per Second — миллион инструкций в секунду).

Условно микроконтроллеры можно разделить на простейшие, встраиваемы и универсальные. Простейшие микроконтроллеры используются в тех случаях, когда не требуется высокая производительность, но важна низкая стоимость. Встраиваемые в приборы и аппаратуру микроконтроллеры запрограммированы на реализацию узкоспециализированных задач (например, простейшие устройства - клавишные переключатели, индикаторы). Универсальные микроконтроллеры ориентированы на решение многочисленных задач в системах управления, регулирования и контроля.

	DIP (Dual Inline Package) - корпус с двумя рядами контактов. Количество ножек в корпусе - 8, 14, 16, 20, 24, 28, 32, 40, 48 или 56.
	SOIC (Small Outline Integrated Circuit) - планарная микросхема - ножки припаиваются с той же стороны платы, где находится корпус. При этом, микросхема лежит корпусом на плате. Количество ножек и их нумерация – такие же как у DIP.
	PLCC (Plastic Leader Chip Carrier) - квадратный (реже - прямоугольный) корпус. Ножки расположены по всем четырем сторонам, и имеют J -образную форму (концы ножек загнуты под корпус). Микросхемы либо запаиваются непосредственно на плату (планарно), либо вставляются в панельку.
	TQFP (Thin Profile Quad Flat Package) - среднее между SOIC и PLCC. Квадратный корпус толщиной около 1мм, выводы расположены по всем сторонам. Количество ножек – от 32 до 144.

На рисунке 3.14 изображена упрощенная внутренняя структура микроконтроллера ATMEL АТ89С2051. Микросхема выполнена в стандартном DIP-корпусе и имеет 20 выво­дов. Напряжение питания микросхемы +5 В. Система команд совместима с широко распространенной микросхемой фирмы Intel — MCS-51.

АЛУ — арифметико-логическое устройство, заменяет процессор. Регистры процессора совмещены с ячейками внутреннего ОЗУ. ОЗУ данных — имеет 128 восьмиразрядных ячеек памяти.

ППЗУ программ — перепрограммируемое ПЗУ объемом 2 килобайта выполнено по технологии Flash-памяти. В эту память записывается программа, которую микроконтроллер будет выполнять.

Порты Р1 и РЗ — это два восьмиразрядных порта ввода/вывода. Они имеют названия Р1 и РЗ по аналогии с MCS-51. Порт РЗ не полный - линия Р3.6 не выходит ни на один из внешних выводов микросхемы и используется, как вход сигнала от встроенного аналогового компаратора.

Рисунок 3.14 — Внутренняя структура микроконтроллера АТ89С2051

Таймеры — в микросхеме имеются два встроенных 16-разрядных тайме­ра/счетчика Т1 и Т2. Они могут использоваться для задания любых интервалов времени. Причем счетчик Т1 имеет режим работы, при котором он делится на два 8-разрядных таймера, каждый из которых может работать самостоятельно. Можно программно запус­тить и остановить любой из счетчиков. Каждый счетчик может рабо­тать в двух режимах: режиме отсчета временных интервалов (считают импульсы внутреннего тактового генератора), и в режиме подсчета внешних импульсов.

Встроенный контроллер прерываний способен обрабатывать шесть ис­точников прерываний: два внешних запроса, прерывания от счетчиков/таймеров Т1 и Т2 (запрос прерывания посту­пает в тот момент, когда соответствующий счетчик/таймер досчитает до нуля) (счетчик работает в режиме обратного счета) и два источника прерывания - это прерывания от последователь­ного канала ввода/вывода.

Аналоговый компаратор - на его выходе появляется сигнал лог. 1, когда напряжение на входе «+» превысит напряжение на входе «-».

Р1, РЗ - порты ввода/вывода – регистры с побайтовой и побитной адресацией. Процессор может записать в них любое число, может также считать число из порта. Каждая из линий порта может работать как выход или как вход. Записанное в порт число, немедленно появляется на соответствующих выводах.