Название серии микроконтроллеров которые производятся компанией microchip technology inc

ПОС (обычно произносится как «выбирать») — это семья микроконтроллеры сделан Технология микрочипов, полученный из PIC1650^[1][2][3] первоначально разработан Общий инструмент Отделение микроэлектроники. Первоначально название PIC упоминалось Контроллер периферийного интерфейса,^[4]и в настоящее время расширяется как Программируемый интеллектуальный компьютер.^[5]Первые части семейства были доступны в 1976 году; к 2013 году компания поставила более двенадцати миллиардов отдельных деталей, используемых в самых разных встроенные системы.

Ранние модели PIC имели постоянную память (ROM) или программируемую EPROM для хранения программ, некоторые с возможностью стирания памяти. Все текущие модели используют флэш-память для хранения программ, а более новые модели позволяют PIC перепрограммировать себя. Память программ и память данных разделены. Память данных бывает 8-битной, 16-битной и, в последних моделях, 32-битной шириной. Программные инструкции различаются по количеству бит в зависимости от семейства PIC и могут иметь длину 12, 14, 16 или 24 бита. Набор инструкций также зависит от модели, более мощные чипы добавляют инструкции для цифровая обработка сигналов функции.

Аппаратные возможности устройств PIC варьируются от 6-контактного SMD, 8-контактный DIP микросхемы до 144-контактных микросхем SMD, с дискретными контактами ввода / вывода, АЦП и ЦАП модули и порты связи, такие как UART, I2C, МОЖЕТ, и даже USB. Варианты малой мощности и высокой скорости существуют для многих типов.

Производитель поставляет компьютерное программное обеспечение для разработки, известное как MPLAB X, ассемблеры и компиляторы C / C ++, а также оборудование для программирования / отладчика под MPLAB и Возьми серии. Также доступны сторонние инструменты и некоторые инструменты с открытым исходным кодом. Некоторые части имеют возможность внутрисхемного программирования; доступны как недорогие программисты-разработчики, так и высокопроизводительные программисты.

Устройства PIC популярны как среди промышленных разработчиков, так и среди любителей из-за их низкой стоимости, широкой доступности, большой базы пользователей, обширного набора заметок по применению, доступности недорогих или бесплатных инструментов разработки, последовательного программирования и возможности перепрограммирования флэш-памяти.

История

Оригинальная концепция

Первоначальный PIC был предназначен для использования с новым General Instrument CP1600 16 бит центральное процессорное устройство (ЦПУ). CP1600 был мощным процессором для своего времени, в нем реализовано большинство PDP-11 миникомпьютер архитектура набора команд в корпусе микрокомпьютера.

Хотя большинство людей считало CP1600 хорошим процессором, у него была одна существенная проблема; чтобы уменьшить количество выводов физического DIP упаковка, адресная шина и шина данных общие контакты. Для процессоров с отдельными Ввод / вывод каналы, такие как Intel 8008, это не было бы проблемой, но 1600 также использовал PDP-11 ввод / вывод с отображением памяти концепция. Это означало, что для связи с устройством требовалось, чтобы устройство отслеживало доступ к ключевым ячейкам памяти в одном машинном цикле, а затем считало данные в следующем. Это сделало ввод-вывод на машине медленнее, поскольку шина чередовалась между режимами адреса и данных, и более затратной в реализации, поскольку устройства должны были фиксировать вводы в течение нескольких циклов. Вся эта сложность была повторена на стороне ЦП в соответствующем драйвер устройства.

Чтобы устранить этот недостаток 1600, в 1975 году была разработана 8-битная PIC. Идея заключалась в том, что в системе должна была быть одна или несколько недорогих PIC, выполняющих фактический ввод-вывод с устройствами, а затем отправляющих эти данные. к процессору. PIC использовал простой микрокод хранится в ПЗУ для выполнения своих задач, и хотя термин RISC в то время не использовался, он имеет некоторые общие особенности с RISC конструкции.

После 1600

В 1985 году General Instrument продала свои микроэлектроника разделение и новые владельцы отменили практически все, что к тому времени в основном устарело. PIC, однако, был обновлен внутренним EPROM производить программируемый контроллер канала.В то же время Плесси в Великобритании выпустили процессоры NMOS под номерами PIC1650 и PIC1655, основанные на дизайне GI, с использованием тех же наборов инструкций, либо с программируемой маской пользователя, либо с версиями, предварительно запрограммированными для устройств автоматического набора номера и интерфейсов клавиатуры. ^[6]

В 1998 году Microchip представила PIC 16F84, флэш-программируемую и стираемую версию своего успешного последовательного программируемого PIC16C84. В 2001 году Microchip представила больше программируемых Flash-устройств, и их производство началось в 2002 году. [2]

Сегодня доступно огромное количество PIC с различными встроенными периферийными устройствами (последовательная связь модули, UART, ядра управления двигателем и т. д.) и программной памяти от 256 до 64К слов и более («слово» — это одна инструкция на языке ассемблера, длина которой варьируется от 8 до 16 биты, в зависимости от конкретного PIC микро семья).

PIC и PICmicro теперь являются зарегистрированными товарными знаками Microchip Technology. Обычно считается, что PIC означает Контроллер периферийного интерфейса, хотя первоначальное сокращение General Instruments для начальных устройств PIC1640 и PIC1650 было «Программируемый контроллер интерфейса«.^[4] Аббревиатуру быстро заменили на «Программируемый интеллектуальный компьютер«.^[5]

Микрочип 16C84 (PIC16x84 ), представленный в 1993 году, был первым^[7] Микрочип ЦП со встроенной памятью EEPROM.

К 2013 году Microchip поставляла более одного миллиарда микроконтроллеров PIC ежегодно.^[8]

Семейства устройств

Микрочипы PIC разработаны с Гарвардская архитектура, и предлагаются в различных семействах устройств. Семейства базового и среднего уровня используют 8-разрядную память данных, а семейства высокого класса используют 16-разрядную память данных. Последняя серия, PIC32MZ, является 32-битным MIPS на базе микроконтроллера. Слова инструкции имеют размер 12 бит (PIC10 и PIC12), 14 бит (PIC16) и 24 бит (PIC24 и dsPIC). Бинарные представления машинных инструкций различаются в зависимости от семейства и показаны на Перечень инструкций PIC.

В рамках этих семейств устройства могут быть обозначены как PICnnCxxx (CMOS) или PICnnFxxx (Flash). Устройства «C» обычно классифицируются как «Не подходящие для новых разработок» (Microchip активно не продвигает их). Программная память устройств «C» по-разному описывается как OTP, ROM или EEPROM. По состоянию на октябрь 2016 года единственным продуктом OTP, классифицированным как «В производстве», является pic16HV540. Устройства «C» с кварцевыми окошками (для стирания) вообще больше не доступны.

PIC10 и PIC12

Эти устройства имеют 12-разрядную кодовую память, 32-байтовый регистровый файл и крошечный двухуровневый стек вызовов. Они представлены серией PIC10, а также некоторыми устройствами PIC12 и PIC16. Базовые устройства доступны в корпусах от 6 до 40 контактов.

Обычно первые 7–9 байтов регистрового файла являются регистрами специального назначения, а оставшиеся байты — ОЗУ общего назначения. Указатели реализуются с использованием пары регистров: после записи адреса в FSR (регистр выбора файла) регистр INDF (косвенный f) становится псевдонимом для адресуемого регистра. Если реализована сгруппированная RAM, номер банка выбирается старшими 3 битами FSR. Это влияет на номера регистров 16–31; регистры 0–15 являются глобальными и не зависят от битов выбора банка.

Из-за очень ограниченного пространства регистров (5 битов) 4 редко читаемых регистра не имели адреса, а записывались специальными инструкциями (ВАРИАНТ и ТРИС).

Адресное пространство ПЗУ составляет 512 слов (по 12 бит каждое), которое может быть расширено до 2048 слов при помощи банка. ВЫЗОВ и ИДТИ К инструкции определяют младшие 9 бит новой позиции кода; дополнительные старшие биты берутся из регистра состояния. Обратите внимание, что инструкция CALL включает только 8 бит адреса и может указывать адреса только в первой половине каждой страницы из 512 слов.

Таблицы поиска реализованы с использованием вычисляемого ИДТИ К (присвоение регистру PCL) в таблицу RETLW инструкции.

Это «базовое ядро» нет поддержка прерывает; все Ввод / вывод должно быть опрошенный. Есть несколько «расширенных базовых» вариантов с поддержкой прерываний и четырехуровневым стеком вызовов.

Устройства PIC10F32x имеют 14-битную кодовую память среднего уровня на 256 или 512 слов, 64-байтовый регистровый файл SRAM и 8-уровневый аппаратный стек. Эти устройства доступны в корпусах с 6 выводами SMD и с 8 выводами DIP (два контакта не используются). Доступен только один вход и три контакта ввода / вывода. Доступен сложный набор прерываний. Часы представляют собой внутренний откалиброванный высокочастотный генератор с частотой 16 МГц с возможностью выбора скоростей с помощью программного обеспечения и источник с низким энергопотреблением 31 кГц.

PIC16

Эти устройства имеют 14-битную память кода и улучшенный 8-уровневый стек вызовов. Набор команд очень мало отличается от базовых устройств, но два дополнительных бита кода операции позволяют напрямую адресовать 128 регистров и 2048 слов кода. Есть несколько дополнительных различных инструкций и две дополнительные 8-битные буквальные инструкции сложения и вычитания. Ядро среднего уровня доступно в большинстве устройств с маркировкой PIC12 и PIC16.

Первые 32 байта регистрового пространства выделяются специальным регистрам; остальные 96 байтов используются для ОЗУ общего назначения. Если используется ОЗУ с банками, старшие 16 регистров (0x70–0x7F) являются глобальными, как и некоторые из наиболее важных регистров специального назначения, включая регистр STATUS, в котором хранятся биты выбора банка ОЗУ. (Другими глобальными регистрами являются FSR и INDF, младшие 8 бит программного счетчика PCL, старший регистр предварительной загрузки ПК PCLATH и главный регистр управления прерываниями INTCON.)

Регистр PCLATH предоставляет биты адреса команд высокого порядка, когда 8 битов, предоставленных записью в регистр PCL, или 11 битов, предоставленных ИДТИ К или ВЫЗОВ инструкции, недостаточно для обращения к доступному пространству ПЗУ.

PIC17

Серия 17 так и не стала популярной и была заменена архитектурой PIC18 (однако см. клоны ниже). 17-я серия не рекомендуется для новых разработок, и доступность может быть ограничена для пользователей.

Улучшения по сравнению с более ранними ядрами — это 16-разрядные коды операций (позволяющие использовать множество новых инструкций) и 16-уровневый глубокий стек вызовов. Устройства PIC17 выпускались в корпусах от 40 до 68 контактов.

17-я серия представила ряд важных новых функций:^[9]

• аккумулятор с отображением в память
• доступ на чтение к памяти кода (чтение таблицы)
• прямой регистр для перемещения регистров (предыдущие ядра необходимы для перемещения регистров через аккумулятор)
• интерфейс внешней программной памяти для расширения пространства кода
• 8-битный 8-битный аппаратный умножитель
• вторая пара косвенных регистров
• Адресация с автоматическим увеличением / уменьшением, управляемая битами управления в регистре состояния (ALUSTA)

Существенным ограничением было то, что пространство ОЗУ было ограничено 256 байтами (26 байтов регистров специальных функций и 232 байта ОЗУ общего назначения), с неудобным переключением банков в моделях, которые поддерживали больше.

PIC18

В 2000 году Microchip представила архитектуру PIC18.[3] В отличие от 17-й серии, она оказалась очень популярной, в настоящее время в производстве находится большое количество вариантов устройств. В отличие от более ранних устройств, которые чаще всего программировались на ассемблере, C стал преобладающим языком разработки.^[10]

Серия 18 наследует большинство функций и инструкций серии 17, но при этом добавляет ряд важных новых функций:

• стек вызовов имеет ширину 21 бит и намного глубже (31 уровень)
• стек вызовов может быть прочитан и записан (TOSU: TOSH: TOSL регистры)
• инструкции условного перехода
• индексированный режим адресации (PLUSW)
• расширение регистров FSR до 12 бит, что позволяет им линейно адресовать все адресное пространство данных
• добавление еще одного регистра FSR (доведение числа до 3)

Объем RAM составляет 12 бит, адресация осуществляется с помощью 4-битного регистра выбора банка и 8-битного смещения в каждой инструкции. Дополнительный бит доступа в каждой инструкции выбирает банк 0 (а= 0) и банк, выбранный BSR (а=1).

Также доступен одноуровневый стек для регистров STATUS, WREG и BSR. Они сохраняются при каждом прерывании и могут быть восстановлены при возврате. Если прерывания отключены, их также можно использовать при вызове / возврате подпрограммы, установив параметр s бит (добавление «, FAST» к инструкции).

Функция автоматического увеличения / уменьшения была улучшена путем удаления управляющих битов и добавления четырех новых косвенных регистров для каждого FSR. В зависимости от того, к какому косвенному регистру файла осуществляется доступ, возможно постдекремент, постинкремент или прединкремент FSR; или сформируйте эффективный адрес, добавив W к FSR.

В более продвинутых устройствах PIC18 доступен «расширенный режим», который делает адресацию еще более удобной для скомпилированного кода:

• новый режим смещения адресации; некоторые адреса, относящиеся к банку доступа, теперь интерпретируются относительно регистра FSR2
• добавление нескольких новых инструкций, предназначенных для управления регистрами FSR.

Устройства PIC18 все еще разрабатываются (2017 г.) и оснащены CIP (Core Independent Peripherals).

PIC24 и dsPIC

В 2001 году Microchip представила серию микросхем dsPIC,^[11] которые начали массовое производство в конце 2004 года. Это первые 16-разрядные микроконтроллеры Microchip. Устройства PIC24 представляют собой микроконтроллеры общего назначения. Устройства dsPIC включают цифровая обработка сигналов возможности в дополнение.

Хотя все еще похожи на более ранние архитектуры PIC, есть значительные улучшения:^[12]

• Все регистры имеют ширину 16 бит
• Счетчик команд составляет 22 бита (биты 22: 1; бит 0 всегда равен 0)
• Инструкции имеют ширину 24 бита
• Адресное пространство данных расширено до 64KiB
• Первые 2 КиБ зарезервированы для регистров управления периферией
• Переключение банка данных не требуется, если ОЗУ не превышает 62 КБ.
• Прямая адресация «f операнд» расширена до 13 бит (8 КиБ)
• Для операций регистр-регистр доступно 16 регистров Вт.
  (Но операции с операндами f всегда ссылаются на W0.)
• Инструкции бывают в байтовых и (16-битных) словоформах.
• Стек находится в ОЗУ (с указателем стека W15); нет аппаратного стека
• W14 — это указатель кадра
• Доступ к данным, хранящимся в ПЗУ, возможен напрямую («Видимость пространства программы»)
• Векторные прерывания для разных источников прерываний

Некоторые особенности:

• (16 × 16) -битное однократное умножение и другие цифровая обработка сигналов операции
• аппаратное обеспечение умножать – накапливать (MAC)
• аппаратная помощь при разделении (19 циклов для 32/16-битного деления)
• смещение ствола — Как для аккумуляторов, так и для регистров общего назначения
• инверсия долота
• аппаратная поддержка индексирования цикла
• периферийный прямой доступ к памяти

dsPIC могут быть запрограммированы в C с использованием компилятора Microchip XC16 (ранее называвшегося C30), который является вариантом GCC.

ПЗУ с инструкциями имеет ширину 24 бита. Программное обеспечение может обращаться к ПЗУ в 16-битных словах, где четные слова содержат 16 младших значащих бит каждой инструкции, а нечетные слова содержат 8 старших битов. Старшая половина нечетных слов читается как ноль. Программный счетчик имеет ширину 23 бита, но младший бит всегда равен 0, поэтому имеется 22 изменяемых бита.

Инструкции бывают двух основных типов, причем наиболее важные операции (добавление, xor, сдвиги и т. Д.) Допускают обе формы.

Первый подобен классическим инструкциям PIC, с операцией между указанным регистром f (то есть первыми 8 КБ ОЗУ) и одним аккумулятором W0, с выбором бита выбора места назначения, который обновляется с результатом. (Регистры W отображены в память, поэтому операндом f может быть любой регистр W.)

Вторая форма более традиционна и позволяет использовать три операнда, которые могут быть любым из регистров по 16 Вт. Пункт назначения и один из источников также поддерживают режимы адресации, позволяя операнду находиться в памяти, на которую указывает регистр W.

Линия на базе PIC32M MIPS

PIC32MX

В ноябре 2007 года Microchip представила PIC32MX семейство 32-битных микроконтроллеров на базе MIPS32 M4K Ядро.^[13] Устройство можно запрограммировать с помощью Компилятор Microchip MPLAB C для микроконтроллеров PIC32, вариант компилятора GCC. Первые 18 моделей, которые в настоящее время производятся (PIC32MX3xx и PIC32MX4xx), совместимы по выводам и используют те же периферийные устройства, что и семейство (16-разрядных) устройств PIC24FxxGA0xx, что позволяет использовать общие библиотеки, программное обеспечение и аппаратные средства. Сегодня, начиная с 28 контактов в небольших корпусах QFN и заканчивая высокопроизводительными устройствами с Ethernet, CAN и USB OTG, доступен полный спектр 32-разрядных микроконтроллеров среднего уровня.

Архитектура PIC32 привнесла в портфолио Microchip ряд новых функций, в том числе:

• Максимальная скорость выполнения 80 MIPS (120+^[14] Дристон MIPS @ 80 МГц)
• Самая большая флеш-память: 512 кБ
• Одна инструкция на выполнение тактового цикла
• Первый кешированный процессор
• Разрешает выполнение из ОЗУ
• Возможности Full Speed ​​Host / Dual Role и OTG USB
• Полный JTAG и 2-проводное программирование и отладка
• Трассировка в реальном времени

PIC32MZ

В ноябре 2013 года Microchip представила серию микроконтроллеров PIC32MZ, основанных на MIPS Ядро М14К. Серия PIC32MZ включает:^[15][16]

• Частота ядра 252 МГц, 415 DMIPS
• До 2 МБ флэш-памяти и 512 КБ ОЗУ
• Новые периферийные устройства, включая высокоскоростной USB, криптографический движок и SQI

В 2015 году Microchip выпустила семейство PIC32MZ EF, в котором использовался обновленный процессор MIPS M5150 Warrior M-класса.^[17][18]

В 2017 году Microchip представила семейство PIC32MZ DA, включающее встроенный графический контроллер, графический процессор и 32 МБ DDR2 DRAM.^[19][20]

PIC32MM

В июне 2016 года Microchip представила семейство PIC32MM, специализирующееся на маломощных и недорогих приложениях.^[21] PIC32MM имеет независимые от ядра периферийные устройства, спящие режимы до 500 нА и корпуса 4 x 4 мм.^[22] Микроконтроллеры PIC32MM используют MIPS Technologies M4K, 32-битный MIPS32 Они рассчитаны на очень низкое энергопотребление и ограничены частотой 25 МГц. Их ключевым преимуществом является поддержка 16-битных инструкций MIPS, что значительно сокращает размер программы (около 40%).

PIC32MK

Microchip представила семейство PIC32MK в 2017 году, специализирующееся на управлении двигателями, промышленном управлении, промышленном Интернете вещей (IIoT) и многоканальных приложениях CAN.^[23]

Основная архитектура

Архитектура PIC характеризуется множеством атрибутов:

• Разделяйте код и пространства данных (Гарвардская архитектура ).
  • За исключением PIC32: отдельные пути данных и команд в архитектуре MIPS M4K эффективно объединяются в единое общее адресное пространство модулем System Bus Matrix.
• Небольшое количество инструкций фиксированной длины
• Большинство инструкций являются одноцикловыми (2 тактовых цикла или 4 тактовых цикла в 8-битных моделях) с одним циклом задержки на переходах и пропусках
• Один аккумулятор (W0), использование которого (в качестве исходного операнда) подразумевается (т.е. не кодируется в код операции )
• Все ячейки RAM работают как регистры как источник и / или место назначения математических и других функций.^[24]
• Аппаратный стек для хранения адресов возврата
• Небольшой объем адресуемого пространства данных (32, 128 или 256 байтов, в зависимости от семейства), расширенный за счет банковских
• ЦП, порт и периферийные регистры с отображением пространства данных
• Флаги состояния ALU отображаются в пространстве данных
• Программный счетчик также отображается в пространство данных и доступен для записи (это используется для реализации косвенных переходов).

Нет различия между пространством памяти и пространством регистров, потому что ОЗУ выполняет работу как памяти, так и регистров, а ОЗУ обычно называют просто файлом регистров или просто регистрами.

Пространство данных (RAM)

У PIC есть набор регистров, которые функционируют как RAM общего назначения. Специальные регистры управления аппаратными ресурсами на кристалле также отображаются в пространство данных. Адресуемость памяти зависит от серии устройства, и все устройства PIC имеют некоторые банковский механизм для расширения адресации на дополнительную память. Более поздние серии устройств содержат инструкции перемещения, которые могут покрывать все адресное пространство, независимо от выбранного банка. В более ранних устройствах любое перемещение регистра должно было осуществляться через аккумулятор.

Для реализации косвенной адресации используются «регистр выбора файла» (FSR) и «косвенный регистр» (INDF). Номер регистра записывается в FSR, после чего чтение или запись в INDF фактически будет происходить из или в регистр, на который указывает FSR. Более поздние устройства расширили эту концепцию, добавив пост- и пре-инкремент / декремент для большей эффективности при доступе к последовательно сохраненным данным. Это также позволяет рассматривать FSR почти как указатель стека (SP).

Внешняя память данных не адресуется напрямую, за исключением некоторых устройств PIC18 с большим количеством выводов.

Кодовое пространство

Кодовое пространство обычно реализовано на кристалле. ПЗУ, EPROM или прошить ROM. Как правило, нет возможности хранить код во внешней памяти из-за отсутствия интерфейса внешней памяти. Исключением являются PIC17 и выберите устройства PIC18 с большим количеством выводов.^[25]

Размер слова

Все PIC обрабатывают (и адресуют) данные 8-битными порциями. Однако единица адресуемости кодового пространства обычно не такая же, как и для пространства данных. Например, PIC в базовом (PIC12) и среднем (PIC16) семействе имеют программную память, адресуемую в том же размере, что и ширина инструкции, то есть 12 или 14 бит соответственно. Напротив, в серии PIC18 память программ адресуется с 8-битными приращениями (байтами), что отличается от ширины инструкции в 16 бит.

Для большей ясности объем памяти программ обычно указывается в количестве (однословных) инструкций, а не в байтах.

Стеки

У PIC есть оборудование стек вызовов, который используется для сохранения обратных адресов. Аппаратный стек недоступен программно на более ранних устройствах, но это изменилось с устройствами серии 18.

Аппаратная поддержка стека параметров общего назначения отсутствовала в ранних сериях, но она значительно улучшилась в 18-й серии, сделав архитектуру 18-й серии более удобной для компиляторов языков высокого уровня.

Набор инструкций

Инструкции PIC варьируются от примерно 35 инструкций для PIC низкого уровня до более 80 инструкций для PIC высокого уровня. Набор команд включает инструкции для выполнения различных операций непосредственно с регистрами, аккумулятор и буквальная константа или аккумулятор и регистр, а также для условного выполнения и ветвления программы.

Некоторые операции, такие как установка битов и проверка, могут выполняться в любом пронумерованном регистре, но арифметические операции с двумя операндами всегда включают W (аккумулятор), записывая результат обратно либо в W, либо в другой регистр операнда. Чтобы загрузить константу, необходимо загрузить ее в W до того, как ее можно будет переместить в другой регистр. На более старых ядрах все перемещения регистров должны были проходить через W, но это изменилось на ядрах «высокого класса».

Ядра PIC имеют инструкции пропуска, которые используются для условного выполнения и ветвления. Инструкции пропуска: «пропустить, если бит установлен» и «пропустить, если бит не установлен». Поскольку ядра до PIC18 имели только инструкции безусловного перехода, условные переходы реализованы с помощью условного перехода (с противоположным условием), за которым следует безусловный переход. Пропуски также полезны для условного выполнения любой немедленной последующей инструкции. Можно пропустить инструкции пропуска. Например, последовательность инструкций «пропустить, если A; пропустить, если B; C» выполнит C, если A истинно или если B ложно.

В 18-й серии реализованы теневые регистры, регистры, которые сохраняют несколько важных регистров во время прерывания, обеспечивая аппаратную поддержку для автоматического сохранения состояния процессора при обслуживании прерываний.

В общем, инструкции PIC делятся на пять классов:

1. Операция над рабочим регистром (WREG) с 8-битным непосредственным («буквальным») операндом. Например. movlw (переместить литерал в WREG), andlw (И буквально с WREG). Одна особенная инструкция для PIC: retlw, немедленно загрузить в WREG и вернуть, что используется с вычисляемым ветви производить таблицы поиска.
2. Работа с WREG и индексированным регистром. Результат можно записать в рабочий регистр (например, addwf рег, w). или выбранный регистр (например, addwf рег, f).
3. Битовые операции. Они принимают номер регистра и номер бита и выполняют одно из 4 действий: устанавливают или очищают бит, а также тестируют и пропускают установку / сброс. Последние используются для выполнения условных переходов. Обычные флаги состояния ALU доступны в пронумерованном регистре, поэтому возможны такие операции, как «переход при очистке переноса».
4. Контрольные переводы. Помимо ранее упомянутых инструкций по пропуску, их всего две: перейти к и вызов.
5. Несколько разных инструкций с нулевым операндом, таких как возврат из подпрограммы и спать для входа в режим пониженного энергопотребления.

Спектакль

Архитектурные решения направлены на максимальное соотношение скорости и стоимости. Архитектура PIC была среди первых скалярных конструкций ЦП.^{[нужна цитата ]} и по-прежнему остается одним из самых простых и дешевых. Гарвардская архитектура, в которой инструкции и данные поступают из разных источников, значительно упрощает синхронизацию и проектирование микросхем, что способствует увеличению тактовой частоты, цены и энергопотребления.

Набор инструкций PIC подходит для реализации таблиц быстрого поиска в программном пространстве. Такой поиск занимает одну инструкцию и два цикла инструкций. Таким образом можно смоделировать многие функции. Оптимизация обеспечивается относительно большим программным пространством PIC (например, 4096 × 14-битных слов на 16F690) и конструкцией набора команд, который допускает встроенные константы. Например, цель инструкции ветвления может быть проиндексирована с помощью W и выполнить команду «RETLW», которая выполняет то, что названо — возврат с литералом в W.

Задержка прерывания постоянна на трех тактах команд. Внешние прерывания должны быть синхронизированы с четырехтактным командным циклом, иначе может возникнуть дрожание в один командный цикл. Внутренние прерывания уже синхронизированы. Постоянная задержка прерывания позволяет PIC достигать управляемых прерываниями временных последовательностей с низким уровнем дрожания. Примером этого является генератор импульсов синхронизации видео. Это больше не верно в новейших моделях PIC, потому что они имеют задержку синхронного прерывания в три или четыре цикла.

Преимущества

• Небольшой набор инструкций для изучения
• RISC архитектура
• Встроенный осциллятор с возможностью выбора скорости
• Простой начальный уровень, внутрисхемное программирование плюс внутрисхемная отладка Возьми единицы доступны менее чем за 50 долларов
• Недорогие микроконтроллеры
• Широкий выбор интерфейсов, включая I²C, SPI, USB, USART, ОБЪЯВЛЕНИЕ, программируемые компараторы, ШИМ, LIN, МОЖЕТ, PSP, и Ethernet^[26]
• Наличие процессоров в DIL упаковка делает их удобными для использования в хобби.

Ограничения

• Один аккумулятор
• Регистр-переключение банка требуется для доступа ко всей оперативной памяти многих устройств
• Операции и регистры не ортогональный; некоторые инструкции могут обращаться к ОЗУ и / или немедленный константы, в то время как другие могут использовать только аккумулятор.

Следующие ограничения стека были рассмотрены в PIC18 серии, но все еще применимы к более ранним ядрам:

• Стек вызовов оборудования не адресуется, поэтому вытесняющий переключение задач не может быть реализовано
• Программно-реализованный стеки неэффективны, поэтому сложно создать повторно въезжающий код и поддержка локальные переменные

С выгружаемой программной памятью нужно беспокоиться о двух размерах страниц: один для CALL и GOTO, а другой для вычисленного GOTO (обычно используется для поиска в таблице). Например, на PIC16, CALL и GOTO имеют 11 бит адресации, поэтому размер страницы составляет 2048 командных слов. Для вычисленных GOTO, которые вы добавляете в PCL, размер страницы составляет 256 командных слов. В обоих случаях старшие биты адреса предоставляются регистром PCLATH. Этот регистр необходимо менять каждый раз при передаче управления между страницами. PCLATH также должен сохраняться любым обработчиком прерывания.^[27]

Разработка компилятора

Хотя доступно несколько коммерческих компиляторов, в 2008 году Microchip выпустила собственные компиляторы C, C18 и C30, для линейки процессоров 18F, 24F и 30 / 33F.

С 2013 года Microchip предлагает свою серию компиляторов XC для использования с MPLAB X. Microchip постепенно откажется от своих старых компиляторов, таких как C18, и рекомендует использовать свои компиляторы серии XC для новых разработок.^[28]

Набор команд RISC кода на языке ассемблера PIC может затруднить понимание общей последовательности операций. Разумное использование простых макросы может повысить удобочитаемость языка ассемблера PIC. Например, оригинал Параллакс Ассемблер PIC («SPASM») имеет макросы, которые скрывают W и делают PIC похожим на двухадресную машину. В нем есть макрокоманды вроде mov b, a (переместить данные с адреса а адресовать б) и добавить b, a (добавить данные с адреса а к данным в адрес б). Он также скрывает инструкции пропуска, предоставляя макрокоманды ветвления с тремя операндами, такие как cjne a, b, dest (сравнить а с б и перейти к dest если они не равны).

Особенности оборудования

Устройства PIC обычно имеют:

• Флэш-память (память программ, запрограммированная с помощью Устройства MPLAB )
• SRAM (память данных)
• EEPROM память (программируется во время выполнения)
• Спящий режим (экономия энергии)
• Сторожевой таймер
• Различный кристалл или RC конфигурации осциллятора или внешние часы

Варианты

Внутри серии по-прежнему существует множество вариантов устройств в зависимости от того, какие аппаратные ресурсы использует чип:

• Контакты ввода / вывода общего назначения
• Внутренние тактовые генераторы
• 8/16/32 битные таймеры
• Синхронный / асинхронный последовательный интерфейс USART
• MSSP Peripheral для I²C и SPI коммуникации
• Захватить / сравнить и ШИМ модули
• Аналого-цифровые преобразователи (до ~ 1,0 Msps)
• USB, Ethernet, МОЖЕТ интерфейсная поддержка
• Интерфейс внешней памяти
• Встроенные аналоговые радиочастотные интерфейсы (PIC16F639 и rfPIC).
• KEELOQ Периферийное устройство для шифрования с подвижным кодом (кодирование / декодирование)
• И многое другое

Тенденции

Первое поколение PIC с EPROM хранилища практически полностью заменены чипами с Флэш-память. Точно так же исходный 12-битный набор команд PIC1650 и его прямых потомков был заменен 14-битным и 16-битным наборами команд. Microchip по-прежнему продает OTP (одноразово программируемые) и оконные (УФ-стираемые) версии некоторых своих PIC на базе EPROM для устаревшей поддержки или объемных заказов. На веб-сайте Microchip перечислены PIC, которые электрически не стираются, как OTP. Можно заказать версии этих чипов с УФ-стиранием и окном.

Номер части

Буква F в номере детали PICMicro обычно указывает, что PICmicro использует флэш-память и может быть стерта электронным способом. И наоборот, C обычно означает, что его можно стереть, только подвергнув кристалл воздействию ультрафиолетового света (что возможно только при использовании оконного стиля упаковки). Исключением из этого правила является PIC16C84, который использует EEPROM и, следовательно, электрически стирается.

Буква L в названии указывает на то, что деталь будет работать при более низком напряжении, часто с ограничениями по частоте.^[29] Детали, разработанные специально для работы с низким напряжением, в пределах строгого диапазона 3–3,6 В, помечены буквой J в номере детали. Эти части также обладают уникальной устойчивостью к вводу-выводу, поскольку они принимают до 5 В.^[29]

Инструменты разработки

Основная статья: MPLAB

Microchip обеспечивает бесплатное ПО IDE пакет называется MPLAB X, который включает ассемблер, компоновщик, программное обеспечение симулятор, и отладчик. Они также продают компиляторы C для PIC10, PIC12, PIC16, PIC18, PIC24, PIC32 и dsPIC, которые полностью интегрируются с MPLAB X. Также доступны бесплатные версии компиляторов C со всеми функциями. Но для бесплатных версий оптимизация будет отключена через 60 дней.^[30]

Несколько сторонних разработчиков разрабатывают C язык компиляторы для PIC, многие из которых интегрируются в MPLAB и / или имеют собственную IDE. Полнофункциональный компилятор языка PICBASIC для программирования микроконтроллеров PIC доступен от meLabs, Inc. Микроэлектроника предлагает компиляторы PIC на языках программирования C, BASIC и Pascal.

Графический язык программирования, Flowcode, существует возможность программирования 8- и 16-битных устройств PIC и генерации PIC-совместимого кода C. Он существует во многих версиях, от бесплатной демонстрации до более полной профессиональной версии.

В Дизайнерский люкс Proteus может моделировать многие из популярных 8- и 16-битных устройств PIC вместе с другими схемами, подключенными к PIC на схеме. Смоделируемую программу можно разработать в самом Proteus, MPLAB или любом другом средстве разработки.^[31]

Программисты устройств

Устройства под названием «программисты «традиционно используются для ввода программного кода в целевой PIC. Большинство PIC, которые Microchip в настоящее время продает, имеют ICSP (Программирование последовательной цепи) и / или LVP (программирование низкого напряжения), позволяющие программировать PIC, пока он находится в мишени. цепь.

Microchip предлагает программистов / отладчиков под MPLAB и Возьми серии. MPLAB ICD4 и MPLAB REAL ICE — нынешние программисты и отладчики для профессионального проектирования, а PICKit 3 — это недорогая линейка программаторов / отладчиков для любителей и студентов.

Загрузочная загрузка

Многие PIC на базе флеш-памяти более высокого уровня могут также самопрограммироваться (записывать в свою собственную программную память), этот процесс известен как загрузочная загрузка. Демонстрационные платы доступны с запрограммированным на заводе небольшим загрузчиком, который можно использовать для загрузки пользовательских программ через интерфейс, например RS-232 или USB, таким образом устраняя необходимость в программаторе.

В качестве альтернативы доступна прошивка загрузчика, которую пользователь может загрузить на PIC с помощью ICSP. После программирования загрузчика на PIC, пользователь может перепрограммировать устройство, используя RS232 или USB, в сочетании со специализированным компьютерным программным обеспечением.

Преимущества загрузчика перед ICSP — более высокая скорость программирования, немедленное выполнение программы после программирования и возможность как отладки, так и программирования с использованием одного и того же кабеля.

Третья сторона

Существует множество программистов для микроконтроллеров PIC, от чрезвычайно простых конструкций, которые полагаются на ICSP для прямой загрузки кода с главного компьютера, до интеллектуальных программистов, которые могут проверить устройство при нескольких напряжениях питания. Многие из этих сложных программистов сами используют предварительно запрограммированный PIC для отправки команд программирования на PIC, который должен быть запрограммирован. Интеллектуальный программист необходим для программирования более ранних моделей PIC (в основном типа EPROM), которые не поддерживают внутрисхемное программирование.

Сторонние программисты варьируются от планов по созданию собственных устройств до комплектов для самостоятельной сборки и полностью протестированных готовых устройств. Некоторые из них представляют собой простые конструкции, требующие, чтобы ПК выполнял сигнализацию программирования низкого уровня (обычно они подключаются к серийный или параллельный порт и состоят из нескольких простых компонентов), в то время как другие имеют встроенную логику программирования (они обычно используют последовательное или USB-соединение, обычно быстрее и часто построены с использованием самих PIC для управления).

Отладка

Внутрисхемная отладка

Все новые устройства PIC имеют интерфейс ICD (внутрисхемной отладки), встроенный в ядро ​​ЦП, что позволяет интерактивную отладку программы в сочетании с MPLAB IDE. MPLAB ICD и MPLAB REAL ICE отладчики могут связываться с этим интерфейсом, используя ICSP интерфейс.

Однако эта система отладки имеет свою цену, а именно ограниченное количество точек останова (1 на старых устройствах, 3 на новых устройствах), потеря некоторых операций ввода-вывода (за исключением некоторых 44-контактных PIC для поверхностного монтажа, которые имеют выделенные линии для отладки). и потеря некоторых встроенных функций.

Некоторые устройства не имеют встроенной поддержки отладки из-за стоимости или отсутствия контактов. Некоторые более крупные микросхемы также не имеют модуля отладки. Для отладки этих устройств требуется специальная версия микросхемы -ICD, установленная на дочерней плате, которая предоставляет выделенные порты. Некоторые из этих отладочных микросхем могут работать как более чем один тип микросхемы за счет использования выбираемых перемычек на дочерней плате. Это позволяет заменить в целом идентичные архитектуры, не содержащие все периферийные устройства на кристалле, на один кристалл -ICD. Например: 12F690-ICD будет работать как одна из шести различных частей, каждая из которых имеет одно, некоторые или все пять периферийных устройств на кристалле.^[32]

Внутрисхемные эмуляторы

Microchip предлагает три полных внутрисхемные эмуляторы: the MPLAB ICE2000 (параллельный интерфейс, есть USB-конвертер); новее MPLAB ICE4000 (Подключение USB 2.0); и совсем недавно НАСТОЯЩИЙ ЛЕД (Подключение USB 2.0). Все такие инструменты обычно используются вместе с MPLAB IDE для интерактивной отладки кода, выполняемого на целевом уровне, на уровне исходного кода.

Операционные системы

Проекты PIC могут использовать Операционные системы реального времени такие как FreeRTOS, AVIX RTOS, uRTOS, Salvo RTOS или другие аналогичные библиотеки для планирование задач и расстановка приоритетов.

Открытый исходный код Сергея Вакуленко адаптируется 2.11BSD архитектуре PIC32 под названием RetroBSD. Это позволяет микроконтроллеру использовать знакомую Unix-подобную операционную систему, включая встроенную среду разработки, в пределах ограничений встроенного оборудования.^[33]

Клоны

Параллакс

Параллакс выпустила серию микроконтроллеров, подобных PICmicro, известных как Параллакс SX. В настоящее время снят с производства. Разработан так, чтобы быть архитектурно подобным микроконтроллерам PIC, используемым в исходных версиях БАЗОВЫЙ штамп, Микроконтроллеры SX заменили PIC в нескольких последующих версиях этого продукта.

Parallax SX — это 8-битные микроконтроллеры RISC, использующие 12-битное командное слово, которые работают быстро на частоте 75 МГц (75 MIPS). Они включают до 4096 12-битных слов флэш-память и до 262 байтов оперативная память, восьмибитный счетчик и другая вспомогательная логика. Есть программные библиотечные модули для эмуляции I²C и SPI интерфейсы, UART, генераторы частоты, счетчики измерений и ШИМ и сигма-дельта аналого-цифровые преобразователи. Другие интерфейсы относительно легко написать, а существующие модули можно модифицировать для получения новых функций.

РПК Миландр

русский ПКК Миландр производит микроконтроллеры с использованием PIC17 архитектура как серия 1886 года.^{[34][35][36][37]}Программная память состоит из флэш-памяти объемом до 64 КБ в 1886VE2U (русский: 1886ВЕ2У) или 8 кБ EEPROM в 1886VE5U (1886ВЕ5У). Модель 1886VE5U (1886ВЕ5У) до 1886VE7U (1886ВЕ7У) указаны для военного температурного диапазона от -60 ° C до +125 ° C. Аппаратные интерфейсы в различных частях включают USB, CAN, I2C, SPI, а также аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи. Модель 1886VE3U (1886ВЕ3У) содержит аппаратный ускоритель для криптографических функций согласно ГОСТ 28147-89. Есть даже радиационно стойкий фишки с обозначения 1886VE8U (1886ВЕ8У) и 1886ВЭ10У (1886ВЕ10У).^[38]

ELAN Microelectronics

Корпорация ELAN Microelectronics на Тайване производит линейку микроконтроллеров на основе архитектуры PIC16 с 13-битными инструкциями и меньшим (6-битным) адресным пространством RAM.^[39]

Holtek Semiconductor

Holtek Semiconductor сделать большое количество очень дешевых микроконтроллеров^[40] (всего 8,5 центы в количестве^[41]) с 14-битным набором команд, поразительно похожим на PIC16.

Другие производители в Азии

Многие ультра-недорогие OTP микроконтроллеры азиатских производителей, используемые в недорогой бытовой электронике, основаны на архитектуре PIC или в модифицированной форме. Большинство клонов нацелены только на базовые части (PIC16C5x / PIC12C50x). Microchip пыталась подать в суд на некоторых производителей, когда копирование было особенно вопиющим.^[42][43]безуспешно.^{[44][45][нужен лучший источник ]}

Смотрите также

• PIC16x84
• Atmel AVR
• Ардуино
• БАЗОВЫЙ Атом
• БАЗОВЫЙ штамп
• OOPic
• PICAXE
• TI MSP430
• Максимит

Рекомендации

дальнейшее чтение

• Теория и приложения микроконтроллеров с PIC18F; 2-е изд; М. Рафикзаман; Вайли; 544 страницы; 2018; ISBN  978-1119448419.
• Разработка микроконтроллерной системы с использованием процессоров PIC18F; Николас К. Хаддад; IGI Global; 428 страниц; 2017; ISBN  978-1683180005.
• Проекты микроконтроллеров PIC на C: от базового до продвинутого (для PIC18F); 2-е изд; Доган Ибрагим; Newnes; 660 страниц; 2014; ISBN  978-0080999241. (1-е изд)
• Программирование микроконтроллера: Microchip PIC; Санчес и Кантон; CRC Press; 824 страницы; 2006; ISBN  978-0849371899. (1-е изд)
• Книга проекта микроконтроллера PIC; Джон Айовин; TAB; 272 страницы; 2000; ISBN  978-0071354790. (1-е изд)

внешняя ссылка

• Микроконтроллеры PIC в Керли.
• Официальный сайт Microchip
• Сайт проектов PIC wifi

Материал опубликован в журнале СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА № 7/2022

В статье рассмотрены особенности и приведены характеристики современных 16-разрядных цифровых сигнальных контроллеров семейства dsPIC33CH128МР508 и микроконтроллеров семейства PIC24Fxxx, производимых компанией Microchip.

16-разрядные микроконтроллеры и цифровые сигнальные контроллеры (DSC) находят применение в оборудовании и изделиях самого различного назначения. Компания Microchip выделяет ряд целевых областей применения своих продуктов данной категории: высокопроизводительные надёжные встраиваемые устройства, встраиваемые устройства с малым энергопотреблением, системы управления двигателями, цифровые системы управления питанием, системы функциональной безопасности. Важной особенностью 16-разрядных микроконтроллеров компании является их технологическая совместимость с 8-разрядными PIC-микроконтроллерами, что позволяет достаточно просто модернизировать ранее разработанные устройства и приборы, выполненные на их основе с целью улучшения качественных характеристик аппаратуры.

В каталоге Microchip 2022 года представлена большая номенклатура 16-разрядных устройств в следующих группах:

• цифровые сигнальные контроллеры dsPIC33C DSC;
• цифровые сигнальные контроллеры dsPIC33EV 5V DSC;
• микроконтроллеры PIC24F MCU.

Приборы dsPIC33C выпускаются в двухъядерном (dsPIC33CH) и одно­ядерном (dsPIC33CK) вариантах, в обоих вариантах представлено по несколько семейств микросхем с различным объёмом флеш-памяти (64К, 128К, 256К, 512К, 1024К). Рассмотрим особенности двухъядерных сигнальных контроллеров семейства dsPIC33CH128MP508. Микросхемы этого семейства позиционируются как 16-разрядные двухъядерные цифровые сигнальные контроллеры с ШИМ и CAN FD интерфейсами высокого разрешения, выполненные в 28/36/48/64/80-выводных корпусах. Микросхемы семейства характеризуются широким набором функциональных возможностей, высоким быстродействием и малым энергопотреблением.

Условия эксплуатации микросхем при напряжении питания 3…3,6 В определяются диапазоном рабочих температур и достижимым быстродействием процессорных ядер. В диапазоне рабочих температур от –40 до +125°С достижимое быстродействие ведущего ядра может достигать 100 MIPS, в диапазоне температур от –40 до +150°С быстродействие не превышает 60 MIPS. Микросхемы обеспечивают управление режимами малого энергопотребления (спящий, бездействия, «дремлющий»/Sleep, Idle, Doze), сброса при включении и выключении питания.
Далее рассмотрим основные особенности процессорного ядра микросхем семейства: 

• работа в ведущем и ведомом режимах (Master/Slave) с независимой периферией для обоих режимов;
• объём встроенной программируемой флеш-памяти 64…128 КБ, ОЗУ – 16 КБ (Master core), 24 КБ память программ и 4 КБ памяти данных (Slave Core);
• окна связи между ведущим и ведомым ядрами (MSI);
• архитектура с эффективным кодом (C и Assembler), 40-битные аккумуляторы, поддержка 32-битного умножения;
• пять наборов регистров и аккумуляторов для быстрого реагирования на прерывания.

Блоки синхронизации микросхем содержат внутренние тактовые генераторы с программируемой ФАПЧ и выходами тактовых импульсов Master Clock и Slave Clock, резервный генератор (Back-Up Internal Oscillator), схемы быстрого включения (Fast Wake-up/Start-up), LC-генератор с малым энергопотреблением (LPRC-Oscillator). 

Микросхемы семейства обеспечивают работу с ШИМ-интерфейсами высокого разрешения с точным положением фронтов импульсов. Блок устройств с ШИМ содержит 8 каналов (4/8 Master/Slave) с разрешением 250 пс. В блок ШИМ также входят: 
DC/DC- и AC/DC-преобразователи, источник бесперебойного питания (UPS), драйверы двигателей различного типа (BLDC, PMSM, SR, ACIM). 

В таймерную секцию микросхем входят два 16-разрядных таймера общего применения, 12 модулей SCPP с режимами таймера, захвата, сравнения и ШИМ (SCCP – Signaling Capture Compare PWM) и модуль периферийного генератора триггеров PTG для обеспечения координации работы периферийных устройств. 

Микросхемы семейства обеспечивают выполнение ряда аналоговых и аналого-цифровых функций, обеспечиваемых следующими устройствами:

• четыре модуля 12-разрядных АЦП (один для ведущего ядра, три – для ведомого), обеспечивающие до 18 каналов преобразования со скоростью 3,5 Мбит/с;
• четыре модуля 12-разрядных ЦАП с аппаратной компенсацией наклона (один модуль для ведущего ядра, три модуля – для ведомого);
• три модуля усилителей с программируемым усилением (PGA) для ведомого ядра с возможностью взаимодействия с АЦП ведущего ядра;
• общий выход для ЦАП и аналоговых компараторов, выход PGA.

Для обеспечения связи с внешними устройствами в микросхемах семейства предусмотрены следующие интерфейсы: три модуля UART с поддержкой протоколов DMX и LIN/J2602; три 4-проводных модуля SPI/I2S, модуль CAN с гибкой скоростью передачи данных (FD), три модуля I2C с поддержкой шины SMBus. Микросхемы семейства обеспечивают и целый ряд других функций и возможностей:

• прямой доступ к памяти (DMA) – шесть каналов для ведущего ядра и два канала для ведомого ядра;
• поддержка разработки отладки (Debugger Development Support);
• функции безопасности (сторожевой таймер, код исправления ошибок, двухскоростной пуск и др.);

Также ряд микросхем семейства оснащён шинами SENT (Single-Edge Nibble Transmission), используемой для передачи сигналов датчиков в системах управления различного назначения, 
в том числе автомобильных.

В состав семейства входит две группы по 10 микросхем в каждой – dsPIC33CHxxxMP50x и dsPIC33CHxxx20x (без интерфейса CAN). Конкретные микросхемы отличаются типами корпусов, объёмов памяти, количеством различных устройств и каналов, основные характеристики микросхем группы ххх50х приведены на рис. 1, группы ххх20х – на рис. 2. На рис. 3 (а, б, в, г, д) приведены цоколёвки микросхем рассматриваемого семейства в корпусах SSOP28, UQFN36, TQFР48/UQFN48, TQFP64/QFN64, TQFP80. Следует отметить, что на рисунке приведены условные обозначения выводов микросхем RA, RB, RC, RD, RE, реальное назначение этих выводов может быть различным и устанавливается при отладке микросхем. Описание процесса отладки приведено в спецификациях и руководствах по применению микросхем.

Рис. 1. Номенклатура цифровых сигнальных контроллеров семейства dsPIC33CH128MP508


Рис. 2. Номенклатура цифровых сигнальных контроллеров семейства dsPIC33CH128MP208

Рис. 3. Цоколёвки корпусов микросхем dsPIC33CH SSOP28 (а), UQFN36 (б), TQFР48/UQFN48 (в), TQFP64/QFN64 (г), TQFP80 (д)

Цифровые сигнальные контроллеры компании по сравнению с сопоставимыми цифровыми сигнальными процессорами (DSP) характеризуются большей функциональностью и оснащённостью интерфейсами и интегрированными устройствами. Ядра Master и Slave микросхем могут работать и отлаживаться отдельно друг от друга. Обе подсистемы имеют свои собственные контроллеры прерываний, генераторы тактовых импульсов, логику портов, мультиплексоры ввода/вывода. В результате микросхемы dsPIC33CH эквивалентны двум DSC на одном кристалле, при этом ведущее ядро выполняет код из программной флеш-памяти (PFM), а ведомое ядро – из программной оперативной памяти (PRAM). Обобщённая структурная схема микросхем семейства dsPIC33CH128MP508, а также других семейств серии dsPIC33CH, например dsPIC33CH512MP508, приведена на рис. 4, цифры в скобках на рисунке означают количество устройств.

Рис. 4. Структурная схема ЦСК dsPIC33CH

Одной из областей применения микросхем рассматриваемых семейств являются интеллектуальные системы питания (Intelligent Power), такие как AC/DC-, DC/DC-, DC/AC-преобразователи, беспроводные зарядные устройства, солнечные панели, системы управления батарейным питанием и цифровые системы управления питанием. Для примера на рис. 5 приведена схема бесперебойного источника питания на основе микросхемы семейства dsPIC33CH128MP508. Микросхема обеспечивает преобразование сетевого переменного напряжения в постоянное, обратное преобразование постоянного напряжения от выпрямителя или аккумулятора и, при необходимости, его подзарядка. 

Рис. 5. Обобщённая схема источника бесперебойного питания

Компания выпускает широкую номенклатуру 16-разрядных микроконтроллеров под общим названием PIC24F с высоким быстродействием для гибких и инновационных проектов с высоким уровнем интеграции периферийных устройств. Микроконтроллеры PIC24F обеспечивают поддержку таких периферийных устройств и интерфейсов, как UART, USB, SPI, I²C, ШИМ и таймеры, а также специализированные периферийные устройства для графических сегментных ЖК-дисплеев и аудиоприложений (АЦП, ЦАП, компараторы и ОУ). Кроме того, микроконтроллеры содержат независимые от ядра периферийные устройства, такие как конфигурируемые логические ячейки (CLC), схемы прямого доступа к памяти (DMA) и криптографические ускорители. Ряд микросхем семейства PIC24F предназначен для эксплуатации в жёстких условиях в системах промышленной автоматизации и автомобильных приложениях.

В каталоге компании 2022 года представлено несколько групп микроконтроллеров PIC24F, разделённых на семейства (PIC24F’GB, PIC24F’GL, PIC24F’GD, PIC24F’GU и другие). 

В каждое семейство входит несколько подсемейств микроконтроллеров, отличающихся между собой в основном объёмом флеш-памяти. Рассмотрим особенности микроконтроллеров PIC24F на примере семейства PIC24FJ256GA412/GB412. Микросхемы позиционируются как 16-разрядные микроконтроллеры с криптографическим устройством, сдвоенной флеш-памятью, поддержкой XLP, ЖК-дисплеев и USB OTG. Состав микросхем семейства и их функциональность приведены на рис. 6.

Рис. 6. Номенклатура микроконтроллеров семейства PIC24FJ256GA/GB

Центральным элементом всех микросхем рассматриваемого семейства является 16-разрядная Гарвардская архитектура, впервые применённая в dsPIC-контроллерах компании. Ядро

• центрального процессора микросхем семейства предлагает широкий спектр новых возможностей, в том числе:
• 16-разрядные данные и 24-разрядные адресные пути с возможностью перемещения информации между данными и пространствами памяти;
• линейная адресация до 12 МБ (программное пространство) и до 32 КБ (данные);
• 16-элементный массив рабочих регистров со встроенной поддержкой программного стека;
• аппаратный множитель 17×17 с поддержкой целочисленных вычислений;
• аппаратная поддержка преобразования 32-разрядных данных в 16-разрядные;
• набор инструкций, поддерживающий несколько режимов адресации, оптимизированный для языков высокого уровня, таких как «С»;
• операционная производительность до 16 MIPS.

Микросхемы данного и других семейств серии PiC24F могут с успехом применяться в устройствах с экстремально низким энергопотреблением XLP (Extreme Low-Power). Семейство микросхем включает в себя значительно расширенный набор режимов работы для максимального энергосбережения, в том числе новых:

• Retention Sleep (удержание спящего режима) – в этом режиме основные устройства получают питание от отдельного низковольтного стабилизатора;
• Deep Sleep («глубокий сон») – режим без часов реального времени (RTCC) для минимально возможного энергопотребления (RTCC – Rial Time Clock/Calendar); 
• Vbat Mode – режим резервного питания с часами реального времени (или без них), при котором питание производится от резервной батареи в случаях отключения от нормы штатного напряжения питания. 

Микроконтроллеры семейства также поддерживают стандартные режимы энергосбережения, например, в режиме Doze поддерживается работа тактового генератора. Отличительной особенностью микросхем рассматриваемого семейства является применение флеш-памяти с двумя разделами (Dual Partition Flash), что позволяет микроконтроллерам семейства использовать ряд новых возможностей, недоступных ранее:

• работа с двумя разделами памяти, при которой два разных приложения могут храниться в их собственных разделах кода;
• обновление в реальном времени, которое позволяет основному приложению продолжать работу, пока перепрограммируется второй раздел флеш-памяти;
• прямое программирование во время обработки данных из ОЗУ с возможностью их сжатия;
• возможность объединения разделов флеш-памяти для увеличения общего объёма и использования более сложных приложений;
• у всех микроконтроллеров семейства предусмотрено пять вариантов реализации тактовых генераторов, как на основе внутренних схем, так и с подачей внешних тактовых сигналов.

Независимо от объёма памяти все микроконтроллеры семейства имеют одинаковый набор периферийных устройств, что позволяет легко модернизировать конечные устройства для работы с более сложными приложениями путём простой замены конкретных микросхем на другие с бо́льшим объёмом памяти.

Криптографические модули микроконтроллеров семейства предоставляют эффективный набор параметров безопасности данных. Используя собственный автономный математический движок, модули могут независимо выполнять стандартное шифрование и дешифрование данных независимо от центрального процессора. Криптографический алгоритм поддерживает симметричное блочное шифрование по стандартам AES, DES/3DES в пяти режимах с длиной слов от 128 бит до 256 бит. Дополнительные функции включают генерацию истинного случайного числа (TRNG) внутри ядра, несколько вариантов хранения ключей шифрования/дешифрования и безопасную обработку данных, которая предотвращает компрометацию данных в ядре при внешнем чтении. 

Интерфейс USB микроконтроллеров семейства обеспечивает функцию OTG (On-The-Go / «на ходу»), обеспечивающую соединение двух приборов по стандарту USB2.0 без промежуточного хоста. Благодаря применению протокола согласования USB-хоста HNP (Host Negotiation Protocol) возможно динамическое переключение между работой в режиме хоста или периферии. Это позволяет использовать гораздо более широкий спектр приложений с поддержкой USB. 

Микроконтроллеры семейства обеспечивают работу в режиме прямого доступа к памяти DMA (Direct Memory Access), действующего совместно с центральным процессором, что позволяет перемещать данные между памятью данных и периферийными устройствами без вмешательства ЦП. Применение DMA увеличивает пропускную способность каналов передачи данных и уменьшает время выполнения операций. Шесть независимо программируемых каналов позволяют обслуживать несколько периферийных устройств практически одновременно, при этом каждое из устройств может выполнять разные операции с разными протоколами передачи данных.

Встроенный контроллер ЖК-дисплеев микросхем семейства включает в себя множество функций, упрощающих интеграцию дисплеев в приложения с низким энергопотреблением, для чего имеются встроенные регулятор напряжения с подкачкой заряда (ГПЗ/Charge Pump) и резистивная «лестница» (Resistor Ladder) для управления ЖК-дисплеями в режимах с открытым коллектором/стоком.

Для обеспечения внешних связей в рассматриваемых микроконтроллерах имеется несколько устройств с последовательной передачей данных, каждое из которых содержит шесть независимых каналов UART со встроенными кодерами/декодерами сигналов стандартов irDA, используемых для организации инфракрасных каналов связи. Микросхемы также содержат три независимых модуля для шины I²C с поддержкой режимов Master/Slave, а также три модуля для сигналов стандарта SPI с поддержкой звукового формата I²S. 

Все микроконтроллеры рассматриваемого семейства оснащены аналоговыми и аналого-цифровыми модулями – 12-разрядными АЦП, компараторами, схемами измерения времени заряда батарей CTMU (Charge Time Measurement Unit), а также часами и календарём реального времени RTCC. 

Микросхемы семейств выпускаются в различных корпусах и с различным числом выводов: 64-TQFP/QFN, 100-TQFP, 121-TFBGA, обобщённая структурная схема микроконтроллеров семейства приведена на рис. 7. Различное число выводов корпусов микроконтроллеров объясняется различным числом встроенных устройств, интерфейсов и каналов – таймеров, UART, USB OTG, АЦП, компараторов и др., а также числом возможных функций выводов микросхем, назначаемым при программировании. 

Рис. 7. Обобщённая структурная схема микроконтроллеров семейства PIC24FJ256GA/GB

Литература

1. Официальный сайт Microchip // URL: https://www.microchip.com/en-us/products/microcontrollers-and-microprocessors/16-bit-mcus. Официальный сайт Microchip // URL: https://www.microchip.com/en-us/products/microcontrollers-and-microprocessors/16-bit-mcus.

From Wikipedia, the free encyclopedia

This is a list of common microcontrollers listed by brand.

Altera[edit]

In 2015, Altera was acquired by Intel.

• Nios II 32-bit configurable soft microprocessor
• Nios 16-bit configurable soft processor

Analog Devices[edit]

• Blackfin
• Super Harvard Architecture Single-Chip Computer (SHARC)
• TigerSHARC
• ADSP-21xx digital signal processor
• MicroConverter Family – ARM7 and 8051 cores

ARM[edit]

While Arm is a fabless semiconductor company (it does not manufacture or sell its own chips), it licenses the ARM architecture family design to a variety of companies.
Those companies in turn sell billions of ARM-based chips per year—12 billion ARM-based chips shipped in 2014,^[1]
about
24 billion ARM-based chips shipped in 2020,^[2]
some of those are popular chips in their own right.

Atmel[edit]

In 2016, Atmel was sold to Microchip Technology.

• AT89 series (Intel 8051 architecture)
• AT90, ATtiny, ATmega, ATxmega series (AVR architecture) (Atmel Norway design)
• AT91SAM (ARM architecture)
• AVR32 (32-bit AVR architecture) (Atmel Norway design)
• MARC4

Cypress Semiconductor[edit]

Main article: PSoC

In 2020, Cypress Semiconductor was acquired by Infineon Technologies.

• CY8C2xxxx (PSoC1), M8C
• CY8C3xxxx (PSoC3), 8051
• CY8C4xxxx (PSoC4), ARM Cortex-M0
• CY8C5xxxx (PSoC5), ARM Cortex-M3
• PSoC (Programmable System on Chip)

ELAN Microelectronics Corp.[edit]

ELAN Microelectronics Corporation is an IC designer and provider of 8-bit microcontrollers and PC Peripheral ICs. Headquartered in Hsinchu Science Park, the Silicon Valley of Taiwan, ELAN’s microcontroller product range includes the following:

• EM78PXXX Low Pin-Count MCU Family
• EM78PXXX GPIO Type MCU Family
• EM78PXXXN ADC Type MCU Family

These are clones of the 12- and 14-bit Microchip PIC line of processors, but with a 13-bit instruction word.

EPSON Semiconductor[edit]

• 4-bit
  • S1C6x family
• 8-bit
  • S1C88 family
• 16-bit
  • S1C17 family
• 32-bit
  • S1C33 family

Espressif Systems[edit]

Espressif Systems, a company with headquarters in Shanghai, China made their debut in the microcontroller scene with their range of inexpensive and feature-packed WiFi microcontrollers such as ESP8266.

• 32-bit
  • ESP8266
  • ESP32 Xtensa variants
    • ESP32, ESP32-S2, ESP32-S3 SoCs
  • ESP32 RISC-V variants
    • ESP32C2, ESP32C3, ESP32C6, ESP32H4 SoCs

Freescale Semiconductor[edit]

Until 2004, these µCs were developed and marketed by Motorola, whose semiconductor division was spun off to establish Freescale. In 2015, Freescale was acquired by NXP.

• 8-bit
  • Freescale S08
  • 68HC05 (CPU05)
  • 68HC08 (CPU08)
  • 68HC11 (CPU11)
• 16-bit
  • Freescale S12
  • 68HC12 (CPU12)
  • 68HC16 (CPU16)
  • Freescale DSP56800 (DSPcontroller)
• 32-bit
  • Freescale Kinetis (ARM architecture)
  • Freescale 683XX
  • MCF5xxx (Freescale Coldfire)
  • M·CORE
  • MPC500
  • MPC 860 (PowerQUICC)
  • MPC 8240/8250 (PowerQUICC II)
  • MPC 8540/8555/8560 (PowerQUICC III)
  • MPC 5554/5566
  • MPC 5777

Fujitsu[edit]

See § Spansion

Holtek[edit]

Holtek Semiconductor is a major Taiwan-based designer of 32-bit microcontrollers, 8-bit microcontrollers and peripheral products. Microcontroller products are centred around an ARM core in the case of 32-bit products and 8051 based core and Holtek’s own core in the case of 8-bit products. Located in the Hsinchu Science Park ([1]), the company’s product range includes the following microcontroller device series:

• HT32FXX 32-bit ARM core microcontroller series
• HT85FXX 8051 Core based microcontroller series
• HT48FXX Flash I/O type series
• HT48RXX I/O type series
• HT46RXX A/D type series
• HT49RXX LCD type series
• HT82XX Computer Peripheral series
• HT95XX Telecom Peripheral series
• HT68FXX I/O Type Flash series
• HT66FXX A/D Type Flash series
• HT32XX 32-bit ARM core series

Hyperstone[edit]

• 32-bit Hyperstone RISC-microprocessor

Infineon[edit]

Infineon offers microcontrollers for the automotive, industrial and multimarket industry. DAVE3, a component based auto code generation free tool, provides faster development of complex embedded projects.

• 8-bit
  • XC800 family Based on the 8051 architecture the XC800 is divided into the A-(Automotive) and I-(Industrial) Family, providing low cost micros, for example applied in applications like body, safety, motor control, intelligent lighting and electro mobility
• 16-bit Archived 2017-10-05 at the Wayback Machine
  • XE166 family, a Real Time Signal Controller applied in industrial applications
  • XC 2000 family, designed for Automotive applications
  • C166 family
  • C167 family
• 32-bit
  • Infineon XMC4000 [2] is an ARM Cortex M4F based microcontroller family for industrial applications.
  • TriCore™ family is based on a unified RISC/MCU/DSP processor core. Infineon launched the first generation of AUDO (Automotive unified processor) in 1999. The TC1782 is the first member of the AUDO MAX family designed for automotive applications
  • Infineon XMC1000 [3] is a 32-bit Industrial Microcontroller ARM® Cortex™-M0, 32 MHz.
  • Infineon Embedded Power Relay Driver IC (TLE984x) — ARM® Cortex™-M0 based family for automotive applications
  • Infineon Embedded Power 2-Phase Bridge Driver IC (TLE986x) — ARM® Cortex™-M3 based family for Brushed DC Motors
  • Infineon Embedded Power 3-Phase Bridge Driver IC (TLE987x) — ARM® Cortex™-M3 based family for Brushless DC Motors

Intel[edit]

• 8-bit
  • MCS-48 8048 family – also incl. 8035, 8038, 8039, 8040, 8X42, 8X49, 8050; X=0 or 7
  • MCS-51 8051 family – also incl. 8X31, 8X32, 8X52; X=0, 3, 7 or 9
  • MCS-151 High-performance 8051 instruction set/binary compatible family
• 8/16-bit/32-bit
  • MCS-251 32-bit ALU with 1/8/16/32-bit CISC instruction set and 24-bit external address space (16-bit wide segmented). Fully binary compatible to the 8051 8-bit family.
• 16-bit
  • MCS-96 (8096 family – also incl. 8061)
  • Intel MCS-296

X	On-chip code memory
0	No on-chip memory
3	OTP
7	EEPROM
9	Flash

Lattice Semiconductor[edit]

• Mico8 8-bit soft microprocessor
• Mico32 32-bit soft microprocessor

Maxim Integrated[edit]

In 2021, Maxim Integrated was acquired by Analog Devices.

• 8051 Family
• MAXQ RISC Family
• Secure Micros Family
• ARM 922T
• MIPS 4kSD

Microchip Technology[edit]

Since 2013, Microchip has shipped over 1 billion PIC microcontrollers per year, growing every year.^[3]

Microchip produces microcontrollers with three very different architectures:

8-bit (8-bit data bus) PICmicro, with a single accumulator (8 bits):

• PIC10 and PIC12: 12-bit instruction words
• PIC16 series: 14-bit instruction words, one address pointer («indirect register pair»)
  • PIC16F628 (Replacement for very popular but discontinued PIC16F84) – PIC16F84A is still in production as of April 8, 2022.^[4]
• PIC18 series: 16-bit instruction words, three address pointers («indirect register pairs»)

16-bit (16-bit data bus) microcontrollers, with 16 general-purpose registers (each 16-bit)

• PIC24: 24-bit instruction words
• dsPIC: based on PIC24, plus DSP functions, such as a single-cycle MAC (multiply–accumulate) into two 40-bit accumulators.

32-bit (32-bit data bus) microcontrollers:

• PIC32MM Series: 16/32-bit instructions, uses the MIPS32 microAptiv UC Core MIPS architecture
• PIC32MX series: 32-bit instructions, uses the MIPS32 M4K Core^[5] MIPS architecture
• PIC32MZ series: 32-bit instructions, uses the MIPS32 M-Class Core^[6] MIPS architecture

National Semiconductor[edit]

• 4-bit
  • COP400
• 8-bit
  • COP8
• 16-bit
  • CR16

NEC[edit]

• 4-bit
  • 17K
  • 75X
  • 75XL
• 8-bit
  • 87XL
  • 87AD
• 78K Family (8/16-bit)
  • 8-bit: 78K/1, 78K/2, 78K/0, 78K0S
  • 16-bit: 78K/3, 78K/6, 78K/4, 78K0R
• 32-bit
  • V60–V80
  • V810/V830
  • V850

Nordic Semiconductor[edit]

Nordic Semiconductor is a company with headquarters in Trondheim, Norway offering low power Bluetooth Low Energy SoCs as well as cellular network connectivity solutions for IoT devices.

• 32-bit BLE SoCs
  • NRF51, NRF52, NRF53 Series
• 32-bit Cellular IoT SIP
  • NRF91 Series

NXP Semiconductors[edit]

• 8-bit
  • LPC700, LPC900 series are 80C51-based
• 16-bit
  • XA
• 32-bit
  • ARM7
    • LPC2100, LPC2200, LPC2300, LPC2400 series
  • ARM9
    • LPC2900, LPC3100, LPC3200 series
  • ARM Cortex-M0
    • LPC1100, LPC1200 series
  • ARM Cortex-M0+
    • LPC800 series
  • ARM Cortex-M3
    • LPC1300, LPC1700, LPC1800 series
  • ARM Cortex-M4
    • LPC4000, LPC4300 series
  • ARM Cortex-M7
    • RT1050, RT1050 series

Nuvoton Technology[edit]

• 8-bit
  • 8051 MCUs
• 32-bit
  • ARM Cortex-M0 MCUs
  • ARM Cortex-M4 MCUs

Panasonic[edit]

• List of Panasonic Microcontrollers / microcomputers
• 4-bit
  • MN1400
  • MN1500
  • MN1700
• 8-bit
  • MN1870
  • MN1880
  • AM1 (MN101)
• 16-bit
  • AM2 (MN102)
• 32-bit
  • AM3, AM32 (MN1030, MN103, MN103E, MN103L, MN103S, MN103H)

Parallax[edit]

• Basic Stamp
• SX
  • These were formerly made by Ubicom, former Scenix Semiconductor. The SX die has been discontinued by Ubicom. Parallax has accumulated a large stock of the dies and is managing the packaging.
  • SX-18, 20, 28, 48 and 52 versions (Note that the SX-18 and SX-52 have been discontinued)
• Propeller
  • The Propeller is a 8-core 32-bit microcontroller with 32 KB internal RAM.

Rabbit Semiconductor[edit]

• Rabbit 2000
• Rabbit 3000
• Rabbit 4000
• Rabbit 5000
• Rabbit 6000

Raspberry Pi Foundation[edit]

• 32-bit ARM Cortex-M0+
  • RP2040

Renesas Electronics[edit]

Renesas is a joint venture comprising the semiconductor businesses of Hitachi, Mitsubishi Electric and NEC Electronics, creating the largest microcontroller manufacturer in the world.

• 4-bit microcontrollers
  • 720
• 8-bit microcontrollers
  • 78K0
  • 78K0S
  • 740
• 16-bit microcontrollers
  • RL78
  • 78K0R
  • R8C
  • M16C
  • H8S
  • H8
  • H8/Super Low Power
• 32-bit microcontrollers
  • RH850
  • RX
  • SuperH
  • V850
  • R32C
  • M32C
  • M32R
  • H8SX

Redpine Signals[edit]

• RS14100
• RS13100

Rockwell[edit]

Rockwell semiconductors (now called Conexant) created a line of 6502 based microcontrollers that were used with their telecom (modem) chips. Most of their microcontrollers were packaged in a QIP package.

• R6501
• R6511
• R8070

Silicon Laboratories[edit]

Manufactures a line of 8-bit 8051-compatible microcontrollers, notable for high speeds (50–100 MIPS) and large memories in relatively small package sizes. A free IDE is available that supports the USB-connected ToolStick line of modular prototyping boards. These microcontrollers were originally developed by Cygnal. In 2012, the company introduced ARM-based mixed-signal MCUs with very low power and USB options, supported by free Eclipse-based tools. The company acquired Energy Micro in 2013 and now offers a number of ARM-based 32-bit microcontrollers.

• 8-bit
  • C8051
• 32-bit
  • ARM Cortex-M0+
    • EFM32 Zero
  • ARM Cortex-M3
    • EFM32 Tiny, Gecko, Leopard, Giant
  • ARM Cortex-M4
    • EFM32 Wonder

Silicon Motion[edit]

• SM2XX – Flash memory card controllers
• SM321 – USB 2.0
• SM323 – USB 2.0
• SM323E – USB 2.0
  • Silicon Motion’s SM321E and SM324 controllers support SLC and MLC NAND flash from Samsung, Hynix, Toshiba and ST Micro as well as flash products from Renesas, Infineon and Micron. The SM321E is available in a 48-pin LQFP package and a 44-pin LGA package. The SM321E supports up to 4 SLC or MLC NAND flash chips with 4 bytes / 528 bytes ECC
• SM324 – USB 2.0
  • Supports dual-channel data transfer at read speeds of 233× (35 MB/s) and write speeds of 160× (24 MB/s), making it the fastest USB 2.0 flash disk controller in the market. The SM324 also has serial peripheral interface (SPI) which allows for not only Master and Slave modes, but the flexibility to develop more functionality into USB flash disk (UFD) products such as GPS, fingerprint sensor, Bluetooth and memory-capacity display. The SM324 is available in a 64-pin LQFP package. The SM324 supports 8 SLC or MLC NAND flash chips with 4 bytes / 528 bytes ECC.
• SM325 – USB 2.0
• SM330 – USB 2.0
• SM501, SM502 – Mobile Graphics
• SM712 – Mobile Graphics
• SM722 – Mobile Graphics
• SM340 – MP3/JPEG
• SM350 – MP3/JPEG
• SM370 – Image processing

Sony[edit]

• SPC700 series
• SPC900 series
• SPC970 series
• SR110 series

Spansion[edit]

Microcontrollers acquired from Fujitsu:

• F²MC Family (8/16-bit)
• FR Family (32-bit RISC)
• FR-V Family (32-bit RISC VLIW/vector processor)
• FM3 (Cortex M3)
• FM4 (Cortex M4)
• FCR4 (Cortex R4 with 90 nm Spansion Flash)

STMicroelectronics[edit]

• 8-bit
  • ST6
  • ST7
  • STM8 (STM8 Website), (STM8 Information).
  • μPSD (8032)
• 16-bit
  • ST10
• 32-bit
  • PowerPC
    • SPC5 32-bit Automotive microcontrollers integrating ST’s proprietary embedded Flash technology.
  • ST20
  • ARM7
    • STR7 (ARM7TDMI)
  • ARM9
    • STR9 (ARM966E-S)
  • ARM Cortex-M (STM32 Family (STM32 Website))
    • ARM Cortex-M0
      • STM32 F0
    • ARM Cortex-M0+
      • STM32 C0, G0, L0
    • ARM Cortex-M3
      • STM32 F1, F2, L1, W
    • ARM Cortex-M4
      • STM32 F3, F4, G4, L4
    • ARM Cortex-M7
      • STM32 F7, H7
    • ARM Cortex-M33
      • STM32 L5, U5

Synopsys[edit]

While Synopsys does not manufacture or sell chips directly, Synopsys licenses the ARC Processor design to a variety of companies that, as of 2020, ship about 1.5 billion products based on ARC processors per year.^[2]

Texas Instruments[edit]

• 4-bit
  • TMS1000
• 8-bit
  • TMS370
• 16-bit
  • MSP430
• 32-bit
  • MSP432
  • TMS320 (DSP)
  • C2000
  • Stellaris (ARM Cortex-M3)
  • Tiva™ C Series
  • Hercules – TMS570 (ARM Cortex-R4), TMS470M ARM Cortex-M3, RM4 ARM Cortex-R4

The Stellaris and Tiva families, in particular, provide a high level of community-based, open source support through the TI e2e forums.^[7][8]

Toshiba[edit]

• TLCS-47 (4-bit)
• TLCS-870 (8-bit CISC)
• TLCS-900 (16 and 32-bit CISC)
• TX19A (32-bit RISC)

Ubicom[edit]

• IP2022
  • Ubicom’s IP2022 is a high performance (120 MIPS) 8-bit microcontroller. Features include: 64k flash code memory, 16 KB PRAM (fast code and packet buffering), 4 KB data memory, 8-channel A/D, various timers, and on-chip support for Ethernet, USB, UART, SPI and GPSI interfaces.
• IP3022
  • IP3022 is Ubicom’s latest high performance 32bit processor running at 250 MHz featuring eight hardware threads (barrel processor). It is specifically targeted at Wireless Routers.

WCH[edit]

Manufactures a line of full-stack MCUs.

• Arm based chips
  • CH32F103
  • CH32F203
  • CH32F205
  • CH32F207
  • CH32F208
  • CH56X
  • CH57X
• RISC-V based chips
  • CH32V103
  • CH32V203
  • CH32V208
  • CH32V303
  • CH32V305
  • CH32V307

Western Design Center[edit]

The Western Design Center licenses the 65C02 and 65816 designs to a variety of companies.
Those companies produce the 6502 (typically as part of a larger chip) in quantities over a hundred million units per year.^[9]

Xemics[edit]

• XE8000 8-bit microcontroller family

Xilinx[edit]

• Microblaze 32-bit soft microprocessor
• Picoblaze 8-bit soft microprocessor

XMOS[edit]

• XCore XS1 32-bit, Multicore Microcontrollers

ZiLOG[edit]

Zilog’s (primary) microcontroller families, in chronological order:

• Older:
  • Zilog Z8 – 8-bit Harvard architecture ROM / EPROM / OTP microcontroller with on-chip SRAM.
  • Zilog Z180 – Z80 based microcontroller; on-chip peripherals; external memory; 1 MB address space.
• Newer:
  • Zilog eZ8 – Better pipelined Z8 (2–3 times as clock cycle efficient as original Z8) with on-chip flash memory and SRAM.
  • Zilog eZ80 – Fast 8/16/24-bit Z80 (3–4 times as cycle efficient as original Z80) with flash, SRAM, peripherals; linear addressing of 16 MB.
  • Zilog Z16 – Fast 8/16/32-bit CPU with compact object code; 16 MB (4 GB possible) addressing range; flash, SRAM, peripherals, on chip.

Sortable table[edit]

References[edit]

У этого термина существуют и другие значения, см. PIC (значения).

PIC — серия микроконтроллеров, имеющих гарвардскую архитектуру и производимых американской компанией Microchip Technology Inc. Название PIC является сокращением от англ. peripheral interface controller, что означает «контроллер интерфейса периферии». Название объясняется тем, что изначально микроконтроллеры серии PIC предназначались для расширения возможностей ввода-вывода 16-битовых микропроцессоров CP1600^[1].

Под маркой PIC фирмой Microchip выпускаются 8-, 16- и 32-битовые микроконтроллеры и цифровые сигнальные контроллеры (DSC), отличительной особенностью которых является хорошая преемственность различных семейств: программная совместимость (общие средства разработки: бесплатная IDE MPLAB, общие библиотеки, общие стеки наиболее популярных протоколов передачи данных), совместимость по выводам, по периферии, по напряжениям питания. Номенклатура насчитывает более 500 различных контроллеров со всевозможными вариациями периферии, отличающимися объёмами памяти, количеством выводов, производительностью, диапазонами напряжений питания, рабочими температурами и др.

Широкая номенклатура, дающая возможность использования в конкретном изделии оптимального с точки зрения цены микроконтроллера (в том числе наличие в линейке однократно программируемых микроконтроллеров), низкое энергопотребление, большая гибкость и универсальность семейства являются причиной выбора PIC-контроллеров производителями электроники в качестве базового семейства для своих изделий^[2].

8-битовые микроконтроллеры

8-битовые микроконтроллеры делятся на два больших семейства: PIC10/12/16 и PIC18.

8-битовые микроконтроллеры PIC10/12/16/18

Ядра 8-битовых микроконтроллеров PIC10/12/16 могут быть построены одной из двух архитектур: BASELINE и MID-RANGE.

Архитектура базового (BASELINE) семейства

Архитектуру BASELINE имеют ядра контроллеров семейства PIC10 и часть контроллеров семейств PIC12 и PIC16. Отличительные черты:

• ширина слова памяти программ: 12 бит;
• количество поддерживаемых машинных инструкций: 35;
• количество выводов (контактов): от 6 до 28;
• дешевизна (по сравнению с другими решениями фирмы Microchip);
• поддержка широкого диапазона напряжений питания;
• возможность работы при низких напряжениях (применимо, например, в устройствах с батарейным питанием);
• низкое потребление тока;
• малые габаритные размеры корпуса;
• наличие встроенной flash-памяти для программ.

Архитектура среднего (MID-RANGE) семейства

Архитектуру MID-RANGE имеют ядра микроконтроллеров серий PIC12 и PIC16. Отличительные черты:

• ширина слова памяти программ: 14 бит;
• количество поддерживаемых машинных инструкций: 35;
• количество выводов: от 6 до 64;
• работа в диапазоне напряжений питания от 2,0 до 5,5 В;
• малый ток потребления;
• поддержка системных прерываний;
• аппаратная поддержка стека;
• наличие встроенной flash-памяти для программ;
• наличие энергонезависимой памяти типа EEPROM для данных;
• поддержка периферии (USB, SPI, I²C, USART, LCD, компараторов, АЦП и т. п.);
• производительность: 5 MIPS.

Расширенная архитектура среднего (MID-RANGE) семейства

Расширенную архитектуру MID-RANGE имеют ядра новых микроконтроллеров семейств PIC12 и PIC16. Отличительные черты:

• ширина слова памяти программ: 14 бит;
• количество поддерживаемых машинных инструкций: 35 основных и 14 дополнительных (оптимизированных под компилятор языка C, позволяющих снизить размер кода на 40 %);
• увеличенный объём памяти программ и данных;
• более глубокий и улучшенный аппаратный стек;
• дополнительные источники сброса;
• поддержка периферийных устройств с модулем mTouch™ (используется для создания сенсорных пользовательских интерфейсов);
• уменьшенное время входа в прерывание;
• производительность увеличена до 8 MIPS.

8-битовые микроконтроллеры PIC18

Отличительные черты микроконтроллеров семейства PIC18F:

• ширина слова памяти программ: 16 бит;
• возможность подключения следующей периферии: 10-битовых и 12-битовых АЦП, компараторов, ШИМ, захват/сравнение, драйверов, ЖКИ, периферии с интерфейсами USB, CAN, I²C, SPI, USART, Ethernet, TCP/IP, ZigBee и др.;
• производительность: до 16 MIPS;
• объём памяти программ: до 128 кБ;
• количество выводов: от 18 до 100;
• поддержка технологии NanoWatt;
• наличие программируемого генератора;
• поддерживаемые напряжения питания: 3,3 и 5 В;
• совместимость (программная, по выводам, по периферийным модулям) с другими контроллерами этого семейства и с 16-битовыми контроллерами других семейств.

16-битовые контроллеры

Компания Microchip производит два семейства 16-разрядных микроконтроллеров (MCU) и два семейства 16-разрядных цифровых сигнальных контроллеров (DSC), которые дают разработчикам совместимые платформы с обширным выбором типов корпусов, периферийных модулей и быстродействия. Основные черты всех 16-разрядных семейств:

• ширина слова памяти программ: 24 бит;
• совместимость по выводам;
• единая система команд;
• общие компиляторы Си и средства разработки;
• количество выводов: от 18 до 100;
• объём flash-памяти: от 6 до 536 Кб.

16-битовые микроконтроллеры PIC24F и PIC24H

Основные особенности:

• выполнение команды за 2 такта генератора;
• гарантированное время отклика на прерывание — 5 командных тактов;
• доступ к памяти (в том числе инструкции чтения-модификации-записи) за 1 командный такт;
• аппаратный умножитель (за 1 такт);
• аппаратный делитель 32/16 и 16/16 чисел (17 командных тактов);
• диапазон питающих напряжений 1.8…3,6 В, один источник питания;
• внутрисхемное и самопрограммирование;
• встроенный генератор с PLL;
• расширенная периферия (до 3 SPI, до 3 I2C, до 4 UART (с поддержкой IrDA, LIN), CAN (и расширенный ECAN), USB OTG);
• модуль измерения времени заряда (CTMU), основное применение — управление ёмкостными сенсорами;
• ток портов ввода-вывода общего назначения — 18 мА;
• порты толерантны к устройствам с питанием 5 В;
• поддержка до девяти 16-битовых таймеров общего назначения;
• поддержка до восьми модулей захвата;
• поддержка нескольких энергосберегающих режимов;
• поддержка до двух АЦП (32 канала) с конфигурируемой разрядностью;
• поддержка до восьми 16-битовых модулей сравнения / генерации ШИМ;
• программное переназначение выводов (PPS);
• прямой доступ к памяти DMA (у PIC24H);
• расширенный набор инструкций;
• 16 ортогональных регистров общего назначения;
• векторная приоритетная система прерываний;
• и другие особенности (методы адресации, аппаратные циклы).

16-битовые микроконтроллеры представлены в двух модификациях — PIC24F и PIC24H, отличающихся технологией изготовления flash-памяти программ. Это определяет диапазон питающих напряжений — для PIC24F — 2,0…3,6 В, для PIC24H — 3,0…3,6 В.

Контроллеры первого семейства (PIC24F) производятся по более дешёвой технологии (0,25 мкм) и работают с максимальной производительностью ядра (16 MIPS, 32 МГц). Контроллеры второго семейства (PIC24H) производятся с использованием более сложного техпроцесса, что позволяет добиться большей скорости работы (40 MIPS, 80 МГц). Контроллеры обоих семейств поддерживают внутрисхемное программирование (ICSP) и самопрограммирование (RTSP).

Контроллеры цифровой обработки сигналов dsPIC30F и dsPIC33F

Компания Microchip предлагает два семейства 16-разрядных микроконтроллеров с flash-памятью и с поддержкой команд цифровой обработки сигналов — dsPIC30F и dsPIC33F. Быстродействие (30 MIPS для dsPIC30F, 40 MIPS для dsPIC33FJ, 70 MIPS для dsPIC33EP) и эффективная система команд позволяют использовать контроллеры в системах реального времени. Особенности:

• расширенная система команд, включающая специфические команды поддержки цифровой обработки сигналов (DSP);
• 24-разрядные инструкции выполняются за 4 периода тактовой частоты у dsPIC30F и за 2 — у dsPIC33FJ(EP), за исключением команд деления, команд переходов, команд пересылки данных из регистра в регистр и табличных команд;
• разрядность программного счётчика (24 бита) позволяет адресовать до 4 М слов программной памяти (4 М*24 бит);
• аппаратная поддержка циклов типа DO и REPEAT, выполнение которых не требует дополнительных издержек программной памяти и времени на анализ условий окончания. В то же время эти циклы могут быть прерваны событиями прерывания в любой момент;
• 16 рабочих регистров. В регистрах можно хранить данные, адрес или смещение адреса;
• два класса команд: микроконтроллерные инструкции (MCU) и команды цифровой обработки сигналов (DSP). Оба этих класса равноправно встроены в архитектуру контроллера и обрабатываются одним ядром;
• различные типы адресации;
• система команд оптимизирована для получения максимальной эффективности при программировании на языке высокого уровня Си.

Если о PIC24F можно говорить, как об усечённом доработанном варианте dsPIC30F (без ядра ЦОС, с трёхвольтовым питанием и переработанным конвейером), то PIC24H — это усечённый вариант dsPIC33F. Хотя в данном сравнении нарушены причинно-следственные связи, технически оно верно.
Ядро dsPIC33F полностью аналогично ядру dsPIC30F, за исключением того, что в dsPIC33F команда выполняется за два такта генератора. Семейства полностью совместимы по набору инструкций, программной модели и способам адресации, что позволяет использовать библиотеки и исходные коды программ, написанные для dsPIC30F.
Особо следует отметить переработанную по сравнению с dsPIC30F систему тактирования. dsPIC33F, как и семейство PIC24H, имеют PLL с дробным коэффициентом умножения (настраиваемым программно), что позволяет получить сетку частот от 12,5 МГц до 80 МГц с шагом 0,25 МГц при использовании 4 МГц кварцевого резонатора. Кроме того, контроллеры dsPIC33F и PIC24H имеют два внутренних высокостабильных RC-генератора с частотами 7,3728 МГц и 32,768 кГц.
Отдельный делитель тактовой частоты ядра (модуль DOZE) присутствует во всех новых контроллерах 16-битовых семейств. Он позволяет уменьшить тактовую частоту, подаваемую на ядро, независимо от тактовой частоты периферийных модулей, что необходимо для уменьшения потребления в энергоограниченных приложениях.
Большой выбор периферии.

Периферия общего назначения:

• календарь и часы реального времени RTCC;
• аппаратный подсчёт CRC;
• расширенная периферия (SPI, I2C, UART (с поддержкой IrDA, LIN), CAN (ECAN));
• 10- и 12-битовые АЦП;
• компараторы;
• 10- и 16-битовые ЦАП;
• прямой доступ к памяти (DMA);
• ведущий параллельный порт (PMP);
• программное переназначение выводов (PPS);
• многоуровневая система защиты кода (code guard).

Периферия, предназначенная для управления двигателями и преобразователями энергии:

• специализированный ШИМ для управления приводом (motor control PWM);
• интерфейс квадратурного энкодера.

Периферия для импульсных источников питания (SMPS):

• специализированный ШИМ с высоким разрешением (SMPS PWM);
• специализированные АЦП (SMPS ADC).

Периферия для работы со звуком:

• 12-битовый АЦП;
• 16-битовый ЦАП;
• специализированный ШИМ (output compare PWM);
• интерфейс кодирования данных DCI (I2S, AC97).

Периферия, предназначенная для управления графическими дисплеями:

• ведущий параллельный порт PMP (QVGA);
• модуль измерения времени заряда CTMU (сенсорные дисплеи touch-screen).

32-битовые микроконтроллеры

Отличительные черты семейства 32-разрядных микроконтроллеров PIC32:

• разрядность: 32 бита;
• ядро: MIPS32 M4K;
• частота тактирования ядра: до 120 МГц (для серии MX) и до 200 МГц (для серии MZ)^{[источник не указан 2445 дней]};
• выполнение большинства команд за 1 такт генератора;
• производительность: 1.53 Dhrystone MIPS/МГц;
• порты ввода-вывода относятся к основному частотному диапазону, таким образом, к примеру, можно дёргать портами с тактовой частотой;
• дополнительный частотный диапазон организуется для периферии из основного посредством программно настраиваемого делителя, таким образом, частота тактирования периферии может быть снижена для снижения энергопотребления;
• количество выводов: 28, 44, 64 и 100;
• объём SRAM: до 128 кБ;
• объём flash-памяти: 512 кБ с кэшем предвыборки;
• совместимость по выводам и отладочным средствам с 16-битовыми контроллерами фирмы Microchip;
• аппаратный умножитель-делитель с независимым от основного ядра конвейером, оптимизированным по скорости выполнения;
• набор расширенных 16-битовых инструкций MIPS16e™, позволяющий уменьшить размер кода некоторых программ на 40 %;
• независимый от основного ядра контроллер USB.

Семейство 32-разрядных микроконтроллеров PIC32 выделяется значительно увеличенной производительностью и объёмом памяти на кристалле по сравнению с 16-разрядными микроконтроллерами и контроллерами цифровой обработки сигналов PIC24/dsPIC. Контроллеры PIC32 также оснащены большим количеством периферийных модулей, включая различные коммуникационные интерфейсы — те же, что у PIC24, и 16-битовый параллельный порт, который может использоваться, например, для обслуживания внешних микросхем памяти и жидкокристаллических TFT-индикаторов.

Семейство PIC32 построено на ядре MIPS32®, отличающегося низким потреблением энергии, быстрой реакцией на прерывания, функциональностью средств разработки и лидирующим в своём классе быстродействием 1.53 Dhrystone MIPS/МГц. Такое быстродействие достигнуто благодаря эффективному набору инструкций, 5-ступенчатому конвейеру, аппаратному умножителю с накоплением и несколькими (до наборами 32-разрядных регистров ядра.

Средства программирования и отладки

Для программирования микроконтроллеров семейства PIC применяется фирменные программаторы-отладчики IC PROG, ICD-2, ICD-3, REAL ICE, Pickit, PicKit2, Pickit3, Pickit4. Эти программаторы позволяют не только программировать, но и отлаживать код. Возможности: пошаговое выполнение, установка точек останова, просмотр содержимого оперативной и программной памяти, просмотр содержимого стека.

Помимо выпускаемых Microchip, распространено большое число программаторов и отладчиков, выпускаемых сторонними российскими и зарубежными разработчиками^[3][4][5].

См. также

• AVR
• Intel 8051
• ARM
• MSP430

Примечания

Ссылки

• Официальный сайт microchip.com Архивная копия от 2 марта 2021 на Wayback Machine (англ.)
• Форум по продукции Microchip
• PIC24.ru Русскоязычный сайт, посвящённый преимущественно семействам PIC24 и dsPIC
• Сайт, посвящённый PIC контроллерам для начинающих
• Форум, посвящённый PIC контроллерам для начинающих, где собрались такие же начинающие
• Сайт посвященный программированию PIC контроллеров
• На Викискладе есть медиафайлы по теме PIC

Эта страница в последний раз была отредактирована 1 марта 2023 в 03:59.

Как только страница обновилась в Википедии она обновляется в Вики 2.
Обычно почти сразу, изредка в течении часа.