Микроконтроллеры подгруппы PIC16F8X

Микроконтроллеры подгруппы PIC 16F8X относятся к семейству 8-разрядных КМОП микроконтроллеров группы PIC16CXXX, для которых характерны низкая стоимость, полностью статическая КМОП-технология и высокая производительность.

В состав подгруппы входят МК PIC16F83, PIC16CR83, PIC16F84 и PIC16CR84.

Все микроконтроллеры подгруппы PIC16F8X используют гарвардскую архитектуру с RISC-процессором, обладающую следующими основными особенностями:

• · используются только 35 простых команд;
• · все команды выполняются за один цикл (400 не при частоте 10 МГц), кроме команд перехода, которые требуют 2 циклов;
• · рабочая частота 0 Гц — 10 МГц;
• · раздельные шины данных (8 бит) и команд (14 бит);
• · 512×14 или 1024×14 память программ, выполненная на ПЗУ или электрически перепрограммируемой Flash-памяти;
• · 15 восьмиразрядных регистров специальных функций (SFR);
• · восьмиуровневый аппаратный стек;
• · прямая, косвенная и относительная адресация данных и команд;
• · 36 или 68 восьмиразрядных регистров общего назначения (GPR) или ОЗУ;
• · четыре источника прерывания:
• · внешний вход RBO/INT;
• · переполнение таймера TMRO;
• · изменение сигналов на линиях порта В;
• · завершение записи данных в память EEPROM;
• · 64×8 электрически перепрограммируемая EEPROM память данных с возможностью выполнения 1 000 000 циклов стирания/записи;
• · сохранение данных в EEPROM в течение как минимум 40 лет.

Микроконтроллеры подгруппы PIC16F8X обладают развитыми возможностями ввода/вывода:

• · 13 линий ввода-вывода с индивидуальной установкой направления обмена;
• · высокий втекающий/вытекающий ток, достаточный для управления светодиодами:
• · максимальный втекающий ток — 25 мА;
• · максимальный вытекающий ток — 20 мА;
• · 8-битный таймер/счетчик TMRO с 8-битным программируемым предварительным делителем.

Специализированные микроконтроллерные функции включают следующие возможности:

• · автоматический сброс при включении (Power-on-Reset);
• · таймер включения при сбросе (Power-up Timer);
• · таймер запуска генератора (Oscillator Start-up Timer);
• · сторожевой (Watchdog) таймер WDT с собственным встроенным генератором, обеспечивающим повышенную надежность;
• · EEPROM бит секретности для защиты кода;
• · экономичный режим SLEEP;
• · выбираемые пользователем биты для установки режима возбуждения встроенного генератора;
• · последовательное встроенное устройство программирования Flash/EEPROM памяти программ и данных с использованием только двух выводов.

КМОП технология обеспечивает МК подгруппы PIC16F8X дополнительные преимущества:

• · статический принцип работы;
• · широкий диапазон напряжений питания: 2,0−6,0 В;
• · низкое энергопотребление:
• · менее 2 мА при 5 В и 4МГц;
• · порядка 15 мкА при 2 В и 32КГц;
• · менее 1 мкА для SLEEP-режима при 2 В.

Микроконтроллеры подгруппы PIC16F8X различаются между собой только объемом ОЗУ данных, а также объемом и типом памяти программ. Наличие в составе подгруппы МК с Flash-памятью программ облегчает создание и отладку прототипов промышленных образцов изделий.

Особенности архитектуры Упрощенная архитектура PIC16F8X приведена на рисунке ниже.

Архитектура основана на концепции раздельных шин и областей памяти для данных и для команд (гарвардская архитектура). Шина данных и память данных (ОЗУ) — имеют ширину 8 бит, а программная шина и программная память (ПЗУ) имеют ширину 14 бит. Такая концепция обеспечивает простую, но мощную систему команд, разработанную так, что битовые, байтовые и регистровые операции работают с высокой скоростью и с перекрытием по времени выборок команд и циклов выполнения. 14-битовая ширина программной памяти обеспечивает выборку 14-битовой команды в один цикл. Двухступенчатый конвейер обеспечивает одновременную выборку и исполнение команды. Все команды выполняются за один цикл, исключая команды переходов.

Микроконтроллеры PIC16F83 и PIC16CR83 адресуют 512×14 памяти программ, a PIC16F84 и PIC16CR84 — 1Кх14 памяти программ. Вся память программ является внутренней.

Микроконтроллер может прямо или косвенно обращаться к регистрам или памяти данных. Все регистры специальных функций, включая счетчик команд, отображаются на память данных. Ортогональная (симметричная) система команд позволяет выполнять любую команду над любым регистром с использованием произвольного метода адресации. Ортогональная архитектура и отсутствие специальных исключений делает программирование МК группы PIC16F8X простым и эффективным.

Назначение выводов МК подгруппы PIC16F8X.

• · I — вход;
• · О — выход;
• · I/O — вход/выход;
• · Р — питание;
• · - - не используется;
• · ТТЛ — ТТЛ вход;
• · ТШ — вход триггера Шмитта.

Микроконтроллер содержит 8-разрядное АЛУ и рабочий регистр W. АЛУ является арифметическим модулем общего назначения и выполняет арифметические и логические функции над содержимым рабочего регистра и любого из регистров контроллера. АЛУ может выполнять операции сложения, вычитания, сдвига и логические операции. Если не указано иное, то арифметические операции выполняются в дополнительном двоичном коде.

В зависимости от результата операции, АЛУ может изменять значения бит регистра STATUS: С (Carry), DC (Digit carry) и Z (Zero).