Микроконтроллеры семейства Zilog Z86
, чем ниже частота, тем меньше
потребляемый ток от источника питания. Например, для версии "C" большинства
МК на частоте 32 кГц гарантируется потребляемый ток 8 мкА.
Для применений с высокими требованиями к электромагнитной совместимости МК
Z8 могут быть переведены в малошумящий режим (Low Noise). В этом режиме
несколько ухудшается нагрузочная способность портов вывода и увеличивается
время переходных процессов, однако значительно снижается уровень
электромагнитного излучения. Частота внешнего кварцевого резонатора при
этом ограничивается величиной 4 МГц.
Изготовитель гарантирует надежную работу МК при температуре окружающей
среды от 0 до 70 градусов Цельсия для стандартного исполнения и от -40 до
105 градусов для исполнения с расширенным температурным диапазоном
(Extended Temperature). В последнем исполнении поставляются все МК с
литерой "C" и модели 02, 04, 08, 30, 31 и 40 с литерой "E".
И, наконец, для исключения возможности копирования программы МК
конкурентами предусмотрен, бит защиты ПЗУ (ROM Protect). В более ранних
версиях МК установка бита защиты запрещала команды загрузки из ПЗУ (LDC и
LDCI), что одновременно заставляло программиста отказываться от
использования весьма эффективных алгоритмов, основанных на просмотре
таблиц. В последних версиях МК доступ к ПЗУ блокируется установкой бита
защиты без запрета указанных команд и каких-либо алгоритмических
ограничений.
1.2. Архитектура микроконтроллеров Z8
1.2.1. Структурная схема микроконтроллеров
На рис.1.1 приведена обобщенная структурная схема МК, а в табл. 1.2 указаны
наборы вариативных элементов структуры для каждой модели.
Рис. 1.1 Обобщенная структурная схема микроконтроллеров Z8
Согласно структуре МК, рис.1.1, операционное устройство представлено
арифметико-логическим узлом (АЛУ) и флаговым регистром. Устройство
управления МК содержит счетчик команд PC (Program Counter) и узел
синхронизации и управления со сторожевым таймером и схемой автосброса.
Система памяти МК представлена постоянным запоминающим устройством (ПЗУ)
для хранения программ и оперативной памятью для данных и стека, выполненной
в виде регистрового файла. Для сокращения размера поля адреса регистрового
файла он поделен на рабочие группы. Номер активной группы задается
специальным указателем регистров RP (Register Poitner). Модель 40 имеет
возможность расширения объема памяти до 64 Кбайт путем подключения внешней
памяти программ и данных.
Таблица 1.2
Параметры структуры рис.1.1 для моделей микроконтроллеров Z8
|Модель |Узлы|Выв| | | | | |
| | |оды| | | | | |
| |T0 |T1 |SPI |Управление |Порт P0 |Порт P1 |Порт P3 |
| | | | | |76543210 | |76543210 |
|02 |- |* |- |- |*** |- |*** |
|03 |- |* |- |- |- |- |****** |
|04 |* |* |- |- |*** |- |*** |
|06 |* |* |* |- |- |- |****** |
|08 |* |* |- |- |*** |- |*** |
|31 |* |* |- |- |******** |- |******** |
|30 |* |* |- |- |******** |- |******** |
|40 |* |* |- |* |******** |* |******** |
Устройство ввода/вывода МК представлено 4 программируемыми портами. Кроме
того, на кристалле МК выполнен ряд периферийных устройств: 1-
таймера/счетчика, устройство управления прерываниями, 2 аналоговых
компаратора и последовательный интерфейс SPI (Serial Peripheral Interface).
Назначение выводов микроконтроллера понятно из рис.1 за исключением выводов
узла синхронизации и управления, функции которых пояснены ниже:
XTAL -выводы для подключения кварцевого или керамического резонатора, LC-
или RC-цепи;
/AS -выход строба адреса (Address Strobe);
/DS -выход строба данных (Data Strobe);
R//W -сигнал "Чтение//Запись"(Read//Write);
/RESET- вход сброса.
Примечание. Здесь и далее для сигналов с низким активным уровнем
используются два эквивалентных обозначения, например:
__
AS или /AS.
Физическое наличие определенных узлов и выводов в разных моделях МК
отмечено в табл.1.2 знаком "*".
1.2.2. Адресное пространство микроконтроллеров
Адресное пространство МК состоит из адресного пространства регистрового
файла и адресного пространства памяти. В адресное пространство регистрового
файла включены периферийные регистры, управляющие регистры, порты
ввода/вывода и регистры общего назначения (РОН). Последние образуют ОЗУ МК.
Адресное пространство памяти образовано ячейками внутренней и внешней
памяти программ для хранения программного кода и констант, а также ячейками
внешней памяти данных для хранения данных и размещения стека.
1.2.2.1. Адресное пространство регистрового файла
Регистровый файл состоит из стандартного регистрового файла (СРФ),
имеющегося во всех моделях МК, и расширенного регистрового файла (РРФ),
частично используемого в некоторых моделях МК для управления
дополнительными функциями.
Структура регистрового файла показана на рис 1.2.
СРФ состоит из 256 восьмибитных регистров с шестнадцатеричными адресами от
00H до FFH (здесь и далее H -суффикс шестнадцатеричной системы счисления).
Адресное пространство СРФ разделено на 16 рабочих групп регистров по 16
регистров в каждой. Рабочая группа 0 содержит регистры с адресами от 00H до
0FH, группа 1 -регистры с адресами от 10H до 1FH и т.д. Следовательно,
правомерно считать, что первая шестнадцатеричная цифра адреса соответствует
номеру рабочей группы регистров, а вторая -номеру регистра. На рис.1.2
выделены рабочие группы регистров СРФ с указанием адреса нулевого регистра
каждой группы в шестнадцатеричной системе счисления.
Рабочая группа регистров 0 -особая, она может замещаться группами регистров
из РРФ. РРФ содержит 16 расширенных групп регистров по 16 регистров в
каждой. На рис.1.2 указаны номера расширенных регистровых групп. Следует
отметить, что рабочая группа 0 СРФ совпадает с расширенной группой 0 РРФ.
Специальный регистр RP (Register Pointer -Указатель регистров), размещенный
в СРФ по адресу FDH (253), содержит два четырехбитных указателя,
определяющие текущие номера рабочей (старшая тетрада) и расширенной
(младшая тетрада) регистровых групп. Перезагрузкой регистра RP можно
оперативно изменять выбранные группы регистров. Старшая цифра указанного в
команде загрузки шестнадцатеричного числа будет определять номер рабочей
группы, а младшая -номер расширенной группы регистров.
Доступ к регистрам может осуществляться как с помощью полного восьмибитного
адреса, так и с помощью короткого четырехбитного адреса. В последнем случае
адрес определяет номер регистра в текущей рабочей группе. Если текущая
рабочая группа -0, то будет выбран соответствующий регистр из текущей
расширенной группы. В случае использования восьмибитного адреса 0XH (где X
-любая шестнадцатеричная цифра) выбирается регистр X текущей расширенной
регистровой группы, а адреса 1XH -FXH соответствуют регистрам СРФ. В
последнем случае исключение составляет рабочая группа регистров E (адреса
E0H -EFH), к которой нельзя обращаться с помощью восьмибитного адреса, т.к.
байтовый формат EXH зарезервирован разработчиками МК для команд с
укороченным адресом.
Разные модели МК имеют разные наборы физически доступных регистровых групп.
Для СРФ эти наборы показаны на рис.1.2 столбиковой диаграммой. Расширенная
группа регистров 0 (она же -рабочая группа регистров 0) имеется во всех
моделях МК. Расширенная группа регистров C имеется только в модели 06, а
расширенная группа регистров F имеется в моделях 03,06,30,31,40.
Незадействованные регистры расширенных групп 1 -F зарезервированы
разработчиками МК для дальнейших применений.
Рис. 1.2 Структура регистрового файла
Часть регистров СРФ имеет специальное назначение (управляющие и
периферийные регистры), остальная часть -регистры общего назначения -РОН
(General Purpose Register -GPR). Последние и образуют оперативное
запоминающее устройство (ОЗУ) МК. Регистры специального назначения
сосредоточены в рабочей группе F и в расширенной/рабочей группе 0. Все
задействованные регистры расширенных групп имеют специальное назначение. На
рис. 1.2 справа показаны все регистры специального назначения. Для каждого
регистра указаны шестнадцатеричный адрес и идентификатор, представляющий
аббревиатуру назначения регистра. В табл. 1.3 приведен полный перечень этих
регистров с указанием идентификатора, назначения на английском и русском
языках и характера операций доступа (R -чтение, W -запись).
Таблица 1.3
Регистры специального назначения
|Идентифик|Назначение | |Дост|
|атор | | |уп |
| |Английский |Русский | |
|SPL |Stack Pointer Low |Указатель стека - мл. байт |R/W |
| |Byte | | |
|SPH |Stack Pointer High |Указатель стека - ст. байт |R/W |
|
| |  скачать работу |
Микроконтроллеры семейства Zilog Z86 |
