Современные МК с архитектурой MCS-51

Система команд и методы адресации

Система команд MCS-51 ориентирована на организацию гибкого ввода/ вывода через параллельные и последовательный порты, первичную обработку информации, развиты команды операций с битами и передаче управления по их значениям. Набор команд операций с битами совместно с реализующими их аппаратными средствами образует "булев процессор" (Boolean processor). В отличие от многих RISC- контроллеров, система команд MCS-51 удобна для программирования на ассемблере.

Система команд MCS-51 базовой архитектуры содержит 111 команд, состоящих из 5 групп:

- команды пересылки

- арифметические команды

- логические команды

- команды передачи управления

- команды операций с битами

Большинство команд (94) имеют формат 1-2 байта. Часть команд имеют трехбайтный формат. Группа арифметических команд включают команды аппаратного умножения и деления, двоично- десятичной коррекции аккумулятора. При выполнении операций умножения и деления над 8- разрядными числами 16- разрядный результат помещается в регистры А и В.

Используются три типа адресации: прямая, непосредственная, косвенная.

Исходная система прерываний включает пять источников – два внешних и три внутренних. Старшие версии МК имеют более развитую систему прерываний, индивидуальную для каждого типа МК. Источники внешних прерываний подключаются через выводы INT0#, INT1#; источники внутренних – два счетчика/таймера и последовательный порт. При одновременном поступлении нескольких запросов на прерывание очередность их обслуживания определяет внутренняя процедура последовательного опроса – поллинг. Применяется следующий порядок приоритетов источников прерывания:

- вход INT0 – высший приоритет

- таймер 0

- вход INT1

- таймер 1

- последовательный порт – низший приоритет

МК с архитектурой MCS-51 выпускают многие фирмы. ATMEL и другие выпускают МК с этой архитектурой и flash- памятью программ под маркировкой "89", например:

Тип	Flash	RAM	Питание	Частота, МГц	Примечание*
AT89C4051	4K		3V, 5V	12, 24	Iout = 20mA
AT89S8252	8K		5V		ISP, SPI, WD
T89C51RD2	64K		3V, 5V		ISP, Boot Flash, PCA

* – Iout – нагрузочная способность выходов в состоянии логического "0"

ISP – возможность программирования в системе

SPI – наличие интерфейса SPI

WD – сторожевой таймер

Boot Flash – наличие области Flash- памяти для размещения пользовательского монитора- загрузчика памяти

PCA – многорежимный программируемый таймер

Для решения задач, требующих повышенной производительности, фирма Phillips выпускает семейство 80C51XA. Это семейство совместимо с MCS-51 только по особенностям архитектуры и системы команд на уровне мнемонических обозначений. Основные отличия семейства 51XA:

- 16- разрядное АЛУ

- 24- разрядное пространство адресов памяти программ и данных (16 МБайт)

- расширенный набор команд и способов адресации

- аппаратная поддержка мультизадачности

- напряжение питания от 2,7 В

Архитектура 51XA обеспечивает увеличение производительности по сравнению с MCS-51 на два порядка.

Фирма Analog Devices выпускает МК типа ADmC812 (2000 г.), названный однокристальной системой сбора данных и управления. Он построен на основе архитектуры MCS-51 и дополнительно содержит:

- 12- разрядный 8- канальный АЦП с каналом прямого доступа к памяти

- два 12- разрядных ЦАП

- встроенный источник опорного напряжения

- последовательные порты UART, I²C, SPI

- монитор напряжения питания

- сторожевой таймер

- внутреннюю Flash- память программ объемом 8 К, программируемую через последовательный порт UART

- внутреннюю энергонезависимую Flash- память данных объемом 640 байт

Микросхема выполнена в 52- выводном корпусе и может работать при напряжениях питания 3…5 В.

В целом, хотя МК с архитектурой MCS-51 уступают по производительности RISC- контроллерам, они находят широкое применение из-за наличия развитых инструментальных средств разработки, большого накопленного опыта разработки МП- систем на их основе, хорошего соотношения цена - качество.