微控拉力实验机

基于RISC架构的微控制器

MAXQ2000微控制器是Maxino/Dallas公司推出的一款基于RISC架构的16位微控制器。理解这款微控制器的一些结构特点，可以使我们更好地理解RISC结构微控制器的最新发展趋势和技术特点，从而为我们构建新型系统提供更加理想的选择。MAXQ2000的指令读取和执行操作在一个周期内完成，而没有流水线操作，这是因为指令既包含了操作码也包括了数据。字母Q表示这款微控制器的一个重要特点便是"安静"，MAXQ架构通过智能化的时钟管理来降低噪声.这意味着MAXQ只向那些需要使用时钟的电路提供时钟，这样既降低了功耗，又为模拟电路的整合提供了一个最安静的环境。它包含液晶显示(LCD)接口，最多可以驱动100或132段(两种版本)。这款微控制器的功耗指标和MIPS/MHz代码效率方面都在同类微控制器当中遥遥领先.下面介绍MAXQ2000的主要特性。

指令集由23条对寄存器和存储器进行操作的固定长度的16位指令组成。指令集高度正交，允许算术和逻辑操作使用累加器和任何寄存器。特殊功能寄存器控制外围设备，并细分成寄存器模块。产品系列的结构是模块化的，因此新的器件和模块能够继续使用为现有产品开发的代码.该结构是基于传送触发的，这意味着对某一寄存器位置的读或写会产生额外作用。这些额外作用构成了由汇编器定义的高层操作码的基础，如ADDC、OR和JUMP等。

MAXQ2000具有32KB闪存、lKBRAM、4KB的内部ROM存储器块和16级堆栈存储器。存储器缺省配置成Harvard结构，程序和数据存储器具有独立的地址空间，还可以使能为Vorl Ncumann存储器配置模式，即将固定用途ROM、代码和数据存储器放置到一个连续的存储器映射中.这适合于需要进行动态程序修改或特殊存储器配置的应用。闪存程序存储器可以通过16字密钥进行密码保护，从而防止未授权者访问程序存储器。同时，还具有3个数据指针，支持高效快速地处理数据.

固定用途ROM由可以在应用软件中进行调用的子程序组成(缺省起始地址为8000H).包括:通过JTAG或UART接口进行在系统编程(引导加载程序);在电路调试程序;测试程序(内部存储器测试，存储器加载等);用于在应用闪存编程和快速查找表的用户可调用程序。无论以任何方式复位，都从固定用途ROM开始运行程序。R。M软件决定程序立刻跳转到8000H位置、用户应用代码的起始位置、还是上面提到的某特定用途子程序.用户可访问固定用途ROM中的程序，并且可以由应用软件调用这些程序。

器件的大多数功能是由寄存器组来控制的。这些寄存器为存储器操作提供工作空间，并配置和寻址器件上的外设寄存器。寄存器分成两大类:系统寄存器和外设寄存器.公共寄存器组也称作系统寄存器，包括ALU、累加器寄存器、数据指针、堆栈指针等。外设寄存器定义了可能包含在基于MAXQ架构的不同产品中的附加功能.

MAXQ2000同样提供了先进的电源管理功能，根据系统不同时刻的不同性能需求，可以动态设置处理速度，从而大大降低功耗。通过软件选择分频功能，来选择系统时钟周期是l、2、4或者8个振蔼周期。为进一步降低功耗，还有另外三种低功耗模式，256分频、32 kH。和停机模式。

提供多个中断源，可对内部和外部事件快速响应。MAXQ结构采用了单一中断向量(IV)和单一中断服务程序(ISR)设计。必须在用户中断程序内清除中断标志，以避免由同一中断源引发重复中断。当检测到使能的中断时，软件跳转到一个用户可编程的中断向量位置。

一旦软件控制权转移到ISR，可以使用中断识别寄存器(IIR)来判定中断源是系统寄存器还是外设寄存器。然后，就可以查询特定模块以确定具体中断源，并采取相应的操作。由于中断源是由用户软件识别的，因此用户可以为每种应用确立一个独特的中断优先级方案。

集成的硬件乘法器模块执行高速乘法、乘方和累加操作，并能在一个周期内完成一个16位×16位乘法和累加操作。硬件乘法器由2个]6位并行加载操作数寄存器(MA，MB)和1个累加器组成。加载寄存器能够自动启动操作，从而节省了重复计算的时间。硬件乘法器的累加功能是数字滤波、信号处理以及PII)控制系统中的一个基奉单元，这使得MAXQ2000可以胜任需要大量数学运算的应用。

Intel公司作为最早推出微处理器的公司，同样也是最早推出微控制器的公司。继1976年推出MCS-48后，又于1980年推出了MCS-51，为发展具有良好兼容性的新一代微控制器奠定了良好的基础。在8051技术实现开放后，Philips、Atmel、Dallas和Siemens等公司纷纷推出了基于80C5l内核(805l的CMC)S版本)的微控制器。这些各具特色的产品能够满足大量嵌入式应用需求。基于80C51内核的微控制器并没有停止发展的脚步，例如现在Maxim/Dallas公司提供的DS89C430系列微控制器，其单周期指令速度已经提高到了805l的12倍。

基于CISC架构的微控制器除了80C51外，还包括Motorola提供的68HC系列微控制器，这也是大量应用的8位微控制器系列。

基于RISC架构的微控制器则包括Microchip的PIC系列8位微控制器等。在16位RISC架构的微控制器中，Maxim公司推出的MAXQ系列微控制器以其高性能、低功耗和卓越的代码执行效率，成为许多需要高精度混合信号处理以及便携式系统和电池供电系统的理想选择。

微控制器(Microcontroller Unit，即MCU)可从不同方面进行分类:根据数据总线宽度可分为8位、16位和32位机;根据存储器结构可分为Harvard结构和Von Neumann结构;根据内嵌程序存储器的类别可分为OTP、掩膜、EPROM/EEPROM和闪存Flash;根据指令结构又可分为CISC(Complex Instruction Set Computer)和RISC(Reduced Instruction Set Computer)微控制器。