Кодим жесть

Долин Сергей

Хакер, номер #093, стр. 093-024-1

(dlinyj@real.xakep.ru, www.openpress.ru)

Начинаем работать с микроконтроллерами

Ты всегда хотел делать интерфейсные платы для компьютера, но считал, что разработка процессорных систем – это удел гуру? Нет и еще раз нет! Все просто. Есть замечательная вещица – микроконтроллер, и она доступна каждому. Просто надо поверить, что это элементарно!

Что есть контроллер

В нашей стране при совке микроконтроллер называли однокристальной микроЭВМ, что достаточно хорошо раскрывает его функции. Микроконтроллер (сокращенно МК) – это такая микросхема, в которой встроен процессор с памятью и всей периферией. Проще говоря, это полноценный компьютер, хотя и с очень скромными возможностями. Он выполнен на одном кристалле, которому для работы требуется только питание и залитая в него прошивка. Часто бывает, что для него ставят внешний кварцевый резонатор для выставления нужной частоты (зачастую не превышающий 16 МГц). Но в нашем случае это не актуально.

Программируют под МК обычно на асме или Си, хотя и существуют компиляторы для других языков. Бывают даже интерпретаторы BASIC и Forth. Для отладки программ используются программные симуляторы (проги, на компе эмулирующие работу МК), внутрисхемные эмуляторы (девайсы, которые эмулируют работу микроконтроллера, включенного в схему). Также есть такая фича, как JTAG, которая позволяет управлять работой контроллера напрямую с компьютера.

Пара слов о самых-самых...

Самая распространенная архитектура на сегодняшний день – i8051. Это праотец многих современных контроллеров. Их выпускают практически все мировые производители процессоров. Даже в СССР был его аналог - 1816ВЕ51, который, к слову сказать, еще производится (по крайней мере, продается). i8051 была разработана фирмой Intel в 1980 году. Сначала был выпущен самый первый микроконтроллер - i8048. Чуть позже в этом же году Intel выпускает следующую модель - i8051 (тот же i8048, только более расширенный). С точки зрения технологии микроконтроллер i8051 являлся для своего времени очень сложным изделием - в кристалле было использовано 128 тыс. транзисторов, что в 4 раза превышало количество транзисторов в 16-разрядном микропроцессоре i8086. Это процессор с CISC-архитектурой (Complex Instruction Set Computers/сложный набор команд) имеет на своем борту 128 байт оперативной памяти и 32 программируемые линии ввода/вывода (то есть четыре восьмиразрядных порта). Тактовая частота — до 24 МГц. Яркий современный представитель этого семейства — АТ89С51, выпускаемый фирмой Atmel (мануал, к нему лежит на диске). Следует отметить, что архитектура i8051, хоть и очень старая, но достаточно популярная даже сейчас. Связано это с низкой себестоимостью, а также с обилием разработок и библиотек. Думаю, она просуществует еще лет 10, хотя постепенно сдает свои позиции, уступая новым более быстрым и дешевым процессорам.

Далее по рейтингу популярности идут микроконтроллеры AVR (семейства «tiny», «classic» и «mega»). Потом следует любимый фрикерами всего мира PIC, выпускаемый фирмой MicroСhip. Но восьмиразрядная архитектура постепенно отмирает и заменяется более перспективными 32-х разрядными процессорным ядром ARM. Данная архитектура тоже очень популярна среди мировых разработчиков процессоров. Именно ARM используется в современных КПК и мобильниках. Поэтому она считается самой перспективной архитектурой, так как при низкой стоимости (от двух баксов) имеем полноценный быстрый и 32-разрядный процессор.