Mavzu: Bir kristalli 8 va 16 razryadli mikroprotsessorlar asosida protsessor qurilmasini loyihalash Mikroprotsessor va Mikrokontroller

2.2 Mikrokontroller arxitekturasi
Mikrokontrollerni (MK) bitta mikrosxemada joylashgan kompyuter sifatida tasavvur etish mumkinki, uning o’lchami va energiya iste’moli, narxi kichik; unumdorligi va ishonchliligi katta hamda turli masalalarni echishga moslanuvchanlik qobiliyati mavjud.
MKning mikroprotsessordan farqi shundaki, unda markaziy protsessordan tashkari xotira va ko’p sonli kiritishG’chikarish qurilmalari, analog-raqam o’zgartirgichlari, axborotni uzatishning ketma-ket va parallel kanallari, real vaqt taymerlari, modulyatorlar va x. mavjud. Tuzilishi va ishlash printsipi bo’yicha MKning shaxsiy kompyuterdan farqi yo’q. Shu sababli mikrokontroller va mikro-EHM atamalari sinonim atamalar hisoblanadi. Ammo mikrokontroller atamasi (inglizcha control - boshqarish so’zidan) keng tarkalgan, chunki u asosan turli qurilmalarga o’rnatilgan avtomatik boshqarish tizimlarida ishlatiladi. Bu qurilmalar -fotoapparatlar, uyali telefonlar, musiqa markazlari, televizorlar, yuvish mashinalari, mikroto’lqin pechlari, avtomobillar, yadro reaktorlari va h.
Arxitekturasi 8.4-rasmda keltirilgan MK8051 mikrokontroller namunaviy hisoblanadi va uning asosida juda ko’p mikrokontrollerlar yaratilgan. Markaziy protsessor - MKning asosiy uzeli - u bilan komandalar tizimi tushunchasi bog’liq.
Komandalar tizimi - muayyan markaziy protsessorga xos ikkili kodlarning noyob nabori bo’lib, undagi bo’lishi mumkin bo’lgan amallar ro’yxatini belgilaydi. Har bir bunday kod bitta amalni belgilaydi va amal kodi deb ataladi. Komandalar tizimida ishlatiladigan kodlar soni _kancha ko’p bo’lsa, markaziy protsessor shuncha ko’p amallarni bajara oladi. MK 8051 mikrokontroller 8 xonali bo’lganligi sababli undagi amal kodi o’lchami 8 bitga teng.
Takt generatori qurilmaning barcha uzellari ishlashini sinxronlovchi signallarni ishlab chikarishga mo’ljallangan. Bu signallar chastotasini MK chikmalariga ulanadigan kvarts, rezonator yoki RS-zanjir belgilaydi. Ba’zi MKlarda takt generatorining tashki elementlarsiz ishlash rejimi ko’zda tugilgan. Bu holda takt signallari chastotasi kristall parametrlariga bog’liq bo’ladi.
DXQ - dasturlarni saqlashga mo’ljallangan doimiy xotira qurilmasi. Xozirda DXQni amalga oshirishda Flash-xotira texnologiyasi keng tarkalgan.
OXQ - ma’lumotlarni saqlovchi operativ xotira qurilmasi bo’lib, ko’pincha ma’lumotlar xotirasi deb yuritiladi. OXKda o’kish va yozish tsikllari cheklanmagan, ammo kuchlanish manbai uzilsa barcha axborot yo’qoladi.
T0, T1 taymerlar - qator funktsiyalarni bajarishga dasturlanishi mumkin bo’lgan o’n olti xonali dasturlanuvchi taymerlar. Taymerlardan vaqt oraliqlarini aniq shakllantirishda MK chikmalaridagi signao’arni sanashda, signallar ketma-ketligini shakllantirishda foydalanish mumkin. TaymerG’schetchiklar bo’linishlar so’rovini shakllantirishi mumkin. MKlarning asosiy qo’llanishi real vaqt tizimlarida bo’lganligi sababli ularning tarkibida taymerG’schetchiklarning bo’lishi tabiiy. Ba’zi modifikatsiyalarda taymerlar soni 32taga etadi.

8.4-rasm. MK8051 mikrokontroller arxitekturasi

Ketma-ket port - MKning tashqi dunyo bilan axborot almashinuv kanali. Bunday aloka kanallari kristallning minimal sonli chikmalarini egallaydi va kattagina masofa bilan minimal harajatli alokani ta’minlaydi.

Kiritish chiqarishiing parallel portlari har qanday MKning zaruriy qismi hisoblanadi. Odatda ulardan yaqin doiradagilar - datchiklar va bajaruvchi mexanizmlar bilan aloqa qilishda foydalaniladi. Bo’linish tizimi - MKning muhim qismlaridan biri. Real vaqt tizimlarining xususiyati shundan iboratki, ular uchun tashki xodisalarga reaktsiya qilish vaqti o’ta muhim parametr hisoblanadi. Hodisalarga tezdan reaktsiya qilish muammosi bo’linish tizimini tashkil etish orqali hal etiladi. Bo’linish tizimiga binoan har bir xodisa uchun kodning alohida "bo’lagi" ishlab chiqiladi va bu "bo’lak" una MK reaktsiyasini shakllantiradi. Kodning bu “bo’lagi” bo’linishga so’rovni ishlash qism dasturi (qisqacha, bo’linish qism dasturi) deb ataladi va dastur xotirasiga ma’lum adres bo’yicha joylashtiriladi. Biror bir xodisa paydo bo’lish onida u xususidagi signal bo’linish kontrolleriga beriladi. Bo’linish kontrolleri markaziy protsessor tomonidan joriy dastur shrilishini to’xtatib, uni bo’linishni ishlash kism dasturini bajarishga jalb etadi. Hodisa sodir bo’lish onidan to bo’linish kism dasturning birinchi yo’riqnomasini ishlahga boshlashgacha vaqt oralig’i MKning xodisaga reaktsiyasi vaqti deb yuritiladi. Vo’linish kism dasturining ishlanishi tugaganidan so’ng markaziy protsessor avtomatik tarzda to’xtatilgan dasturni bajarishga qaytadi.
Bo’linish kontrollerining yana bir vazifasi -xodisalar ustivorligini (prioritet) o’rnatish. Ustivorlik tushunchasiga binoan bajarilayotgan bo’linish dasturi boshqa xodisa tomonidan bo’linishi mumkin, qachonki u joriy bo’linish dasturiga nisbatan ustivorlikka ega bo’lsa. MK 8051 tarkibidagi bo’linish kongrolleri xodisalarning beshta kirish yo’liga ega: ikkitasi tashqi qurilmalardan, ikkitasi taymerlardan va bittasi ketma-ket portdan.