Особенности архитектуры MCS-51

Микроконтроллеры с архитектурой MCS-51

Архитектура MCS-51 (Intel) разработана одной из первых, но оказалась настолько удачной, что и сегодня является одним из стандартов "де-факто" 8-разрядных микроконтроллеров. Эту архитектуру воспроизводит ряд фирм в ИС различных типов. Первая линия (product line) микроконтроллеров с исходной архитектурой MCS-51 была разработана на основе n- MOS технологии. Отечественной промышленностью выпускался микроконтроллер К1816ВЕ31. Современные версии микроконтроллеров с архитектурой MCS-51 выполнены с использованием КМОП технологии. Технология КМОП позволила уменьшить рассеиваемую мощность при обычной работе и ввести режимы, дополнительно снижающие энергопотребление.

Исходная архитектура MCS-51 характеризуется следующими особенностями:

- архитектура "гарвардская", т.е. память программ и данных разделены, размещены внутри МК (внутренняя память);

- операционное ядро имеет "аккумуляторную" организацию, т.е. результат операции помещается в регистр-аккумулятор;

- 8-разрядное АЛУ с аппаратным умножителем обрабатывает целочисленные операнды;

- четыре универсальных программируемых параллельных 8-разрядных порта ввода/вывода с возможностью реализации альтернативных функций;

- набор блоков ввода/вывода включает два 16-разрядных программируемых счетчика/таймера и дуплексный последовательный порт;

- все регистры управления блоков ввода/вывода сведены в группу регистров спецфункций, которая имеет свой диапазон адресов в пространстве внутренней памяти данных.

Микроконтроллеры с исходной архитектурой MCS-51 и flash-памятью выпускаются фирмами Atmel, Philips и другими под маркировкой 89С51. Микроконтроллеры с УФ- памятью остались, в основном, в виде однократно программируемых версий в пластмассовом корпусе без окна. Они имеют маркировку 87С51ОТР.

Модернизированная архитектура MCS-51 (микроконтроллеры типа 80С52/54/58 и микроконтроллеры типа 80L52/54/58 с пониженным напряжением питания, 87С52/89С52/80С32) характеризуется увеличенным до 256 байт внутренним ОЗУ данных, внутренней памятью программ 8/16/32 Кбайт, наличием сторожевого таймера (watchdog timer). Расширение набора внутренних блоков привело к увеличению числа регистров спецфункций, несколько изменилась система прерываний. Фирмы Intel, Philips, Siemens, Dallas Semiconductor, Atmel, Winbond и другие, производят семейства микроконтроллеров MCS-51 для повышения производительности и функциональности которых используют такие отличия, как расширенная система команд, сжатый цикл обмена по магистрали, увеличенное количество портов ввода/вывода, встроенный модуль АЦП и т.д..