Характеристики отечественных и зарубежных однокристальных микроконтроллеров
В таблице Б.1 показано последовательное развитие отечественных ОмК [6, 7]. Исходные опытные серии, выпущенные ещё в СССР, не были продолжены в связи с экономической ситуацией в стране в конце 80-х – начала 90-х гг. прошлого столетия. Но первые строки таблицы показывают, что данное направление в нашей стране развивалось в русле мировых воззрений и тенденций.
Таблица Б.1 - Характеристики отечественных БИС ОмК
| Тип | Адресуемая память, Кбайт | Разрядность, бит | Память | Тактовая частота, МГц | Число команд (обрабатываемых прерываний) | Таймер, бит | Ввод-вывод | Примеч. |
| НТ8020 | 64 | 8 данные, 16 адреса | эл. стираемое ППЗУ 256 байт;ПЗУ 4 Кбайт; ОЗУ 256 байт | 3×106 оп/с | RISC (8) | 16(3 шт.) | 3 двунапр-х и 2 однонапр-х 8-разряд-х порта; 1 двунапр-й 7-разряд-й порт | ЛНТ, Р.БеларусьUП = 5 В, IП = 1 мА |
| MZ9001-12 | 8 | 12 | внутр-е 8-разр-е АЦП и ЦАП; ШИМ | разряд-ть каналов датчиков и исполнит-х устр-в 16 | «Мезон». UП = 5 В,UП АН = = 4,5–– 13,5 В | |||
| К145ИК5 (К145ИК502) | ОЗУ 72х4 бит;ПЗУ 128х19 бит; | UП = минус 27 В | ||||||
| К145ИК13 (К145ИК1301) | ОЗУ 126х4 бит;ПЗУ 256х23 бит; | |||||||
| К145ИК18 (К145ИК1802) | ОЗУ 72х4 бит;ПЗУ 128х19 бит | UП = минус 27 В | ||||||
| К145ИК19 (К145ИК1907, К145ИК1908) | ОЗУ 32х4 бит;ПЗУ 128х20 бит | UП = минус 27 В | ||||||
| К145ИК1801 | UП = минус 27 В | |||||||
| К145ИК1808 | UП = 27 В | |||||||
| К145ИК1809, К145ИК1810 | UП = 27 В | |||||||
| К145ИК1901, К145ИК1902 | UП = 27 В | |||||||
| К145ИК1916 | UП = 9 В | |||||||
| К1011ВГ101 | 4 Кх8 бит | ПЗУ 1024х10 бит | UП = 9 В |
Таблица Б.2 иллюстрирует возможности ОмК основных зарубежных фирм – разработчиков данных изделий. Параметры, приведённые в таблице, отражают как характеристики основных функциональных модулей БИС ОмК, так и проявление в архитектуре изделий оригинальных структурных решений отдельных производителей.
Таблица Б.2 - Характеристики зарубежных БИС ОмК
| Тип | Разрядность ШД | fT,МГц | Кол-во линий ввода-вывода | UП В,IП мА | Внутреннее ПЗУ программ, Кбайт | Внутреннее регистровое ОЗУ, байт | Адрес. пространство внешней памяти | Кол-во таймеров/ разрядность | Прер-я: вектра/ приоритеты/ внеш. выводов | АЦП: кол-во каналов ´´ разрядность | |||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | |||||
| ф. Intel | |||||||||||||||
| 8хС151SA (SB) | 8 | до 16 | 4х8 | 5; | 8–16 | 232 | 64 К | 3/16 | 5/2/2 | нет | |||||
| 8хС251SA (SB, SP, SQ) | 8 | до 16 | 4х8 | 5; | 8–16 | 488–1 К | 128–256 К | 3/16 | нет | ||||||
| 8хС198 | 8 | 16 | 34 | 5; | 8 | 232 | 64 К | 2/16 | |||||||
| 8хС196КВ | 16 | 16 | 6х8 | 5; | 8 | 232 | 64 К | 2/16 | 16/16/3 | 8х10 | |||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | |||||
| 8хС196КС | 16 | 20 | 6х8 | 5; | 16 | 488 | 64 К | 2/16 | 16/16/3 | 8х10 | |||||
| 8хС196КD | 16 | 20 | 6х8 | 5; | 32 | 1000 | 64 К | 2/16 | 16/16/3 | 8х10 | |||||
| 8хС196КR (KQ, JR, JQ, KT, KS, JT, JS, JV) | 16 | 16, 20 | 41–56 | 5; | 16–48 | 488–1,5 К | 64 К | 2/16 | (6–8)х10 | ||||||
| 8хС196МС (MD, MH) | 16 | 20 | 50–64 | 5; | 16–32 | 488–744 | 64 К | 2/16 | (8–14)х10 | ||||||
| 8хС196СА (СВ) | 16 | 44–56 | 5; | 32–56 | 1000–1,5 К | 64 К – 1 М | 2/16 | (6–8)х10 | |||||||
| 8хС196NT (NR, NU) | 16 | 25, 50 | 32–56 | 5; | 4–32 | 1000–512 | 1 М | 2/16 | (0–4)х10 | ||||||
| 8хС296SA | 16 | 50 | 32 | 5; | 2 | 512–2 К | 6 М | 2/16 | нет | ||||||
| 8748Н | 11 | 27 | ; 100 (11 МГц) | 2 | 128 | 1/8 | Синхр/Асинхр. последов. порт | ||||||||
| ф. Motorola | |||||||||||||||
| M68HC05 | 8 | (2–4) х8 | 5; | до 32 | до 768 | 64 К | (1–8) х8 | ||||||||
| M68HC08 | 8 | 5; | до 36 | 1024 | 64 К | нет | |||||||||
| M68HC11 | 8 | 5; | до 32 | 1278 | 1 М | 1/16 | (8–12) х(8–10) | ||||||||
| M68HC16 | 16 | 5; | до 48 | до 4 К | 1 М | 1/16 | |||||||||
| M68300 | 32 | 3,3–5 | flash до 64 | 0,5–10 К | 4 Г | ||||||||||
| ф. MicroChip | |||||||||||||||
| PIC16C5x | 14 | до 20 | 12–20 | 2,5–6,2; 2 (4 МГц) | 0,5–2 | 25–73 | внешней нет | 1/8 | |||||||
| PIC16C6x | 14 | до 20 | 13–22 | 3–6; 2 (4 МГц) | 1–4 | 36–192 | внешней нет | 1–3/? | 3–12// | ||||||
| PIC17Cхx | 16 | до 25 | 33 | 3–5,5; 2 (4 МГц) | 2–8 | 232–454 | внешней нет | 4х? | 11// | ||||||
| PIC17C44 | 33 | ; 38 (33 МГц); 1 мкА спящ. режим | 8 | 454 | 3/16 | Синхр./Асинхр. последов. порт.ШИМ | |||||||||
| ф. Texas Instruments (серия MSP430) | |||||||||||||||
| TSS400 | 8 | 2,6–5,5; 0,5 | 8 | 512 | 2/16 | есть | |||||||||
| MSP430 | 16 | 2,5–5,5; 0,3 | 8 | 512 | 2/16 | есть | |||||||||
| ф. Philips | |||||||||||||||
| 8хС552 | 12–30 | 5х8 | 5; 68 | 8 | 256 | (1–2)/16 | 15/2/ | есть | |||||||
| 8хС562 | 12–30 | 5х8 | 5; 68 | 8 | 256 | (1–2)/16 | 15/2/ | есть | |||||||
| ф. Zilog (семейство Z86) | |||||||||||||||
| Z86Exx | 8 | 8–12 | 14–32 | 3–5,5; 12 | 0,5–4 | 60–236 | 2/8 | 6//2 | нет | ||||||
| ф. Dallas Semiconductor (семейство MCS-51) | |||||||||||||||
| DS5000FP, DS5001FP, DS5002FP | 8 | 20; 25; 33 | 256 | 64–128 К | 6/?/? | нет | |||||||||
| DS80С310, DS80С320, DS80С323 | 8 | 20, 25, 33 | 256 | 64–128 К | 6// | нет | |||||||||
| DS87С520, DS87С530 | 8 | 33 | 256–1 К | 64–128 К | 6// | нет | |||||||||
| ф. Atmel (семейство MCS–51) | |||||||||||||||
| АТ89Схххх | 8 | 12–24 | 3–6; 15 | flash 1–8 К | 64–256 | 1–3/16 | 3–9// | нет | |||||||
| Современные микроконтроллеры | |||||||||||||||
| DS89C420 (совместимый с 8051 8-разрядными микроконтроллерами): память программ 16 Кбайт Flash; 1 Кбайт SRAM, используемых командами MOVX; 256 байтов сверхоперативной RAM; 2 универсальных асинхронных приёмопередатчика; четыре двунаправленных порта I/O; программируемый сторожевой таймер; имеется сброс по потере питания и прерывание; напряжение питания 4,5–5,5 В; потребление в режимах активном/idle (ждущем) 100/15 мА; программирование непосредственно в условиях применения; внутрисистемное программирование через последовательный порт; выбор объема встроенной памяти программ от 0 до 16 Кбайт; возможность обращения ко всему пространству внешней памяти; один тактовый цикл на каждый машинный цикл; диапазон рабочих частот от 0 до 50 МГц; выполнение одноцикловых команд за 20 нс; программируемый делитель тактовой частоты; автоматический аппаратный и программный выход из режима; тринадцать источников прерываний (из них шесть внешних); пять уровней приоритета. | |||||||||||||||
| Фирма Siemens: развитие семейства MCS-51 (микроконтроллеры серии C500) на основе архитектуры МК 8051, дополненной сложной периферией: 10-разрядные АЦП; 6-канальный 10-разрядный ШИМ для управления электродвигателями постоянного тока; 29-канальный ШИМ; 8 DPTR; аппаратный блок умножения 16х16 и деления 32/16; блок загрузчика программной памяти. | |||||||||||||||
| Фирма Atmel: в рамках семейства MCS-51 20-выводные микроконтроллеры AT89С2051/1051; микроконтроллеры с каналом SPI, обеспечивающие возможность внутрисхемного программирования FLASH памяти; микроконтроллер с резидентной памятью типа EEPROM, обеспечивающей хранение оперативных данных при отключенном питании микросхемы. | |||||||||||||||
| Фирма Dallas Semiconductor: семейство MCS-51 серия DS5000. Их резидентная память программ выполнена в виде NVRAM – оперативной памяти, энергонезависимость которой обеспечивается литиевой батарейкой, встроенной непосредственно в корпус микросхемы (10-летняя гарантия на сохранность информации). Временные характеристики полностью идентичны характеристикам микроконтроллера 8051. Группа микроконтроллеров DS8xC300/500, в которых типовой цикл выборки и выполнения команд сокращён до 4-х тактов, а холостые выборки исключены: команды стали выполняться за 4 такта тактового генератора, т. е. в 3 раза быстрее. Команды МК 8051, которые не имели холостых выборок, в DS8xC300/500 «ускорены» в 1,5 раза. | |||||||||||||||
| Фирма Intel: (родоначальник архитектуры семейства MCS-51) разработала архитектуру MCS-251: 24-разрядное линейное адресное пространство, обеспечивающее адресацию до 16 Мбайт памяти; регистровая архитектура, допускающая обращение к регистрам как к байтам, словам и двойным словам; страничный режим адресации для ускорения выборки команд из внешней программной памяти; очередь инструкций; расширенный набор команд, включающий 16-битовые арифметические и логические операции; расширенное адресное пространство стека (до 64 Кбайт); выполнение самой быстрой команды за 2 такта. | |||||||||||||||
| Фирма Philips: MCS-51 от Philips входят микроконтроллеры, работающие при тактовой частоте до 40 МГц и напряжении питания от 1,8 В. Во всех этих микроконтроллерах используется стандартное ядро MCS-51 (архитектура микроконтроллера 8051), дополненное набором периферии: 10-разрядные АЦП; 8-разрядный ЦАП; широтно-импульсные модуляторы; массивы программируемых таймеров/счетчиков; интерфейсы I2C, CAN; интерфейсы с процессорными шинами (Processor Bus Interface); специализированную периферию для телевизионной, видео и аудио техники. Выпущены микроконтроллеры MCS-51, обладающие функцией снижения электромагнитных помех (Lower EMI).Стандартные микроконтроллеры групп 8xC51, 8xC52/54/58 и 8xC51Fx фирмы Intel переведены на новую технологию: серия MCS-51XA. Её возможности: максимальная тактовая частота до 33 МГц; диапазон напряжения питания от 2,7 до 5,5 В; количество аппаратных уровней прерываний до 4-х; введена функция программируемого clock-out; два DPTR; потребляемая мощность снижена на 50 %. Кроме того, фирма Philips выпустила семейство микроконтроллеров 51ХА: 16-разрядное АЛУ на базе регистровой архитектуры; 24-разрядное адресное пространство, обеспечивающее адресацию до 16 Мбайт памяти программ или данных; восемь 16-разрядных регистров для выполнения арифметических и логических операций; расширенный набор команд; аппаратная поддержка мультизадачности; выполнение инструкций типа регистр-регистр за 100 нс; напряжение питания от 2,7 В. Архитектура MCS-51ХА обеспечивает увеличение быстродействия до 100 раз по сравнению с традиционной архитектурой MCS-51. | |||||||||||||||
| Фирма Atmel:ATmega16L-8 – тактовая частота 0–8 МГц; напряжение питания 2,7–5,5 В; ATmega16-16 – тактовая частота 0–16 МГц; напряжение питания 4,5–5,5 В; потребление тока не более 1,1 мА, в ждущем режиме не более 0,35 мА и в спящем режиме не более 1 мкА. Возможность внешнего программирования внутренней памяти 16 Кбайт Flash; 512 байт памяти EEPROM; внутреннее статическое запоминающее устройство с произвольной выборкой 1 Кбайт; два 8-битовых и один 16-битовый таймер–счётчик с возможностью перепрограммирования коэффициента счёта, сравнения и предустановки; 8-миканальный АЦП; аналоговый компаратор; 32 программируемые линии ввода-вывода. | |||||||||||||||
Примечание. х = 0 – нет ПЗУ; х = 3 – масочное ПЗУ; х = 7 – УФ ППЗУ