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MCS-8051-Architektur

Intel P8051

Das 8051 Mikrocontroller ist eine Acht bisschenCISCMikrocontroller das von Intel wurde 1980 auf den Markt gebracht. Obwohl Intel den 8051 und seine Derivate nicht mehr herstellt, ist das Design so beliebt, dass es zwanzig (und mehr) verschiedene Typen auf dem Markt gibt, die alle um denselben Kern herum gebaut sind. Diese Derivate werden unter anderem von den Herstellern angeboten NXP Semiconductors, Infineon, Texas Instruments und atmel.

Struktur

Der Aufbau des 8051 besteht aus einem minimalen Computersystem. Die folgenden Komponenten sind in jedem Computersystem zu finden:

• Bus: Der Bus wird verwendet, um der CPU die Kommunikation mit den anderen Komponenten des Systems zu ermöglichen. Der 8051 verfügt über drei Busse: Adress-, Daten- und Steuerbus.
• CPU: De Zentralprozessor (Central Processor Unit) führt Operationen durch und trifft Entscheidungen basierend auf dem Computerprogramm. Der 8051 hat eine interne CPU.
• Programmspeicher: Der Speicher wird verwendet, um die Programmanweisungen, Programmadressen und Daten zu speichern. Es kann aus mehreren Typen bestehen: Rom, EPROM und/oder EEPROM.
• Eingabe-/Ausgabe-Ports: Diese Ports werden verwendet, um mit der Außenwelt zu kommunizieren oder Informationen extern zu speichern.
• Clock: Dies ist eine Hardware, die die richtigen Timing-Signale zum Ansteuern der CPU bereitstellt. Die Taktperiode oder der Taktzyklus kann von einem externen Quarzoszillator oder von einem externen digitalen Signal kommen.
• Interruptkontrolle: Der Betrieb der CPU kann durch einen Interrupt unterbrochen/verändert werden. Dies übernimmt die Interrupt-Steuerung.
• Datenspeicher: Hier werden die Daten gespeichert. Als solcher kann man diesen Speicher sowohl lesen als auch schreiben, es handelt sich also um einen RAM-Speicher.
• Timer: Dies wird verwendet, um die Timing-Aspekte der Anwendungen zu realisieren.
• Serieller Port: Bietet serielle Kommunikation für den 8051. Empfangen und übertragen Sie Daten seriell.

Adressraum

Der 8051 ist nach dem allgemeinen Princeton Architecture-Prinzip gebaut. Diese Architektur unterteilt den Speicherplatz in drei verschiedene Bereiche. Diese sind:

• Codespeicher (= Programmspeicher): Der 8051 hat 4096 Bytes interner Codespeicher. Dieser Speicher kann auf insgesamt 64 . erweitert werden K B. Der interne Codespeicher kann mit dem EA-Stift (External Access) abgeschaltet werden.
  • Pen ist niedrig: Der Prozessor holt die Befehle aus dem externen Speicher (Fetch-Befehl).
  • Pin ist hoch: Der Abrufbefehl ist intern, um auf die ersten 4096 Bytes des Programmspeichers zuzugreifen.
• Interner Datenspeicher: Der interne Datenspeicher von 256 Byte lässt sich aufteilen in eine untere Hälfte von 128 Byte, die vom Programm zum Speichern von Datenvariablen verwendet wird und eine obere Hälfte von 128 Byte, die für die Special Function Registers (SFRs ). . Die SFRs werden verwendet, um die Werte (in Bytes) zu speichern, die den Betrieb des 8051 steuern. SFRs, deren Adresse durch 8 teilbar ist, sind bitadressierbar.
• Bit-adressierbarer Speicher
  • 16 Byte des internen Datenspeichers sind bitadressierbar.
• Externer Datenspeicher: Wird mehr Datenspeicher benötigt, verfügt der 8051 über einen zusätzlichen externen Datenspeicher von 64 K B.

Pin-Anschlüsse

Der Standard 8051 ist in einem 40-poligen DIP-Gehäuse erhältlich. Es gibt verschiedene Varianten des 8051, die in unterschiedlichen Gehäusen ausgeführt sind. Zwei davon sind jeweils a DIL (Dual In Line) und einem PLCC (Plastic Chip Carrier) Gehäuse. Das DIL-Gehäuse ist in Keramik- oder Kunststoffausführung erhältlich. Bei einer UV-löschbaren EPROM-Version sollte man sich für die teurere Keramik-Version entscheiden, da sie als einzige über ein Fenster verfügt, damit der Chip mit UV-Licht gelöscht werden kann.

Spezifikationen:

• 32 bidirektionale I/O-Leitungen, konfiguriert in vier 8-Bit-Ports.
• Ein programmierbarer serieller Vollduplex-Kanal.
• 64 kB Programmspeicherplatz.
• 64 kB Datenspeicherplatz.
• Zwei interne Timer/Zähler.
• Zwei Interrupt-Leitungen.

Die funktionalen Stiftanschlüsse des 8051 bestehen aus folgenden Teilen:

• Ports 0, 1, 2 und 3:
  • Port 0: ist ein quasi-bidirektionaler 8-Bit-Port. Bei Verwendung eines externen Speichers dient dieser Port als Multiplex-Adressbus (niedrigster Ordnung) und als Datenbus.
  • Port 1: (I/O) ist ein quasi-bidirektionaler 8-Bit-Port.
  • Port 2: (I/O) ist ein quasi-bidirektionaler 8-Bit-Port. Dieser Port dient als Adressbus (höchstes Byte) bei Verwendung eines externen Speichers.
  • Port 3: (I/O) ist ein quasi-bidirektionaler 8-Bit-Port mit mehreren spezifischen Funktionen:
    • P3.0 = RXD (serielle Schnittstelle)
    • P3.1 = TXD (serielle Portausgabe)
    • P3.2 = INT0
    • P3.3 = INT1
    • P3.4 = T0 (Eingang Timer 0)
    • P3.5 = T1 (Eingang Timer 1)
    • P3.6 = WR' (Schreib-Strobe für externe Daten)
    • P3.7 = RD' (Read-Strobe für externe Daten)
• VCC: 5V
• VS: 0V
• XTAL: Anschluss für a Kristall oder ein externer Taktgenerator.
• RST: Reset-Pin. Ein hoher Pegel an diesem Pin setzt den 8051 zurück.
• EA/Vpp: Mit der Option EA (External Access) können Sie den internen oder externen Programmspeicher auswählen.

L-Level: Externes ROM

H-Level: Internes ROM

Die Vpp stellt die Programmierspannung für einen 8751 (EPROM-Version) dar.

• PSEN: Programmspeicher aktivieren. Dies ist das Lesesignal für den externen Programmspeicher.
• ALE/PROG: ALE (Address Latch Enable) ist das Steuersignal für den gemultiplexten Adressbus (Port 0). Die Option PROG beim 8751 dient dem Programmierimpuls zum Programmieren des internen EPROMs.

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