Microcontrollers - samenvatting

Hoofdstuk 1 Structuur, kenmerken en voorbeelden van
embedded systemen
1.1. Wat zijn embedded systemen?
Embedded systeem: alles waarin een microcomputer zit, met uitzondering van een computer.

1.3 Algemene kenmerken van embedded systemen
 Opgebouwd met zo weinig mogelijk middelen
o Kleine systemen
o Laag vermogenverbruik
 Co-design van sensoren, actuatoren, hardware, software, packaging, …
 Grote herconfigureerbaarheid
 Grote connectiviteit
 Gegarandeerde veiligheid

1.5 Basisopbouw van een MC
Microprocessor en randcomponenten zijn verbonden met een microcontrollerbus.

1.5.1 Opbouw van microprocessor


Von Neumann architectuur

= de klassieke architectuur van een processor




Er is 1 globaal geheugen hetwelk met een bus verbonden is met de CPU. Het geheugen is een lineaire
reeks van plaatsen waar gegevens kunnen staan.

De Von Neumann cyclus:

,  Fetch: een instructie wordt uit het geheugen gehaald
 Decode-fase: de opgehaalde instructie wordt gedecodeerd
 Datafetch: een datagegeven dat door een instructie vereist is wordt opgehaald
 Execute-fase: de gedecodeerde actie wordt uitgevoerd

-> Bij iedere cyclus wordt een instructie uitgevoerd

Naast instructies zitten ook datagegevens in het geheugen. Hiervoor is een extra fase voorzien, de
datafetch.



Harvard architectuur

Afzonderlijk programmageheugen en een afzonderlijk datageheugen voorzien, die met een eigen bus
met de centrale verwerkingseenheid verbonden zijn.

-> tegelijk het programma- en datageheugen bereiken



Centrale verwerkingseenheid

ALU: arithmetical and logical unit: voor eenvoudige en logische bewerkingen

Statusregister: een register waarin bepaalde toestandsinformatie van de MC opgeslagen wordt adhv
statusvlaggen

Control logic: het stuk logica dat de verwerkingseenheid op het laagste niveau aanstuurt

Instruction register: het register dat de instructie bevat die wordt uitgevoerd

Program counter: een pointer naar de volgende instructie die zal worden uitgevoerd

Adress register: een pointer naar het datageheugen (dient om data op te halen)

General purpose register: registers voor algemeen gebruik



1.5.2 Geheugen
Breedte van het geheugen: de grootte van de BAU (basic addressable unit)

-> geeft grootte me van een gegeven in het geheugen

Lengte van het geheugen: het aantal gegevens welke in het geheugen opgeslagen kan worden

Verschil in de volgorde waarop grote gegevens in het geheugen geplaatst worden:

 Little-endian
o De minst beduidende gegevens worden op de laagste adressen geplaatst

, Geheugentypes

 ROM (read only memory)
o Kan niet geschreven worden
 OTP ROM (one-time programmable read-only memory)
o Type PROM
o Éénmalig te programmeren
o Snel
o Goedkoop
 EPROM (erasable programmable read-only memory)
o Wisbaar
o Gebaseerd op MOS transistoren
 EEPROM (electrically erasable PROM)
o Uitbreiding van de EPROM
 Elektronisch wissen in enkele seconden
 Gericht wissen en schrijven
 Flash
o Uitbreiding van EEPROM
 Wissen met grote blokken tegelijk
 SRAM (static RAM)
o Houdt gegevens vast zolang de interne flip-flops gevoed worden
 DRAM (dynamic RAM)
o Houdt gegevens niet vast
o Gegevens dienen telkens ververst te worden
 PSRAM (pseudo-static RAM)
o De memory refresh controller wordt in het geheugen ingebouwd
 NVRAM (nonvolatile RAM)
o Het geheugen wordt zonder voeding ook bijgehouden



1.5.3 Busstructuren
Verschillende onderdelen zijn verbonden via een busverbinding. Een buscontroller beheert het
samenwerken van de onderdelen op de bus.