3
ВВЕДЕНИЕ
Создание фирмой Intel в 1971 году первой программируемой электронной схемы на
одном кристалле явилось началом эпохи микропроцессорной техники. Объединив в себе
достижения вычислительной техники и микроэлектроники, микропроцессорные системы
стали удобным общепринятым инструментом для построения самых различных систем
автоматики.
За 30 лет своего бурного развития микропроцессорные системы прошли путь от
специализированных комплектов интегральных схем к сложным однокристальным
микроконтроллерам, имеющим в своем составе целый набор самых различных
программируемых элементов. Их разработкой занимаются практически все крупнейшие
мировые производители компьютеров, бытовой техники, промышленных систем и
электронных компонентов – всем известные: INTEL, AMD, ATMEL, MICROCHIP,
MITSUBISHI, MOTOROLA, ANALOG DEVICE, NATIONAL SEMICONDUCTOR, SIEMENS,
TEXAS INSTRUMENT, ZILOG и др. Они выпускаются сейчас, как и все остальные
микросхемы, миллионными партиями, а стоимость одного микроконтроллера, как правило,
составляет всего несколько долларов.
В условиях существующей в области микроэлектроники жесткой конкуренции
каждый производитель выбирает свою модель развития, предлагая множество новых
технических и технологических решений. При этом не успевают устояться условные
обозначения
и
терминология,
появляется
множество
архитектур и языков
программирования, что существенно усложняет изучение и освоение этой техники. В нашей
стране ситуация усугубляется языковым барьером, вся основная терминология в этой
области техники имеет английскую аббревиатуру.
Вместе с тем, принципы построения микропроцессорных систем, несмотря на
множество направлений развития, не подвергаются существенной переработке.
Заложенные в 70-х годах, при всем многообразии изделий, они без значительных
изменений сохраняются и до настоящего времени. По этой причине изучение
микропроцессорной техники возможно, и всегда строится, на конкретных примерах какой
либо одной архитектуры. Именно по этому принципу строятся учебные курсы,
предлагаемые в настоящее время ведущими университетами и учебными центрами. В
качестве примеров обычно рассматриваются микроконтроллеры Intel, Motorola, Zilog,
Microchip [1-5].
Все основные понятия микропроцессорной техники в пособии рассмотрены на
примерах современных AVR-микроконтроллеров фирмы Atmel. Этот выбор обусловлен
целым рядом факторов, таких как распространенность микроконтроллеров в России,
доступность технической информации, наличие свободно распространяемых программных
и
сравнительно
недорогих
аппаратных
средств
поддержки
проектирования.
Использованные при написании пособия оригинальные материалы можно найти на сайте
www.atmel.ru.
1. АРХИТЕКТУРА МИКРОКОНТРОЛЛЕРА
Контроллером в технике регулирования считается управляющее устройство,
осуществляющее регулирующие или контролирующие функции в системе. Контроллер,
реализованный на одном кристалле, называется микроконтроллером. Современный
микроконтроллер является большой цифровой интегральной схемой, объединяющей
миллионы, выполненных по микронным технологиям, транзисторов.