Program nauczania przedmiotu

Przedmiot : Systemy Wbudowane - Mikrokontrolery

Wyższa Szkoła Informatyki i Zarządzania w Bielsku-Białej Strona 1 z 27

Skrypt

do wykładu z przedmiotu :

Mikrokontrolery

1. Architektura mikrokontrolerów

1.1 Mikrokontrolery 8 bitowe
1.2 Mikrokontrolery 16 bitowe
1.3 Mikrokontrolery 32 bitowe

W modelu komputera (J. von Neumann) wyróżnia się :

- jednostkę centralną, (CPU);
- pamięć, (memory),
- urządzenia peryferyjne : wejścia oraz wyjścia, (Input, Output).

Produkowane aktualnie procesory (mikroprocesory) znajdują się w CPU i komunikują się
z pamięcią oraz urządzeniami peryferyjnymi poprzez magistrale systemowe :
- danych;
- adresów;
- sterowania.
Celem takiego komputera jest szybkie wykonywanie wielu różnych programów (np.
multimedialnych), które mają określone zakończenie. Programy te są kopiowane z dysku
(lub CD) do pamięci RAM. Zatem procesor powinien mieć jak największą moc
obliczeniową a adresowalna pamięć RAM - jak największą pojemność.

Mikrokontroler jest komputerem jednoukładowym ponieważ zawiera :

- mikroprocesor;
- pamięć adresowalną (ROM oraz RAM);
- urządzenia peryferyjne.
Celem  takiego  jednoukładowego  komputera  (mikrokontrolera)  jest  nieskończone
wykonywanie  (bez  określonego  końca)  jednego  programu  -  reagującego  na  sygnały  z
otoczenia.  Program  ten  jest  zapisany  w  pamięci  stałej  (ROM,  FLASH)  –  jest  on
wbudowany do systemu sterującego.
Cechą charakterystyczną mikrokontrolerów (8 bitowych) jest mała pamięć i duża liczba
różnorodnych  urządzeń  peryferyjnych.  Moc  obliczeniowa  mikroprocesorów
wykorzystanych w mikrokontrolerach jest mniejsza niż mikroprocesorów stosowanych w
mikrokomputerach.

Mikrokontrolery są stosowane w urządzeniach : pomiarowych i sterujących

(automatyka) oraz transmisyjnych (telekomunikacja).

Mikrokontrolery są klasyfikowane z uwagi na szerokość wewnętrznej magistrali

danych  na  :  8-mio,  16-sto,  oraz  32-dwu  bitowe  (istnieją  także  mikrokontrolery  4-ro
bitowe  i  64-ro  bitowe).  W  mikrokontrolerach  8-mio  bitowych  dla  adresowania  małej
pamięci wewnętrznej (danych i programu) magistrala adresów miała mniejsze znaczenie.
Aktualnie  mikrokontrolery  16-sto  i  32-dwu  bitowe  wykorzystują  również  adresowaną
pamięć zewnętrzną, co wymaga odpowiednio szerokiej magistrali adresów.

Przedmiot : Systemy Wbudowane - Mikrokontrolery

Wyższa Szkoła Informatyki i Zarządzania w Bielsku-Białej Strona 2 z 27

Klasyczna architektura Mikrokontrolera jest pokazana na rysunku

Legenda :

1 – układ przerwań,

2 – układy czasowe,

3 – sterowniki komunikacji,

4 – urządzenia peryferyjne

Komunikacja klasycznego mikrokontrolera z otoczeniem następuje poprzez porty.
Magistrala może być udostępniona na zewnątrz dla pamięci lub urządzeń peryferyjnych

Mikrokontrolery są klasyfikowane z uwagi na szerokość magistral danych. Wyróżnia się
przy tym magistralę wewnętrzną oraz magistralę zewnętrzną. Pierwsze mikrokontrolery
(4 oraz 8 bitowe) posiadały tylko wewnętrzną magistralę danych. Nowsze
mikrokontrolery (16 i 32 a także 64 bitowe) udostępniają na zewnątrz magistralę danych
(głównie dla dostępu do dużych pamięci adresowalnych).

C
P
U

porty

Pamięć ROM programu

Pamięć RAM danych

MAGISTRALA

P O R T Y

Przedmiot : Systemy Wbudowane - Mikrokontrolery

Wyższa Szkoła Informatyki i Zarządzania w Bielsku-Białej Strona 3 z 27

Rozwój mikrokontrolerów przedstawia poniższa tabela

od roku

wewnętrzna magistra danych

zewnętrzna magistrala danych

1975

1980

1985

1990

1995

2000

2005

Cechą charakterystyczną mikrokontrolerów ( w odróżnieniu od mikroprocesorów)

jest  to,  że  nowsze  wersje  nie  wypierają  z  rynku  wersji  starszych.  Kolejne  wersje  są
konstruowane  dla  kolejnych  zastosowań.  Mikrokontrolery  4  bitowe  są  do  dzisiaj
stosowane  w  artykułach  gospodarstwa  domowego,  sejfach,  zamkach  szyfrowych,  itp.
Mikrokontrolery  te  są  programowane  w  asemblerze.  Program  funkcjonowania  takich
mikrokontrolerów  jest  zapisywany  (wbudowany)  w  pamięci  ROM  a  4  bitowa
wewnętrzna magistrala danych jest wystarczająca.

Mikrokontrolery nowszych generacji (8 oraz 32 bitowe) mają kilkaset urządzeń

peryferyjnych.  Programowanie  takich  mikrokontrolerów  za  pomocą  asemblera  nie  jest
możliwe w praktyce. Z tego powodu wykorzystywane są pakiety programowe wyższych
poziomów  oparte  głównie  na  języku  C.  Programy  takie  są  lokowane  na  zewnątrz
mikrokontrolera  –  stąd  potrzeba  szerokiej  zewnętrznej  magistrali  danych  i  magistrali
adresowej.

Należy oczekiwać, że niebawem na rynku pojawią się mikrokontrolery 64 bitowe

– głównie dla zastosowań w telekomunikacji.

2. Układy przerwań

a. Przerwania priorytetowe
b. Przerwania maskowane

Cechą charakterystyczną konstrukcji mikrokontrolerów są rozbudowane układy

przerwań. Mikrokontroler jest automatem realizującym ogólny program w niekończącej
się pętli czasowej. W trakcie realizacji tego ogólnego programu mogą się pojawić
zdarzenia, które wymagają uruchomienia innych szczególnych programów o wyższym
priorytecie.

W takich przypadkach mikrokontroler zawiesza wykonywanie ogólnego

programu  i  przechodzi  do  realizacji  szczególnego  programu  obsługi  przerwania.
Zawieszenie  realizacji  ogólnego  programu  jest  nazywane  wywłaszczeniem  programu.
Polega  ono  na  zapisaniu  na  tzw.  stosie  systemowym  aktualnych  wartości  wszystkich
rejestrów  (Program  Counter,  Accumulator,  Instruction  Register,  Status  Register)
opisujących  tzw.  kontekst  realizacji  zawieszanego  programu.  Program  szczególny  jest

Przedmiot : Systemy Wbudowane - Mikrokontrolery

Wyższa Szkoła Informatyki i Zarządzania w Bielsku-Białej Strona 4 z 27

zapisany w pamięci pod określonym adresem. Zatem przejście do obsługi przerwania
polega na podstawieniu do Program Counter (licznika rozkazów) nowego adresu
początkowego szczególnego programu.

W ogólnym przypadku zdarzenia wywołujące przerwanie realizacji aktualnego

programu  mogą  mieć  przypisane  różne  priorytety  (na  kilkunastu  poziomach,  np.  16).
Wówczas przejście do obsługi przerwania (czyli uruchomienie szczególnego programu)
następuje  tylko  wówczas,  gdy  aktualnie  realizowany  program  ma  niższy  priorytet  niż
program  szczególny  do  obsługi  zgłoszonego  przerwania.  Zatem  program  o  niższym
priorytecie  jest  wywłaszczany  przez  program  o  wyższym  priorytecie  –  a  kontekst
realizowanego  programu  jest  zapisywany  na  tzw.  stosie  systemowym.  W  przypadku
przerwań priorytetowych, programy o najniższym priorytecie mogą nie być realizowane.
Z tego względu wprowadza się ograniczenie czasu realizacji programu – bez względu na
priorytet.

W niektórych przypadkach przyczyną przerwania realizacji programu może być

wyczerpanie  limitu  czasu  przeznaczonego  na  realizację  tego  programu.  Po  takim
przerwaniu  tzw.  kontekst  jest  również  zapisywany  na  stosie  systemowym,  a
mikrokontroler  przystępuje  do  realizacji  innego  zawieszonego  programu  o  aktualnie
najwyższym  priorytecie.  W  tym  celu  ze  stosu  jest  odczytywany  odpowiedni  kontekst
ponownie  uruchamianego  programu.  Metoda  ta  daje  większe  prawdopodobieństwo
realizacji programów o niskich priorytetach – ale nie daje gwarancji ich realizacji.

W trakcie realizacji programów obsługi przerwań, niektóre darzenia wywołujące

te  przerwania  mogą  być  maskowane.  Oznacza  to,  że  przerwania  maskowane  nie  będą
uwzględniane  w  realizacji  programów.  W  ogólnym  przypadku  przerwania  są
obsługiwane według jednego z dwóch trybów:
- priority mode;
- round-robin mode.
W  trybie  round-robin  mode  zdarzenia  (przerwania)  są  traktowane  jako  o  równych
priorytetach.  Do  obsługi  każdego  zdarzenia  przydzielany  jest  określony  limit  czasu.
Wyczerpanie tego limitu powoduje wywłaszczenie aktualnie realizowanego programu. W
ramach  danego  limitu  program  obsługi  przerwania  może  się  zakończyć.  W  obydwu
przypadkach  mikrokontroler  przechodzi  do  obsługi  kolejnego  (wg  numerów)
zgłoszonego przerwania lub realizuje ogólny program niekończącej się pętli czasowej.

Układy przerwań są oceniane z punktu widzenia :

- liczby linii przerwań;
-  rejestrowanej  przyczyny  przerwania  (sygnał  zewnętrzny,  błąd  programisty,
przekłamanie sprzętowe, itp.);
- czasu reakcji mikrokontrolera na zdarzenie przerwania.
Czas  reakcji  mikrokontrolera  jest  zależny  od  szybkości  działania  układów  zapisu  tzw.
kontekstu wywłaszczanego programu. Ponadto w niektórych przypadkach mikrokontroler
musi rozpoznać przyczynę przerwania. W najnowszych kontrolerach niektóre zdarzenia
przerwania są rozpoznawane i  obsługiwane lokalnie  – bez udziału CPU. Dla przykładu
obsługa  przerwania  o  przyjęciu  bajtu  z  linii  szeregowej  –  polega  na  przeniesieniu  tego
bajtu  do  innego  rejestru  mikrokontrolera.  Taka  operacja  –  obsługa  przerwania  –  może
być wykonana bez angażowania CPU, co skraca czas reakcji mikrokontrolera.

Przedmiot : Systemy Wbudowane - Mikrokontrolery

Wyższa Szkoła Informatyki i Zarządzania w Bielsku-Białej Strona 5 z 27

3. Układy czasowe

a. TIMER-y
b. COUNTER-y

Mikrokontrolery są wyposażane w układy czasowe, zbudowane z liczników oraz

rejestrów przesuwających (tzw. TIMER-ów oraz COUNTER-ów).
TIMER jest czasomierzem sygnalizującym, że upłynął zadany czas. Dla przykładu jeśli
mikrokontroler  przesyła  dane  poprzez  łącze  szeregowe,  to  musi  być  uwzględniona
szybkość  transmisji  łącza  (mniejsza  niż  mikroprocesora).  Mikrokontroler  jest
wyposażony  w  zegar  o  wyższej  częstotliwości  niż  częstotliwość  transmisji  danych  w
łączu szeregowym. W związku z tym TIMER jest konfigurowany tak, by dawał sygnał
transmisji  danych  z  częstotliwością  łącza  szeregowego.  Można  to  osiągnąć  ustalając  w
rejestrze  konfiguracyjnym  TIMER-a  zadaną  liczbę  impulsów  zegara  (odstęp  czasowy
transmisji  na  łączu)  natomiast  w  TIMER-ze  zliczać  impulsy  z  zegara.  W  przypadku
równości komparator daje sygnał do transmisji, a TIMER jest zerowany.

COUNTER jest licznikiem dowolnych impulsów z zewnętrznych układów

peryferyjnych.  COUNTER  może  być  skonfigurowany  tak  by  liczył  w  systemie  do
dowolnego  N.  COUNTER-y  są  wykorzystywane  do  zliczania  zmian  sygnałów
zewnętrznych  (np.  bitów)  zapisywanych  do  rejestrów  przesuwających  –  lub  zliczania
elementów  (np.  bajtów  lub  znaków)  zapisywanych  do  pamięci  buforowej  FIFO  lub
LIFO.

4. Porty - Łącza równoległe

a. PORT-y
b. Łącze równoległe PCI

Wszystkie mikrokontrolery są wyposażone w PORT-y. PORT jest układem, który

pozwala na transfer danych z mikrokontrolera do otoczenia – lub w kierunku odwrotnym
z  otoczenia  do  mikrokontrolera.  Dane  wewnątrz  mikrokontrolera  są  udostępniane  na
równoległych  liniach  (ścieżkach)  wewnętrznej  magistrali  danych.  Dane  te  są
transferowane równocześnie poprzez PORT do otoczenia mikrokontrolera. Zatem PORT
jest  łączem  równoległym.    Schemat  PORT-u  dla  transmisji  jednego  bitu  pokazano
poniżej. Bit z magistrali jest przekazywany przez bramkę 1 (AND) do przerzutnika 3. W
ten  sposób  stan  przerzutnika  (bit)  znajdzie  się  na  linii  łącza.  Bit  z  łącza  jest
przekazywany  –  w  trakcie  odczytu  -  poprzez  bramkę    2  (AND)  bezpośrednio  ma
wewnętrzną  magistralę danych mikrokontrolera. Dla N-bitowego PORT-u równoległego
takich układów jest N.

Przedmiot : Systemy Wbudowane - Mikrokontrolery

Wyższa Szkoła Informatyki i Zarządzania w Bielsku-Białej Strona 6 z 27

Łącze równoległe PCI (Peripheral Components Interconenct) jest znane z architektury
komputerów.

5. Sterowniki komunikacji szeregowej

a. UART
b. CAN

Mikrokontroler komunikuje się z dalszym otoczeniem poprzez łącza szeregowe.

Transmisja  szeregowa  jest  prowadzona  poprzez  PORT  lecz  jest  sterowana  specjalnym
układem  UART  (Universal  Asynchronuos  Receiver/Transmiter).  UART  steruje
wysyłaniem  danych  z  mikrokontrolera  lub  odbieraniem  danych  przez  mikrokontroler.
Dane  są  transmitowane  zgodnie  z  ustalonym  protokołem,  np.  protokołem  znakowym
(Profibus DP lub Interbus-S). Zatem ramka zawiera określoną liczbę bitów (np. bit startu,
8 bitów dla znaku, bit parzystości oraz bit stopu).

Schemat sterownika UART transmisji szeregowej pokazano na poniższym rysunku.

Nadawanie=1

Odbieranie=1

Magistrala
wewnętrzna

Łącze danych

Bit nadawany
nadawany

Bit odbierany

Impuls zapisu

Przedmiot : Systemy Wbudowane - Mikrokontrolery

Wyższa Szkoła Informatyki i Zarządzania w Bielsku-Białej Strona 7 z 27

W trybie wysyłania informacji (TDX) dane magistrali wewnętrznej są przekazane do

bufora OUT. Bufor OUT może zawierać jeden lub więcej rejestrów (tyle ile liczy ramka
określonego protokołu). Bufor działa na zasadzie pamięci typu FIFO. Dane z bufora OUT
są przekazane do Rejestru Przesuwającego OUT. Następnie dane są wyprowadzane
(poprzez przesuwanie) z częstotliwością f OUT poprzez Port OUT do otoczenia
mikrokontrolera.

W trybie odbierania informacji (RDX) dane z otoczenia mikrokontrolera są

przekazywane poprzez Port IN do Rejestru Przesuwającego IN. Dane są zapisywane
(przesuwane) z częstotliwością f IN. Z Rejestru Przesuwającego IN dane są zapisywane
do rejestru Bufora IN. Bufor IN działa na zasadzie pamięci typu FIFO. Bufor ten może
mieć jeden lub wiele rejestrów (tyle ile liczy ramka określonego protokołu). Z Bufora IN
dane są transferowane równolegle na wewnętrzną magistralę.

Rejestr CONTROL umożliwia konfigurację i sterowanie kontrolera UART. Dla

przykładu bity Rejestru CONTROL informują czy dane zastały wysłane z Rejestru
Przesuwającego OUT – lub czy dane zostały odebrane do Rejestru Przesuwającego IN.

Sterowniki CAN są stosowane w przemysłowych sieciach mikrokontrolerów.

Rejestr Przesuwny IN

Rejestr Przesuwny OUT

Rejestr CONTROL

Bufor IN

Bufor OUT

M
A
G
I
S
T
R
A
L
A

W
E
W
N
Ę
T
R
Z
N
A

Port IN

Port OUT

f IN

f OUT

Przedmiot : Systemy Wbudowane - Mikrokontrolery

Wyższa Szkoła Informatyki i Zarządzania w Bielsku-Białej Strona 8 z 27

6. Systemy operacyjne czasu rzeczywistego

a. Struktura systemu
b. Funkcjonowanie systemu

System operacyjny czasu rzeczywistego RTOS (Real Time Operating System) jest

specjalizowanym  systemem  operacyjnym  dla  mikrokontrolerów.  Mikrokontroler  jest
automatem  reagującym  na  zdarzenia.  Automat  ten  wykonuje  w  tle  program  bazowy,
który  jest  niekończącą  się  pętla  czasową.  Realizacja  tej  pętli  jest  przerywana  przez
określone  zdarzenia,  po  których  mikrokontroler  przechodzi  do  programów  specjalnych
obsługujących przerwania. Podstawowe znaczenie ma gwarancja reakcji na zdarzenie w
czasie nie przekraczającym ustalonego limitu.

Program wbudowany (embedded program) do mikrokontrolera może być napisany w

asemblerze  lub  w  języku  wyższego  poziomu,  np.  C.  Program  taki  ma  cechy  systemu
operacyjnego  –  na  tle  programu  bazowego  uruchamiane  są  programy  specjalne  dla
obsługi  przerwań.  Idea  ta  została  rozwinięta  tak,  że  powstały  systemy  RTOS  dla
mikrokontrolerów.

Podstawowymi celami stosowania systemów RTOS w mikrokontrolerach są :

- skrócenie czasu opracowywania programu wbudowanego,
- zwiększenie niezawodności programu wbudowanego,
- ułatwienie zarządzania procesem tworzenia programów wbudowanych.

Systemy RTOS posiadają reguły i algorytmy zarządzania zasobami

mikrokontrolera – głównie czasem i pamięcią. Ponadto systemy RTOS posiadają także
reguły i algorytmy koordynacji programów obsługi przerwań, np. poprzez przekazywanie
danych. W związku z tym programiści mogą skupiać się na opracowywaniu programów
obsługi przerwań – a system RTOS zapewnia ich realizację.

Program wbudowany zawierający reguły i algorytmy systemu RTOS oraz zbiór

modułów obsługi przerwań jest bardziej niezawodny niż program wbudowany bez
systemu RTOS. Wynika to z faktu, że system RTOS jest stosowany powszechnie – tym
samym jest dobrze przetestowany.

Zasada funkcjonowania sytemu RTOS w mikrokontrolerze jest przedstawiona na

poniższym rysunku.

Przedmiot : Systemy Wbudowane - Mikrokontrolery

Wyższa Szkoła Informatyki i Zarządzania w Bielsku-Białej Strona 9 z 27

Program źródłowy może być napisany w języku wyższego poziomu (np. C) z

wykorzystaniem biblioteki systemu RTOS. System RTOS składa się z jądra (kernel) oraz
Biblioteki (Library). System RTOS realizuje funkcje usługowe dla programu użytkowego
(źródłowego, wbudowanego) oraz zarządza podstawowymi zasobami, tzn. czasem i
pamięcią.

Program użytkowy (źródłowy, wbudowany) składa się z zadań (tasks) tworzących

procesy (processes). Wymiana informacji pomiędzy zadaniami odbywa się za
pośrednictwem systemu RTOS.

7. Metody przydziału czasu i pamięci

a. Przydział czasu dla zadań
b. Przydział pamięci dla zadań

Wbudowany do mikrokontrolera program użytkowy składa się z sieci zadań, które są

wykonywane w jednym mikroprocesorze (CPU). Z tego względu system RTOS
przydziela czas dla realizacji tych zadań. Stosowane są dwie skrajne metody przydziału
czasu dla realizacji zadań :

Program źródłowy

Jądro systemu RTOS

Biblioteka RTOS

Program Wbudowany

M I K R O K O N T R O L E R

Przedmiot : Systemy Wbudowane - Mikrokontrolery

Wyższa Szkoła Informatyki i Zarządzania w Bielsku-Białej Strona 10 z
27

- obsługa priorytetowa,
- obsługa cykliczna.

W  przypadku  obsługi  priorytetowej  zakłada  się,  że  zadaniom  nadano  priorytety  ich
realizacji.  CPU  realizuje  zadanie  zgłoszone  (przerwanie  aktywne)  o  najwyższym
priorytecie  bez  ograniczenia  czasowego.  Po  zakończeniu  realizacji  tego  zadania  CPU
rozpocznie  realizować  zadanie  aktywne  (zgłoszone  przerwanie)  o  najwyższym
priorytecie. Jeśli w trakcie realizacji zadania o pewnym priorytecie pojawi się przerwanie
o  wyższym  priorytecie  –  to  aktualnie  realizowane  zadanie  zostaje  wywłaszczone.
Aktualny kontekst obliczeń zostaje zapisany na tzw. stos. CPU przechodzi do realizacji
zgłoszonego  zadania  o  najwyższym  priorytecie.  W  ten  sposób  aktywne  zadania
(przerwania) o niskich priorytetach mogą nie być obsługiwane.
Metoda obsługi priorytetowej jest pokazana na poniższym rysunku.

Zadanie  o  priorytecie  1  jest  wywłaszczone  przez  zadanie  o  priorytecie  2.  Zadanie  o
priorytecie  2  jest  wywłaszczone  przez  zadanie  o  priorytecie  3.  Zadanie  o  priorytecie  3
jest  wywłaszczone  przez  zadanie  o  priorytecie  4,  które  jest  zrealizowane  w  całości.  Po
zakończeniu zadania o priorytecie 4 realizowane jest do końca zadanie o priorytecie 3. Po
zakończeniu zadania o priorytecie 3 realizowane jest do końca zadanie o priorytecie 2. Po
zakończeniu zadania o priorytecie 2 realizowane jest do końca zadanie o priorytecie 1.

W przypadku obsługi cyklicznej zakłada się, że zadania mają jednakowe

priorytety  ale  są  realizowane  cyklicznie  według  nadanych  im  numerów.  Ponadto  każde
zadanie ma określony limit czasu realizacji. Jeśli czas ten zostanie wyczerpany to zadanie
zostanie  wywłaszczone  (będzie  realizowane  w  następnym  cyklu)    Należy  przy  tym
zaznaczyć, że w dowolnej chwili realizowane są tylko aktywne zadania (dla zgłoszonych
przerwań).

Metoda obsługi cyklicznej jest pokazana na poniższym rysunku.

Priorytety zadań

Czas realizacji zadań

Przedmiot : Systemy Wbudowane - Mikrokontrolery

Wyższa Szkoła Informatyki i Zarządzania w Bielsku-Białej Strona 11 z
27

Zadania 1 oraz 2 nie wyczerpują limitu czasu realizacji. Zadanie 3 wyczerpuje limit czasu
realizacji, dlatego w aktualnym cyklu jest zrealizowane tylko 3a natomiast w kolejnym
cyklu 3b.

Przydział dedykowanej pamięci dla zadań likwiduje czas zapisu tzw. kontekstu na

stos,  bo  kontekst  dla  każdego  zdania  jest  zapamiętany.  Przy  dużej  liczbie  zadań  może
wystąpić ograniczenie pamięci wewnętrznej mikrokontrolera. Wówczas niektóre dane sa
zapisywane  w  pamięci  zewnętrznej  –  co  wydłuża  czas  dostępu  do  nich.  W  przypadku
takich  problemów  wprowadza  się  podział  pamięci  (modele  pamięci)  :  small,  medium
oraz  large.  W  pamięciach  tych  zapisuje  się  dane  w  zależności  od  częstości  ich
wykorzystywania.

8. Metody wymiany informacji między zadaniami

a. Wymiana wewnętrzna (queues, semaphores),
b. Wymian zewnętrzna (signals, sockets),

Jednakowe priorytety zadań

Czas realizacji zadań

Przedmiot : Systemy Wbudowane - Mikrokontrolery

Wyższa Szkoła Informatyki i Zarządzania w Bielsku-Białej Strona 12 z
27

9. Programowanie mikrokontrolerów

a. Programowanie w asemblerze
b. Programowanie w języku C

Mikrokontrolery są automatami stosowanymi w :
- sprzęcie gospodarstwa domowego, (4 bitowe),
- urządzeniach pomiarowo-kontrolnych, (8 bitowe),
- sterowaniu procesami przemysłowymi, (16 bitowe),
- sieciach komputerowych i telekomunikacyjnych, (32 bitowe).
Mikrokontroler jako automat posiada wbudowany program – najczęściej w pamięci
ROM, EPROM lub FLASH. W związku z tym istotne znaczenie ma programowanie
mikrokontrolerów.

Celem programowania mikrokontrolerów jest tzw. program wbudowany, tzn.

zapisany do pamięci stałej mikrokontrolera. Program wbudowany ma postać maszynową,
tzn. składa się z szeregów zer (0) oraz jedynek (1). Programowanie w języku
maszynowym, który uwzględnia konstrukcję CPU, jest żmudne. Dlatego jest stosowane
dla krótkich programów w mikrokontrolerach 4 bitowych (np. zamki szyfrowe, sejfy,
itp.).

W programowaniu mikrokontrolerów 8 bitowych stosuje się asembler (język niskiego

poziomu).  Asembler  zawiera  listę  rozkazów  w  postaci  mnemoników,  np.  ADD  dla
dodawanie  lub  MOV  dla  przesunięcia  danych  pomiędzy  rejestrami.  Programowanie  w
asemblerze  zabiera  mniej  czasu  niż  w  języku  maszynowym.  Jednakże  w  praktyce  lista
rozkazów  asemblera  jest  dostosowana  do  możliwości  CPU  mikrokontrolera.  Program
napisany  w  asemblerze  musi  być  zamieniony  na  postać  maszynową,  by  być
wbudowanym  (zapisanym)  do  pamięci  stałej  mikrokontrolera.  Stanowi  to  pewien
problem,  ponieważ  na  rynku  występuje  kilkaset  mikrokontrolerów  8  bitowych.  Z  tego
względu  producenci  mikrokontrolerów  dostarczają  do  mikrokontrolera  asembler  (listę
rozkazów  oraz  program  konwertujący  kod  do  postaci  maszynowej),  którym  może  się
posłużyć użytkownik.

W ogólnym przypadku mikrokontrolery 8 bitowe oraz 16 bitowe są programowane w

asemblerze. Przy tym istnieje tendencja do standaryzacji asemblerów dla pewnych klas
CPU, tzw. rodzin mikrokontrolerów – np. rodziny 8 bitowej 8051 lub rodziny 16 bitowej
80166.

W związku z ciągłą rozbudową mikrokontrolerów, do ich programowania

wykorzystuje  się  coraz  powszechniej  języki  wysokiego  poziomu,  np.  C  lub  C++.
Wykorzystanie  wprost  standardowego  języka  ANSI  C  nie  jest  możliwe.  Wynika  to
przede  wszystkim  z  różnicy  w  metodyce  programowania  mikrokomputerów  i
mikrokontrolerów.  W  przypadku  programowania  mikrokomputerów  –  program  jest
opracowywany  i  instalowany  w  tym  samym  systemie  (mikrokomputerze  jako  klasie
systemów).  Natomiast  w  przypadku  mikrokontrolerów  wyróżnia  się,  tzw.  Development
System  oraz  Target  System.  Program  w  języku  wysokiego  poziomu  (np.  C)  jest
opracowywany w Development System (w mikrokomputerze) natomiast ostatecznie jest
on  instalowany  (wbudowywany)  w  Target  System-ie  (w  mikrokontrolerze).  Z  tych
względów  metodyka  programowania  mikrokontrolerów  8  bitowych  oraz  16  bitowych
składa się z kilku etapów.

Przedmiot : Systemy Wbudowane - Mikrokontrolery

Wyższa Szkoła Informatyki i Zarządzania w Bielsku-Białej Strona 13 z
27

W pierwszym etapie opracowywany jest kod źródłowy w języku wysokiego poziomu.

Następnie kod ten jest kompilowany do postaci relokowalnych modułów. Ponadto
korzysta się także z relokowalnych modułów bibliotecznych języka wysokiego poziomu
oraz relokowalnych modułów systemu operacyjnego czasu rzeczywistego (RTOS).

Relokowalne moduły są łączone przy pomocy specjalnego programu – linkera – do

postaci  kodu  absolutnego.  Kod  absolutny  ma  postać  maszynową  dostosowaną  do
mikrokontrolera  (8  bitowego  lub  16  bitowego).  Ponadto  dla  wbudowania  takiego
programu  do  pamięci  stałej  mikrokontrolera  stosowane  są  specjalne  programatory,  w
których stosowany jest standard HEX (firmy Intel) lub S-Record (firmy Motorola).

W ogólnym przypadku programowania mikrokontrolerów w języku wysokiego

poziomu stosowane są pewne odmiany języka ANSI C. Modyfikacje polegają na dodaniu
typów danych bitowych oraz operacji na bitach. Ponadto dla programowania obsługi
przerwań wprowadza się rozkaz INTERRUPT .

Dla programowania rodziny 8051 mikrokontrolerów 8 bitowych stosowany jest język

C51  natomiast  dla  rodziny  80166  mikrokontrolerów  16  bitowych  stosowany  jest  język
C166. Programowanie mikrokontrolerów w języku wysokiego poziomu wymaga dużych
pamięci.  Z  tego  względu  rośnie  rola  pamięci  zewnętrznych  w  mikrokontrolerach.
Ponadto trwają prace standaryzacyjne języka C++ dla programowania mikrokontrolerów.
Celem  tych  prac  jest  wyeliminowanie  tych  elementów  języka  C++,  które  maja
największe wymagania pamięci.

10. Uruchamianie programów mikrokontrolerów

a. Programowe symulatory mikrokontrolerów
b. Uruchamiania programów w systemie docelowym

Bezbłędnie działający program wbudowany mikrokontrolera ma podstawowe

znaczenie. Mikrokontrolery stosowane są do sterowania procesami technologicznymi lub
sieciami  telekomunikacyjnymi.  W  związku  z  tym  błąd  programu  może  spowodować
znaczne  straty.  Pod  tym  względem  uruchamianie  programów  mikrokontrolerów  jest
zadaniem  traktowanym  z  większą  powagą  niż  w  mikrokomputerach  (gdzie  np.
wypuszcza się wersje nie dopracowane – beta).

Mikrokomputer

powinien sterować kompleksowym środowiskiem, w którym

występuje wiele zdarzeń o różnym priorytecie. Z tego względu opracowanie i
uruchomienie bezbłędnego programu jest procesem – prób i błędów. W procesie tym
stosowane są dwie metody :

- programowe symulatory mikrokontrolerów,
- uruchamianie programów w mikrokontrolerze (Target System).

Programowe symulatory mikrokomputerów stanowią standardowe wyposażenie pakietów
programowania  mikrokontrolerów  (software  tools),  które  są  oferowane  przez  różne
firmy,  np.  Keil  Software  lub  Tasking  Software.  Symulatory  są  stosowane  na
początkowym etapie wdrażania programu dla mikrokontrolera. Pozwalają one na szybkie
wykrywanie logicznych błędów w opracowywanym programie. Jednakże w programach
dla mikrokontrolerów istotne znaczenie maja zależności czasowe pomiędzy zdarzeniami
a  w  szczególności  czasy  reakcji  na  przerwania.  Weryfikacja  programu

Przedmiot : Systemy Wbudowane - Mikrokontrolery

Wyższa Szkoła Informatyki i Zarządzania w Bielsku-Białej Strona 14 z
27

mikrokomputerowego

w tym względzie może być przeprowadzona tylko w

rzeczywistym systemie (Target System).

Do uruchamianie programów w rzeczywistych mikrokontrolerach stosowanych

jest kila metod – o różnej efektywności, czasie i kosztach.

Metoda prób i błędów

Polega  na  opracowywaniu  kolejnych  wersji  programu  i  zapisywaniu
(wbudowywaniu)  go  do  pamięci  stałej.  Następnie  sprawdza  się  poprawność
funkcjonowania  programu  w  mikrokontrolerze.  Metoda  jest  czasochłonna  i
kosztowna z uwagi na programowanie pamięci stałej : ROM lub EPROM.

Metoda emulatora pamięci stałej

Jest analogiczna do metody prób i błędów. Różnica polega na tym, że zamiast
pamięci stałej (ROM lub EPROM) wstawia się pamięć RAM.
Przeprogramowywanie pamięci RAM jest łatwiejsze.

Metoda monitora programowego rezydującego w pamięci stałej
mikrokontrolera.

Monitor jest małym programem kontrolującym działanie testowanego programu.
Wyniki testowania są przekazywane na zewnątrz mikrokontrolera poprzez port
szeregowy. Monitory są stosowane w mikrokontrolerach 8 bitowych, 16 bitowych
oraz 32 bitowych.

Metoda emulatora sprzętowego mikrokontrolera

Jest to metoda kosztowna (cena emulatora) lecz efektywna. Emulator pozwala
sprawdzać program wbudowany „krok po kroku”.

Metoda specjalnych zasobów wewnętrznych mikrokontrolera

Mikrokontrolery  wyposaża  się  w  specjalne  programy  typu  debugger.
Mikrokontroler  posiada  specjalne  (dedykowane)  wyjścia  (debug  PORT,  JTAG)
poprzez  które  przekazuje  na  zewnątrz  informacje  o  realizacji  programu
wbudowanego.

Oprogramowanie do testowania uruchamianych programów wbudowanych wchodzi w
skład pakietów Software Tools oferowanych dla mikrokontrolerów.

11. Standaryzacja oprogramowania mikrokontrolerów

a. Standaryzacja kodu wynikowego programu
b. Standaryzacja systemów operacyjnych czasu rzeczywistego

Standaryzacja oprogramowania mikrokontrolerów obejmuje :
- standardy języków wysokiego poziomu (C oraz C++),

Standardy języków programowania wysokiego poziomu dotyczą języka C oraz

języka  C++.  W  standardach  tych  wprowadzono  dodatkowe  typy  zmiennych  binarnych
oraz rozkazy na bitach. Ponadto wprowadzono rozkazy związane z obsługa przerwań, np.
Interrupt  n  (dla  funkcji  przyporządkowanej  n-temu  przerwaniu)  oraz  Using  n  (dla
oznaczenia obszaru pamięci dla n-tego przerwania). Wprowadzono także modele pamięci
: small, compact, large.
Standardy  języków  wysokiego  poziomu  maja  umożliwić  przenoszenie  programów
źródłowych pomiędzy różnymi systemami.

Przedmiot : Systemy Wbudowane - Mikrokontrolery

Wyższa Szkoła Informatyki i Zarządzania w Bielsku-Białej Strona 15 z
27

- standardy asemblerów dla rodzin mikrokontrolerów,

Standardy kodu wynikowego maja umożliwić przenoszenie programów po

kompilacji. Stosowane sa następujące standardy : OMF (Object Module Format), ELF
(Executable Link Format), COFF (common Object File Format).
- standardy systemów operacyjnych czasu rzeczywistego,

Systemy operacyjne czasu rzeczywistego nie są konieczne dla mikrokontrolerów

8 bitowych, ułatwiają programowanie mikrokontrolerów 16 bitowych – i są konieczne
dla mikrokontrolerów 32 bitowych. Przykłady systemów operacyjnych czasu
rzeczywistego dla rodziny MPC860 mikrokontrolerów 32 bitowych podano niżej :

System operacyjny

Producent

Nucleus PLUS

Accelerated Technology

pSOS

Integrated Systems

OS-9

Microware Systems

VRTX

Mentor Graphics Corporation

MQX

Precise Software Technologies

QNX

QNX Software

AMX

Kadak Products

VxWorks

Wind River Systems

RTXC

Embeded Systems Products

Threadx

Expres Logic

OSE

Enea Data

LynxOS

Lynx Teal-Time Systems

ChorusOS

Chorus

Ponadto wprowadzony standard POSIX (Portale Operate System Interface) umożliwia
przenoszenie kodu źródłowego programu użytkowego pomiędzy różnymi systemami
operacyjnymi czasu rzeczywistego.
- standardy zapisu kodu maszynowego w pamięci stałej mikrokontrolera.

Ponadto programatory pamięci stałej mikrokontrolera (ROM, EPROM) akceptują

kod maszynowy zapisany w standardzie HEX (firmy Intel) lub S-Record (firmy
Motorola). Wszystkie standardy oprogramowania dla mikrokontrolerów tworzą
zintegrowane środowisko EDE (Embedded Development Environment).

Przedmiot : Systemy Wbudowane - Mikrokontrolery

Wyższa Szkoła Informatyki i Zarządzania w Bielsku-Białej Strona 16 z
27

Rodziny mikrokontrolerów

12. Mikrokontrolery rodziny 8051

a. Architektura
b. Programowanie

Podstawowe rodziny mikrokontrolerów 8 bitowych i ich producentów

wyszczególniono niżej :

Oznaczenie rodziny

Producent

8051

Intel, Philips, Siemens, Atmel

6805/08/11

Motorola

ST62/72/92

STMicroelectronics

PICmicro

Microchip Technology

COP8

National Simiconductor

Rodzina mikrokontrolerów 8051 została utworzona w roku 1980 przez firmę Intel.

Następnie produkcją mikrokontrolerów na licencji Intel  –a zajęły się firmy Philips oraz
Siemens.  Aktualnie  mikrokontrolery  rodziny  8051  są  produkowane  przez  kilkanaście
firm  światowych.  Odmian  tych  mikrokontrolerów  jest  kilkaset  –  a  ich  cena  wynosi
kilkadziesiąt złotych.

Podstawową architekturę mikrokontrolerów rodziny 8051 pokazano na poniższym

rysunku

Przedmiot : Systemy Wbudowane - Mikrokontrolery

Wyższa Szkoła Informatyki i Zarządzania w Bielsku-Białej Strona 18 z
27

Cechą charakterystyczną tej architektury jest to, że mikrokontroler nie udostępnia na

zewnątrz magistrali systemowej. Ponadto mikrokontroler komunikuje się z otoczeniem
tylko poprzez swoje PORT-y. Mikrokontroler posiada pamięć wewnętrzną typu Harvard
(podział pamięci na program oraz dane).

Podstawowe parametry rodziny mikrokontrolerów 8051 wyszczególniono niżej :

Intel 8051

Moc obliczeniowa (MIPS) = 1

Częstotliwość zegara (MHZ) = 12

Wewnetrzna pamięć RAM (bajty) = 128

PORT-y równoległe = 4

UART = 1

Przetwornik analogowo cyfrowy (liczba kanałów/rozdzielczość) = brak

Philips 80C552

Moc obliczeniowa (MIPS) = 1,3

Częstotliwość zegara (MHZ) = 16

Wewnetrzna pamięć RAM (bajty) = 256

PORT-y równoległe = 5

UART = 1

Przetwornik analogowo cyfrowy (liczba kanałów/rozdzielczość) = 8/10

Siemens 80C515

Moc obliczeniowa (MIPS) = 1,5

Częstotliwość zegara (MHZ) = 18

Wewnetrzna pamięć RAM (bajty) = 256

PORT-y równoległe = 6

UART = 1

Przetwornik analogowo cyfrowy (liczba kanałów/rozdzielczość) = 8/8

Dallas 80C320

Moc obliczeniowa (MIPS) = 9

Częstotliwość zegara (MHZ) = 33

Wewnetrzna pamięć RAM (bajty) = 256

PORT-y równoległe = 4

UART = 1

Przetwornik analogowo cyfrowy (liczba kanałów/rozdzielczość) = 8/10

Atmel 89C55

Moc obliczeniowa (MIPS) = 4

Częstotliwość zegara (MHZ) = 33

Wewnetrzna pamięć RAM (bajty) = 256

PORT-y równoległe = 4

UART = 1

Przetwornik analogowo cyfrowy (liczba kanałów/rozdzielczość) = brak

Przedmiot : Systemy Wbudowane - Mikrokontrolery

Wyższa Szkoła Informatyki i Zarządzania w Bielsku-Białej Strona 20 z
27

Programy użytkowe mogą być pisane w assemblerze A51 lub w języku

wysokiego poziomu C51. Programy te są kompilowane do postaci modułów
relokowalnych. Połączenie tych modułów wraz z modułami bibliotecznymi następuje w
Linkerze BL51.

Kod maszynowy może być testowany przy pomocy Debugger-a dScope51. Przed

wbudowaniem (zapisem do pamięci stałej) kod maszynowy jest konwertowany do
postaci wymaganej przez programator. Ponadto kod ten może być wykorzystany w fazie
uruchamiania programu użytkowego w Emulatorze.

Mikrokontrolery rodziny 8051 znalazły szerokie zastosowanie w automatycznych

pomiarach, sterowaniu oraz w sieciach komputerowych i telekomunikacyjnych.

==================

13. Mikrokontrolery rodziny 80166

a. Architektura
b. Programowanie

Mikrokontrolery 16 bitowe zostały wprowadzone około 1990 roku, w odpowiedzi na

zapotrzebowanie  w  systemach  pomiarowo-kontrolnych.  Charakteryzują  się  one  dużą
różnorodnością  wewnętrznych  i  zewnętrznych  układów  peryferyjnych.  Ponadto  układy
pamięci  oraz  urządzenia  peryferyjne  wykorzystują  odrębne  magistrale  systemowe.
Pierwszą  rodzinę  mikrokontrolerów  16  bitowych  wprowadziła  na  rynek  firma  Intel.
Aktualnie do najważniejszych rodzin mikrokomputerów 16 bitowych należą :

Rodzina

Producent

8096/196/296

Intel

MPS430

Texas Instruments

6812/16

Motorola

80166

Siemens

Do zastosowań w programowalnych sterownikach przemysłowych powszechnie

stosowane są mikrokontrolery należące do rodziny 80166, produkowane przez firmę
Siemens. Moc obliczeniowa tych mikrokontrolerów wynosi około 10 MIPS.

Ogólną architekturę mikrokontrolerów 80166 pokazano na poniższym rysunku.

Przedmiot : Systemy Wbudowane - Mikrokontrolery

Wyższa Szkoła Informatyki i Zarządzania w Bielsku-Białej Strona 22 z
27

Mikrokontrolery rodziny 80166 maja pamięć typu von Neumann (wspólna dla

programu i danych). Poprzez magistralę zewnętrzną podłączana jest pamięć zewnętrzna
oraz zewnętrzne (specjalizowane) urządzenia peryferyjne.

Podstawowe parametry dla kolejnych generacji rodziny mikrokontrolerów 80166

wyszczególniono poniżej.
Mikrokontroler C166

Częstotliwość zegara (MHz) =20

Liniowa przestrzeń adresowa (KB) =256

Wewnętrzna pamięć RAM (KB) = 1

Liczba Portów = 76

Liczba wejść analogowych/Rozdzielczość = 10/10

Liczba kanałów CAPCOM = 16

Sterowniki komunikacji asynchronicznej = 2

Mikrokontroler C165

Częstotliwość zegara (MHz) =25

Liniowa przestrzeń adresowa (MB) =16

Wewnętrzna pamięć RAM (KB) = 2

Liczba Portów = 77

Liczba wejść analogowych/Rozdzielczość = brak

Liczba kanałów CAPCOM = brak

Sterowniki komunikacji asynchronicznej = 1

Mikrokontroler C167

Częstotliwość zegara (MHz) =20

Liniowa przestrzeń adresowa (MB) =16

Wewnętrzna pamięć RAM (KB) = 4

Liczba Portów = 111

Liczba wejść analogowych/Rozdzielczość = 16/10

Liczba kanałów CAPCOM = 32

Sterowniki komunikacji asynchronicznej = 1

Mikrokontroler C161

Częstotliwość zegara (MHz) =16

Liniowa przestrzeń adresowa (MB) =8

Wewnętrzna pamięć RAM (KB) = 3

Liczba Portów = 76

Liczba wejść analogowych/Rozdzielczość = 4/8

Liczba kanałów CAPCOM = brak

Sterowniki komunikacji asynchronicznej = 1

Mikrokontroler C163

Częstotliwość zegara (MHz) =25

Liniowa przestrzeń adresowa (MB) =16

Wewnętrzna pamięć RAM (KB) = 1

Liczba Portów = 77

Przedmiot : Systemy Wbudowane - Mikrokontrolery

Wyższa Szkoła Informatyki i Zarządzania w Bielsku-Białej Strona 23 z
27

Liczba wejść analogowych/Rozdzielczość = brak

Liczba kanałów CAPCOM = 8

Sterowniki komunikacji asynchronicznej = 1

Mikrokontroler C164

Częstotliwość zegara (MHz) =20

Liniowa przestrzeń adresowa (MB) =4

Wewnętrzna pamięć RAM (KB) = 2

Liczba Portów = 59

Liczba wejść analogowych/Rozdzielczość = 8/10

Liczba kanałów CAPCOM = 8

Sterowniki komunikacji asynchronicznej = 1

Wszystkie mikrokontrolery rodziny 80166 mają CPU typu RISC. Z analizy rozwoju

kolejnych  generacji  mikrokontrolerów  rodziny  80166  wynika,  że  pierwszy  uniwersalny
mikrokontroler  80166  został  rozbudowany  dla  różnych  zastosowań.  Stąd  kolejne
mikrokontrolery  maja  lepsze  tylko  niektóre  parametry.  Natomiast  pamięć  adresowalna
została rozbudowana dla całej rodziny 80166.

Programy użytkowe (wbudowane) są tworzone dla rodziny mikrokontrolerów

80166  w  zintegrowanym  środowisku  (Embedded  Development  Environment).  Cykl
tworzenia  i  uruchamiania  programów  użytkowych  jest  analogiczny  jak  dla  rodziny
mikrokontrolerów  8051.  Dodatkiem  w  pakiecie  programów  narzędziowych  jest  system
operacyjny czasu rzeczywistego. System ten (jego moduły) jest kompilowany i łączony w
kod  wynikowy  absolutny.  Ponadto  ważne  znaczenie  dla  testowania  programu
wbudowanego ma symulator mikrokontrolera, który jest włączony do pakietu EDE.

14. Mikrokontrolery rodziny MPC860

a. Architektura
b. Programowanie

Mikrokontrolery 32 bitowe zostały wprowadzone na rynek przed rokiem 2000.

Przyczyną pojawienia się tych mikrokontrolerów był rozwój sieci telekomunikacyjnych i
komputerowych,  głównie  Internetu.  Okazało  się, że oprogramowanie mikrokontrolerów
nie nadąża za rozbudową wewnętrznych i zewnętrznych układów peryferyjnych. Ponadto
programowanie złożonych mikrokontrolerów (kilkaset wyprowadzeń z układu) nie było
możliwe  w  asemblerze.  W  związku  z  tym  powszechnie  zaczęto  stosować  języki
wysokiego poziomu  –  głównie C oraz C++. Ponadto  wprowadzono systemy operacyjne
czasu  rzeczywistego,  które  wspomagają  tworzenie  programów  dla  mikrokontrolerów.
Języki  C  oraz  C++  zostały  zmodyfikowane,  tak  by  zapewnić  obsługę  przerwań  a
jednocześnie  zmniejszyć  wymaganie  dużej  pamięci  dla  programów  pisanych  w  tych
językach.  Potrzeba  programowania  w  językach  wysokiego  poziomu  spowodowała
zmianę  architektury  mikrokontrolerów.  Przede  wszystkich  mikrokontrolery  32  bitowe
mają  możliwość  adresowania  pamięci  do  1  GB.  Taka  pamięć  nie  mieści  się  w
mikrokontrolerze, dlatego potrzebny był bezpośredni dostęp do wewnętrznych magistral

Przedmiot : Systemy Wbudowane - Mikrokontrolery

Wyższa Szkoła Informatyki i Zarządzania w Bielsku-Białej Strona 24 z
27

systemowych.  Mikrokontrolery  32  bitowe  nie  posiadają  stałej  pamięci  wewnętrznej.
Program  i  dane  znajdują  się  w  pamięci  zewnętrznej  SRAM  lub  DRAM  .  Do  produkcji
mikrokontrolerów zaczęto używać mikroprocesorów stosowanych w mikrokomputerach.
Te  mikroprocesory  nazywane  są  wbudowanymi  do  mikrokontrolerów.  Przykłady
mikrokontrolerów wywodzących się z mikroprocesorów podano niżej.

Mikroprocesor

Rodzina mikrokontrolerów

Producent

i960

80960VH

Intel

80386

80386EX

Intel

68000

683xx

Motorola

PowerPC

MPC860/8260

Motorola

Mikrokontrolery 32 bitowe powstały głównie na zapotrzebowanie

telekomunikacji.  Cechą  charakterystyczną  tych  mikrokontrolerów  jest  moduł  procesora
komunikacyjnego  –  obok  procesora  centralnego.  W  telekomunikacji  powszechnie
stosowane  są  mikrokontrolery  rodziny  MPC860/8260.  Parametry  mikrokontrolerów
kolejnych generacji tej rodziny wyszczególniono niżej.

Mikrokontroler MPC801

Częstotliwość zegara (MHz) = 40

Moc obliczeniowa (MIPS) = 52

Moduł SCC = brak

Moduł SMC = brak

Mikrokontroler MPC821

Częstotliwość zegara (MHz) = 66

Moc obliczeniowa (MIPS) = 86

Moduł SCC = 2

Moduł SMC = 2

Mikrokontroler MPC823

Częstotliwość zegara (MHz) = 80

Moc obliczeniowa (MIPS) = 105

Moduł SCC = 1

Moduł SMC = 2

Mikrokontroler MPC850

Częstotliwość zegara (MHz) = 80

Moc obliczeniowa (MIPS) = 105

Moduł SCC = 2

Moduł SMC = 2

Mikrokontroler MPC855

Częstotliwość zegara (MHz) = 80

Moc obliczeniowa (MIPS) = 105

Przedmiot : Systemy Wbudowane - Mikrokontrolery

Wyższa Szkoła Informatyki i Zarządzania w Bielsku-Białej Strona 25 z
27

Moduł SCC = 1

Moduł SMC = 2

Mikrokontroler MPC860

Częstotliwość zegara (MHz) = 80

Moc obliczeniowa (MIPS) = 105

Moduł SCC = 4

Moduł SMC = 2

Mikrokontroler MPC8240

Częstotliwość zegara (MHz) = 266

Moc obliczeniowa (MIPS) = 375

Moduł SCC = brak

Moduł SMC = brak

Mikrokontroler MPC8260

Częstotliwość zegara (MHz) = 200

Moc obliczeniowa (MIPS) = 280

Moduł SCC = 4

Moduł SMC = 2

Architektura mikrokontrolerów rodziny MPC860 została pokazana na rysunku.