Intel Sblocco Microcontrollori

Informazioni su Intel Corporation

Intel, produttore americano di circuiti per computer a semiconduttore. Ha sede a Santa Clara, in California, e l'azienda ha dominato il mercato globale delle CPU all'inizio del XXI secolo. Il nome dell'azienda deriva da integrated electronics.

Un microcontrollore (MCU per microcontroller unit) è un piccolo computer su un singolo chip a circuito integrato (IC) metal-oxide-semiconductor (MOS). Nella terminologia moderna, è simile a, ma meno sofisticato di, un system on a chip (SoC); un SoC può includere un microcontrollore come uno dei suoi componenti. Un microcontrollore contiene una o più CPU (core del processore) insieme a memoria e periferiche di input/output programmabili. La memoria di programma sotto forma di ferroelectric RAM, NOR flash o OTP ROM è spesso inclusa anche sul chip, così come una piccola quantità di RAM. Poiché la memoria di programma è memorizzata sul chip, l'estrazione del firmware da un microcontrollore normalmente richiede un programmatore che comprenda la specifica tecnologia di memoria. I microcontrollori sono progettati per applicazioni embedded, in contrasto con i microprocessori utilizzati nei personal computer o in altre applicazioni generiche composte da vari chip discreti.

Il microcontrollore 8051 è stato progettato da Intel nel 1981. È un microcontrollore a 8-bit. È costruito con 40 pin DIP (dual inline package), 4kb di memoria ROM e 128 byte di memoria RAM, 2 timer a 16-bit. È composto da quattro porte parallele a 8-bit, che sono programmabili così come indirizzabili in base al requisito. Un oscillatore a cristallo on-chip è integrato nel microcontrollore con frequenza del cristallo di 12 MHz. Un dump di memoria della ROM interna dell'8051 può essere catturato con un programmatore di dispositivi compatibile per l'ispezione.

Discutiamo ora l'architettura del Microcontrollore 8051. Nel diagramma seguente, il bus di sistema collega tutti i dispositivi di supporto alla CPU. Il bus di sistema è composto da un bus dati a 8-bit, un bus indirizzi a 16-bit e segnali di controllo del bus. Tutti gli altri dispositivi come memoria di programma, porte, memoria dati, interfaccia seriale, controllo interrupt, timer e la CPU sono tutti interfacciati insieme tramite il bus di sistema. Padroneggiare questa mappa del bus è la chiave per sbloccare la piena capacità di ogni periferica collegata alla CPU.

I microcontrollori sono divisi in varie categorie in base a memoria, architettura, bit e set di istruzioni:

Bit:
Microcontrollore a 8-bit – Questo tipo di microcontrollore è utilizzato per eseguire operazioni aritmetiche e logiche come addizione, sottrazione, moltiplicazione, divisione, ecc. Ad esempio, Intel 8031 e 8051 sono microcontrollori a 8 bit.
Microcontrollore a 16-bit – Questo tipo di microcontrollore è utilizzato per eseguire operazioni aritmetiche e logiche dove sono richieste maggiore precisione e prestazioni. Ad esempio, Intel 8096 è un microcontrollore a 16-bit.
Microcontrollore a 32-bit – Questo tipo di microcontrollore è generalmente utilizzato in apparecchi a controllo automatico come macchine operative automatiche, apparecchi medicali, ecc.

Memoria:
Microcontrollore a memoria esterna – Questo tipo di microcontrollore è progettato in modo tale da non avere memoria di programma sul chip. Pertanto, è denominato microcontrollore a memoria esterna. Ad esempio: microcontrollore Intel 8031.
Microcontrollore a memoria embedded – Questo tipo di microcontrollore è progettato in modo tale che il microcontrollore abbia tutti i programmi e la memoria dati, contatori e timer, interrupt, porte I/O incorporati sul chip. Ad esempio: microcontrollore Intel 8051.

Set di istruzioni:
CISC – CISC sta per complex instruction set computer. Consente all'utente di inserire una singola istruzione come alternativa a molte istruzioni semplici.
RISC – RISC sta per Reduced Instruction Set Computers. Riduce il tempo operativo abbreviando il ciclo di clock per istruzione.

Descrizioni dei pin per 8051:
Pin da 1 a 8 – Porta 1, I/O bidirezionale.
Pin 9 – Pin RESET.
Pin da 10 a 17 – Porta 3, con funzioni alternative (interrupt, timer, seriale, ecc.).
Pin 18 e 19 – Oscillatore a cristallo esterno.
Pin 20 – Massa.
Pin da 21 a 28 – Porta 2, anche bus indirizzi superiore.
Pin 29 – PSEN (Program Store Enable).
Pin 30 – EA (External Access).
Pin 31 – ALE (Address Latch Enable).
Pin da 32 a 39 – Porta 0, indirizzo/dati multiplexati.
Pin 40 – VCC. Studiare questi pin è importante anche per chiunque valuti la superficie di attacco di una scheda 8051 legacy.

Intel MCS-48 – Introdotto nel 1976. Il microcontrollore Intel 8048, il primo C di Intel, è stato utilizzato nella console per videogiochi Magnavox Odyssey2 (come 8021 a 100KHz) e (nella sua variante 8042) nella tastiera originale dell'IBM PC. L'8048 è probabilmente il membro più prominente della famiglia MCS-48 di microcontrollori di Intel. È stato ispirato da, ed è in qualche modo simile a, il microprocessore Fairchild F8. L'MCS-48 ha oltre 90 istruzioni con il 90% di esse a byte singolo. L'8048 ha un'architettura Harvard modificata, con ROM di programma interna o esterna e 64-256 byte di RAM interna. Sebbene l'8048 sia stato infine sostituito dall'8051, rimane popolare grazie al basso costo e all'ampia disponibilità. Poiché l'8048 si trova ancora in apparecchiature legacy, l'ingegneria inversa del suo codice è un compito comune per chiunque ripristini hardware vecchio.

Intel MCS-41 – Introdotto nel 1979. Gli MCS-41 sono controller slave comunemente utilizzati per il controllo della tastiera o altre attività semplici come il controllo ADC. L'Intel UPI-41/42 è un Universal Peripheral Interface generico che consente ai progettisti di sviluppare la propria soluzione personalizzata per il controllo di dispositivi periferici. Contiene un microcomputer a basso costo con 2K di memoria di programma, 128 byte di memoria dati, timer/contatore a 8-bit e generatore di clock in un singolo pacchetto a 40 pin.

Intel MCS-51 – Introdotto nel 1980. La famiglia MCS-51 include 2 timer e 4 porte oltre a 128 byte o più di RAM on board. L'51 è uno dei MCU più popolari sul mercato. Ora è prodotto a velocità fino a 100MHz da SiLabs, mentre Intel continua a produrli fino a 33MHz. Il set di istruzioni standard MCS-51 ha 111 istruzioni con 64 di esse eseguite in un singolo ciclo. Possono supportare fino a 64k di programma esterno e 54k di spazio di memoria esterna. La famiglia MCS-51 è ora prodotta da dozzine di aziende (AMD, Atmel, Dallas, Infineon, SiLabs, Philips e molte altre). Poiché così tanti fornitori producono parti MCS-51, le differenze nei loro schemi di protezione del codice sono state studiate nel corso degli anni, e alcuni sono stati violati.

Intel 8xC251 – Basato sull'architettura micro-controller MCS 251 ad alte prestazioni. Sono compatibili con codice binario e pin con i microcontrollori MCS 51 esistenti, offrendo fino a 15 volte le prestazioni.

Intel MCS-96 – Introdotto nel 1982. I prodotti 8XC196 si trovano in una varietà di applicazioni embedded. L'architettura registro-registro ad alte prestazioni è ben adatta per applicazioni di controllo in tempo reale complesse come unità disco rigido, modem, stampanti, riconoscimento di pattern e controllo motori. L'architettura a registri MCS-96 elimina il collo di bottiglia dell'accumulatore e consente un cambio di contesto rapido. L'architettura ricca di registri consente inoltre agli ingegneri di mettere insieme efficienti loop di controllo in tempo reale con pochissimo overhead.