Память программ

Организация памяти

Общие сведения

Архитектура микроконтроллеров семейства Mega

Микроконтроллеры AVR семейства Mega являются 8-битными микроконтроллерами с RISC-архитектурой. Они имеют в своем составе электрически стираемую память программ (FLASH) и данных (EEPROM), а также разнообразные периферийные устройства. Более того, состав этих устройств от модели к модели практически не меняется (меняется только количество однотипных модулей и их функциональные возможности). В любой модели имеется хотя бы по одному 8- и 16-битному таймеру/счетчику, хотя бы по одному интерфейсному модулю USART и SPI, аналоговый компаратор, сторожевой таймер и, конечно, порты ввода/вывода.

К устройствам, присутствующим не во всех моделях семейства, относятся АЦП, модуль двухпроводного интерфейса TWI (Two Wire Interface), а также модули интерфейсов JTAG и debugWire.

В микроконтроллерах AVR семейства Mega реализована Гарвардская архитектура, в соответствии с которой разделены не только адресные пространства памяти программ и памяти данных, но также и шины доступа к ним. Способы адресации и доступа к этим областям памяти также различны. Такая структура позволяет центральному процессору работать одновременно как с памятью программ, так и с памятью данных, что существенно увеличивает производительность. Каждая из областей памяти данных (ОЗУ и EEPROM) также расположена в своем адресном пространстве.

Память программ предназначена для хранения команд, управляющих работой микроконтроллера. Память программ также часто используется для хранения таблиц констант, не меняющихся во время работы программы. Память программ представляет собой электрически стираемое ППЗУ (FLASH-ПЗУ). В связи с тем, что длина всех команд кратна одному слову (16 бит), память программ имеет 16-битную организацию. Соответственно, объем памяти микроконтроллеров семейства Mega составляет от 4К (4x1024) до 64К (64x1024) 16-битных слов.

В подавляющем большинстве моделей микроконтроллеров семейства Mega память программ логически разделена на две неравные части: область прикладной программы и область загрузчика. В последней может располагаться специальная программа (загрузчик), позволяющая микроконтроллеру самостоятельно управлять загрузкой и выгрузкой прикладных программ. Если же возможность самопрограммирования микроконтроллера не используется, прикладная программа может располагаться и в области загрузчика.

Для адресации памяти программ используется счетчик команд (Program Counter — PC). Размер счетчика команд составляет от 11 до 17 бит, в зависимости от объема адресуемой памяти.

По адресу $0000 памяти программ находится вектор сброса. После инициализации (сброса) микроконтроллера выполнение программы начинается с этого адреса (по этому адресу должна размещаться команда перехода к инициализационной части программы). Начиная с адреса $001 (модели с памятью программ 8 Кбайт и меньше) или $0002 (остальные модели) памяти программ располагается таблица векторов прерываний. Размер этой области зависит от модели микроконтроллера. При возникновении прерывания после сохранения в стеке текущего значения счетчика команд происходит выполнение команды, расположенной по адресу соответствующего вектора. Поэтому по данным адресам располагаются команды перехода к подпрограммам обработки прерываний. В моделях с памятью программ небольшого объема (8 Кбайт и менее) в таблицах векторов прерываний используются команды относительного перехода (RJMP), а в остальных моделях — команды абсолютного перехода (JMP). В большинстве микроконтроллеров семейства Mega положение вектора сброса и/или таблицы векторов прерываний может быть изменено. Они могут располагаться не только в начале памяти программ, но и в начале области загрузчика.

Дата добавления: 2015-07-13