Предисловие

Эффективная автоматизация машин, приборов и технологического оборудования, которая является обязательным условием ускорения научно-технического прогресса, основана на широком применении средств микропроцессорной техники (МТ). Автоматизация с использованием микропроцессоров (МП) и микроконтроллеров (МК) быстро распространяется в самых разнообразных отраслях народного хозяйства, охватывает новые сферы.

Характерно, что создание микропроцессорных устройств и систем все в большей степени становится функцией специалистов в конкретной предметной области, а не профессиональных программистов и специалистов по вычислительной технике. Это вызывает большую потребность в инженерных кадрах, которые, кроме своей предметной области, дополнительно разбираются в микропроцессорной технике.

Как известно, МТ состоит из двух специфических частей: аппаратурных средств (АС) и прикладного программного обеспечения (ППО). При этом, рассматривая общий процесс проектирования МТ, можно отметить, что в большинстве случаев доля общей трудоемкости разработки ППО значительно превосходит трудоемкость разработки АС. Указанное обстоятельство объясняется тем, что разработка аппаратурной части МТ на базе типовых микропроцессорных БИС сводится (чаще всего) к выполнению стандартных операций в соответствии с рекомендациями, изложенными в технической документации на используемые БИС. Совсем по-другому выглядит инженерный труд при разработке ППО. Проектная работа носит здесь творческий характер, изобилует решениями, имеющими "волевую" или "вкусовую" окраску, и решениями, продиктованными конъюнктурными соображениями. В силу перечисленных обстоятельств именно при проектировании ППО разработчик сталкивается с наибольшим количеством проблем и от того, как они будут решены, зависит успех разработки МТ в целом. Таким образом, весьма актуальным представляется ориентация будущих инженеров на более глубокое изучение вопросов, связанных именно с программированием МТ, в частности языков программирования, средств автоматизации программирования (ассемблеров, компиляторов с языков высокого уровня, линкеров и др.), структурных особенностей микропроцессорной элементной базы.

Одной из наиболее популярных и перспективных микропроцессорных БИС является однокристальный микроконтроллер семейства MCS-51.

Несмотря на появление 16- и 32-разрядных микроконтроллеров и микропроцессоров, наибольшая доля мирового микропроцессорного рынка остается за 8-разрядными МК. Согласно данным компании Semico Research Corp., в 1996 году общий мировой объем продаж микроконтроллеров всех типов составил 11,4 миллиарда долларов, при этом 5,56 миллиарда долларов (или 48,8%) пришлось на долю 8-разрядных кристаллов, что примерно в 2,5 раза больше объема продаж ближайшего конкурента - 16-разрядных микроконтроллеров (2,1 млрд. долл.). Прогнозы аналитических компаний на период до 2001 года показывают, что лидирующее положение 8-разрядных МК на мировом рынке сохранится.

Среди всех 8-разрядных микроконтроллеров семейство MCS-51 является несомненным чемпионом по количеству компаний, выпускающих его модификации. Важную роль в достижении такой высокой популярности сыграла открытая политика фирмы Intel, родоначальницы этого семейства, направленная на широкое распространение лицензий на ядро MCS-51 среди большого количества ведущих полупроводниковых компаний мира.

В результате на сегодняшний день существует более 200 модификаций микроконтроллеров семейства MCS-51, выпускаемых почти 20-ю компаниями. Эти модификации включают в себя кристаллы с широчайшим набором периферии: от простых 20-выводных МК с одним таймером и резидентной памятью программ (РПП) объемом 1 Кбайт до сложнейших 100-выводных кристаллов с 10-разрядными АЦП, массивами таймеров/счетчиков, аппаратными 16-разрядными умножителями и резидентной памятью программ до 64 Кбайт. Каждый год появляются все новые варианты представителей семейства MCS-51, основными направлениями развития которого являются: увеличение быстродействия (за счет повышения тактовой частоты и (или) переработки архитектуры), снижение напряжения питания и потребления, увеличение объема РПП и резидентной памяти данных (РПД), реализация РПП на основе FLASH технологии с возможностью внутрисхемного программирования, введение в состав периферии микроконтроллера сложных устройств: системы управления приводами, CAN и USB интерфейсов и т.п.

Основными производителями модификаций 51-го семейства в мире являются фирмы Philips, Siemens, Intel, Atmel, Dallas, Temic, Oki, AMD, MHS, Winbond, Silicon Systems и ряд других. В рамках данной главы невозможно рассказать о всех представителях семейства MCS-51 и всех компаниях-производителях микроконтроллеров указанного семейства. Все фирмы, о которых далее пойдет речь, имеют в России своих официальных дистрибьюторов, и, соответственно, микроконтроллеры этих фирм являются реальными кандидатами на применение в российских проектах.