Tendencje rozwojowe mikrokontrolerów Rozwój mikrokontrolerów następował w ciągu minionych 25 lat w następujących kierunkach: Rozwój CPU mikrokontrolerów w celu zwiększenia szybkości przetwarzania danych wraz z poprawą własności układu przerwań CPU (W4) Rozbudowa mechanizmów dostępu CPU do urządzeń zewnętrznych (W5) Integracja w strukturze mikrokontrolera coraz większej ilości pamięci oraz ulepszenie mechanizmów dostępu do niej (W6) Integracja w strukturze mikrokontrolera coraz większej ilości urządzeń peryferyjnych oraz rozbudowa funkcjonalności tych układów (W7) 1
Zgodnie z definicją w strukturze mikrokontrolera zawarte są zarówno jak i pamięci. W praktyce systemy mikroprocesorowe bazujące na mikrokontrolerach bardzo często wykorzystują zarówno zewnętrzną jak i zewnętrzne. Przyczyny tego są następujące: Zapotrzebowanie na nowoczesnych mikrokontrolerów jest bardzo duże, nawet rzędu megabajtów. Wynika to z dużych mocy obliczeniowych i dużych przestrzeni adresowych oferowanych szczególnie przez mikrokontrolery 16- i 32-bitowe. Na rynku rzadko oferowane mikrokontrolery które by w swojej strukturze zawierały wystarczające ilości pamięci. Współczesne mikrokontrolery oferują olbrzymią różnorodność urządzeń peryferyjnych zawartych w strukturach tych układów. Mimo tego w przeważającej części systemów mikroprocesorowych bazujących na mikrokontrolerach wykorzystuje się scalone zawierające dodatkowe. o o wysokim stopniu specjalizacji stosowane są relatywnie rzadko. Dlatego nie są one integrowane w strukturze standardowych mikrokontrolerów. Przykładem mogą być przetworniki analogowocyfrowe o dużej rozdzielczości. o złożone mogą stopniem swojej komplikacji dorównywać samej jednostce centralnej. Z punktu widzenia technologii produkcji układów scalonych jest trudno integrować wiele tak złożonych struktur w strukturze jednego układu. Przykładami są zaawansowane sterowniki komunikacyjne, np. dla standardu Ethernet. 2
wyprowadzenia portów zewnętrzne porty jednostka centralna układ przerwań czasowe sterownik komunikacji szeregowej inne szyny systemowe programu danych Budowa systemu mikroprocesorowego z mikrokontrolerem nie udostępniającym szyn systemowych 3
zewnętrzne wyprowadzenia portów zewnętrzna zewnętrzne porty jednostka centralna układ przerwań czasowe sterownik komunikacji szeregowej inne szyny systemowe danych programu Budowa systemu mikroprocesorowego z mikrokontrolerem udostępniającym swoje szyny systemowe jako alternatywne wyprowadzenia portów 4
zewnętrzne zewnętrzne pamięci zewnętrzne wyprowadzenia portów wyprowadzenia bezpośrednie układu porty jednostka centralna układ przerwań czasowe sterownik komunikacji szeregowej inne szyny systemowe zewnętrzna programu zewnętrzna danych Budowa systemu mikroprocesorowego z mikrokontrolerem udostępniającym swoje szyny systemowe bezpośrednio na wyprowadzeniach układu scalonego 5
Mikrokontroler 80166 firmy Infineon (16 bit) oferuje cztery tryby współpracy CPU z układami zewnętrznymi (pamięciami): 16-bitowy niemultipleksowany 16-bitowy multipleksowany 8-bitowy niemultipleksowany 8-bitowy multipleksowany Multipleksowanie oznacza, że w celu zmniejszenia liczby wyprowadzeń mikrokontrolera niezbędnych do udostępnienia użytkownikowi szyn systemowych fizycznie tych samych wyprowadzeniach ale w różnych momentach czasu pojawia się na przemian szyna danych i szyna adresowa. Multipleksowanie prowadzi do spowolnienie szybkości transportu danych pomiędzy pamięcią zewnętrzną a jednostką centralną. 3,0 2,0 1,5 1,0 16-bit demultipleksowane 16-bit multipleksowane 8-bit demultipleksowane 8-bit multipleksowane 6