Intel 8051

Z Multimediaexpo.cz

Aktuální verze z 9. 5. 2015, 13:06

Intel P8051

Intel 8051 je osmibitový mikropočítač Harvardské architektury, který byl vyvinut společností Intel v roce 1980 pro použití v oblasti vestavěných (embedded) systémů. Původní verze byla populární v roce 1980 a na začátku devadesátých let, ale dnes byla z velké části nahrazena celou řadu rychlejších a funkčně posílených 8051-kompatibilních zařízení vyráběných více než 20 nezávislými výrobci, včetně Atmel, Infineon Technologies (dříve Siemens AG), NXP (dříve Philips Semiconductor), Nuvoton (dříve Winbond), ST Microelectronics, Silicon Laboratories (dříve Cygnal), Texas Instruments a Cypress Semiconductor. Intelovské oficiální označení pro rodinu 8051 μCs je MCS 51.

Důležité vlastnosti a aplikace i8051 mikroarchitektury.

• Poskytuje mnoho funkcí (CPU, RAM, ROM, I / O, logické přerušení, časovače, atd.) v jednom zařízení
• 8-bitová ALU, střadač a registry (proto je to 8-bit mikropočítač)
• 8-bitová datová sběrnice
• 16-bitově adresová sběrnice - 64 kB (65536 bajtů) každé pro RAM a ROM
• On-chip RAM - 128 bytů ("Paměť dat")
• On-chip ROM - 4 kB ("Paměť programu")
• Čtyřbajtový obousměrný vstupně / výstupní port
• UART (sériový port)
• Dva 16-bitové čítače / časovače
• Dvouúrovňová priorita přerušení
• Režim úspory energie

Zvláště užitečná funkce z jádra 8051 je začlenění bitově adresovatelné paměti. Umožňuje totiž provádět logické operace s jednotlivými bity, které jsou prováděny přímo a efektivně na vnitřních registrech paměti RAM. Tato vlastnost pomohla upevnit popularitu 8051 v řídicích aplikacích v průmyslu.

8051 UART je jednoduchý na používání čipu jako sériového komunikačního rozhraní. Vnější vývody lze nakonfigurovat pro připojení k interní posuvných registrů mnoha různými způsoby, vnitřní časovač může být také použit, umožňují též sériovou komunikaci v několika režimech, a to jak synchronním tak asynchronním. Některé režimy umožňují komunikaci bez vnějších součástek.

Mikropočítače založené na 8051 obvykle zahrnují jednu nebo dvě UART, dva nebo tři časovače, 128 nebo 256 bajtů interních dat RAM (16 bytů, které jsou bitově adresovatelné), a to až do 128 bytů I/O, 512 bytů a 64 kB interní programové paměti a někdy rozšířenou datovou paměť RAM (ERAM), umístěnou v externím datovém prostoru. Původní jádro 8051 běželo na 12 hodinových cyklech / strojový cykl, většina instrukcí je vykonávaná v jednom nebo dvou strojových cyklech. Při hodinové frekvenci 12 MHz by tak 8051 mohl vykonat 1 milion jednocyklových instrukcí za sekundu nebo 500000 dvoucyklových instrukcí za sekundu. Rozšíření jádra 8051 je nyní běžně používané, běží na šest, čtyři, dva, nebo dokonce jednu dobu na strojový cykl, přitom má frekvenci až 100 MHz, a je tedy schopné ještě větších počtů instrukcí za sekundu. Všechny mikropočítače SILabs, některé Dallas a několik Atmel mají jediný cykl jádra.

Ještě vyšší rychlost jednoho cyklu 8051 byla v rozmezí 130 MHz až 150 MHz, na internetu lze stáhnout formulář pro použití v programovatelných logických zařízení, jako je například FPGA, a na mnoha stovek MHz v ASICs, např. netlist z [1].

Programování

K dispozici je několik C překladačů pro 8051, z nichž většina vlastní rozšířené funkce, které umožňují programátorovi určit, kde leží která proměnná v které paměti, a poskytuje funkce pro přístup k hardwaru 8051, jako jsou vícenásobné registry a manipulace s jednotlivými bity. Pro ostatní vysokoúrovňové jazyky jako Forth, BASIC, Pascal / Object Pascal, PL / M a Modula 2 jsou k dispozici taktéž, je jich však méně používané, než C a assembler. Pro assembler existuje vývojové prostředí a simulátor v jednom program AS51.

Související procesory

• Intel 8048 – byl použit v první klávesnici na IBM PC, kde byl převeden do keypresses sériového datového toku, který posílal údaje hlavní jednotce počítače. 8048 a jejich odnože se používají dodnes na základní modely klávesnic (byl předchůdcem 8051).
• Intel 8031 – byl osekaná verze 8051, neobsahoval žádnou vnitřní paměť programu (ROM). Chcete-li použít na tomto čipu externí ROM, musíte přidat obsluhující program, který ji načte a spustí.
• Intel 8052 – byla vylepšená verze původních 8051, obsahovala 256 bajtů interní paměti namísto 128 bytů, 8 kB ROM místo 4 kB, a tři 16-bitové časovače.
• Intel 8032 – měl stejné funkce jako 8052, nevlastnil však vnitřní paměť ROM. 8052 a 8032 jsou do značné míry považovány za zastaralé, protože tyto vlastnosti jsou obsaženy téměř ve všech moderních mikropočítačích založených na 8051.

Externí odkazy

• CPU-World.com - Intel 8051 microcontroller family (anglicky)
• Datasheetarchive.com - Intel 8051 (anglicky)
• CPU-galaxy.at - Intel 8051 (anglicky)