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8051 구조. 목 차. 1. 기본 구조 및 핀 기능 2. 8051 메모리 구조 3. MCS-51 기본 설계. 8051 의 기본 특징 ① 8bit CPU 로 최적화된 응용에 적합 ② 5V 단일 전원에서 동작하며 , HMOS 기술을 이용하여 전력소비가 작다 . ③ 비트단위로 조작 , 제어할 수 있는 강력한 부울함수 프로세싱이 가능 ④ 4Kbyte 의 내부 프로그램 메모리 (ROM) 를 내장 ( 단 , 8031 은 제외 ).
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8051 구조 Slide 1 (of 21)
목 차 1. 기본 구조 및 핀 기능 2. 8051 메모리 구조 3. MCS-51 기본 설계 Slide 2 (of 21)
8051의 기본 특징 ① 8bit CPU로 최적화된 응용에 적합 ② 5V 단일 전원에서 동작하며, HMOS 기술을 이용하여 전력소비가 작다. ③ 비트단위로 조작, 제어할 수 있는 강력한 부울함수 프로세싱이 가능 ④ 4Kbyte의 내부 프로그램 메모리(ROM)를 내장(단, 8031은 제외). ⑤ 128byte의 내부 데이터 메모리(RAM)와 128byte의 특수 기능 레지스터를 내장 • 4개의 레지스터 뱅크(register bank) • 128bit의 bit flag (직접 어드레싱 가능) • 128byte의 특수 기능 레지스터 (SFR : Special Function Register) ⑥ 외부 프로그램 메모리와 데이터 메모리를 각각 64Kbyte까지 확장 가능 (단, 프로그램 메모리의 하위 4Kbyte는 자체 내장) ⑦ 4개의 8bit 입출력 포트 내장 • 32개(=48bit)의 양방향 입출력 포트가 외부장치를 제어 Slide 3 (of 21)
8051의 기본 특징(계속) ⑧ 16bit 타이머/카운터가 2개 내장(8032와 8052는 3개 내장) ⑨ 데이터 통신용 완전 전이중 방식의 직렬 포트(full duplex UART)가 내장 ⑩ 2중 우선순위구조를 갖는 5개의 인터럽트 소스(8032와 8052는 6개) ⑪ 발진회로 및 클록회로가 칩에 내장 • 1~12MHz(내부에서 12분주), 제조회사 모델에 따라 32MHz까지 사용 가능 ⑫ 칩 내에 EEPROM이 내장(아트멜사의 AT89S 시리즈). ⑬ SPI 직렬 인터페이스와 watch dog timer가 내장(아트멜사의 AT89S 시리즈). ⑭ 파워 콘트롤 모드(Idle과 power-down 모드) 제공 Slide 4 (of 21)
8051 Family Slide 5 (of 21)
8051의 핀 구조 및 기능 PDIP형 PLCC형 Slide 6 (of 21)
포트 0(P0) (핀번호 : 32~39) • 기본적인 기능으로 8비트 양방향성 입/출력 포트로 사용 • P0 포트의 모든 핀은 오픈 드레인처럼 구성되어 있기 때문에 입출력 포트로 사용할 경우에는 반드시 풀업(pull-up) 저항을 연결 • 8개의 LS-TTL을 구동 가능(fan-out : LS-TTL 8개). • 8751(EPROM)을 사용할 경우에는 프로그램 write 시 데이터 버스(D0∼D7)로 사용 • 2차 기능으로 외부 메모리(ROM, RAM)를 액세스하는 경우 메모리의 하위 어드레스(A0-A7)와 데이터 버스로 사용 Slide 7 (of 21)
포트 1(P1) (핀번호 : 1~8) • 기본적인 기능으로 8비트 양방향성 입/출력 포트로 사용되며, 내부에서 풀업되어 있음 • 8개의 LS-TTL을 구동 가능(fan-out : LS-TTL 8개). • 8751(EPROM)을 사용할 경우에는 프로그램 write 시 하위 어드레스(A0~A7)로 사용 • 포트 2(P2) (핀번호 : 21~28) • 기본적인 기능으로 8비트 양방향성 입/출력 포트로 사용되며, 내부에서 풀업되어 있음 • 8개의 LS-TTL을 구동 가능(fan-out : LS-TTL 8개). • 외부 메모리(ROM, RAM) 확장 시 상위 어드레스(A8~A15)로 사용 • 8751(EPROM)을 사용할 경우에는 프로그램 write 시 상위 어드레스(A8~A15)로 사용 Slide 8 (of 21)
포트 3(P3) (핀번호 : 10~17) • 기본적인 기능으로 8비트 양방향성 입/출력 포트로 사용되며, 내부에서 풀업되어 있음 • 4개의 LS-TTL을 구동 가능(fan-out : LS-TTL 8개). • 2차 기능으로 타이머/카운터, 직렬포트, read, write 제어기능을 포트설정에 따라 자동으로 이루어짐 Slide 9 (of 21)
시스템 리셋(RST) (핀번호 : 9) • 시스템 리셋은 모든 동작 조건에 우선하며, RST 핀을 적어도 2 기계사이클(24 클록 시간) 동안 high 상태로 함으로써 이루어진다 리셋 후 내부 레지스터 값 Slide 10 (of 21)
power on 리셋회로 7414를 이용한 회로 TL7705 reset IC를 이용한 회로 Slide 11 (of 21)
클록 오실레이터(XTAL 2, XTAL 1) (핀번호 : 18, 19) 클록 오실레이터 연결방법 외부 클록신호를 연결하는 방법 Slide 12 (of 21)
(핀번호 : 29) ROM에 저장되어 있는 데이터를 읽을 때 사용된다. 데이터 메모리(RAM)에서 데이터를 읽을 때에는 동작하지 않는다. • (핀번호 : 30) 하위 어드레스(A0~A7)를 외부의 래치소자에 래치시키기 위해 제공되는 신호이다. • (핀번호 : 31) 내부 ROM이 있는 형태의 CPU(87C51, 89C51)에서 내부 ROM을 사용할 경우에는 high(Vcc)에 연결하고, 내부 ROM이 없는 형태의 CPU(80C31, 80C32)이거나 내부에 ROM이 있어도 사용하지 않는 경우에는 low(접지, ground, GND)에 연결한다. • Vss(핀번호 : 20), Vcc (핀번호 : 40) 직류전원을 연결하는 단자이며, 공급 전원 Vcc=5V, 전원 접지 Vss=GND=0V를 연결한다. Slide 13 (of 21)
8051 메모리 구조 프로그램 메모리 데이터 메모리 내부 RAM 및 SFR Slide 14 (of 21)
특수기능 레지스터 영역(SFR:Special Function Register) • 범용 레지스터의 기능과 각종 칩 내장 장치들을 위한 기능을 수행 Slide 15 (of 21)
특수 기능 레지스터 영역에 존재하는 레지스터들의 기호와 기능 Slide 16 (of 21)
이 경우 1000H 번지 이상을 읽으면 자동적으로 외부 ROM을 액세스 프로그램 메모리(ROM) 내부 ROM의 사용 여부는 를 사용하여 선택. 내부 ROM 사용 내부 ROM 사용하지 않음 프로그램 메모리 데이터 메모리 Slide 17 (of 21)
외부 프로그램 메모리 인터페이스 • ALE는 외부메모리에 어드레스를 래치하기 위해 사용 • 은 외부 프로그램 메모리를 선택함을 나타낸다. Slide 18 (of 21)
256 번지 이하의 주소를 사용할 경우 외부 데이터 메모리 • 내부 RAM과는 별도로 최대 64K Byte까지 사용 가능 외부 확장 데이터 메모리 인터페이스 Slide 19 (of 21)
MCS-51 기본 설계 Flash ROM (89C5x) Type의 최소 디자인 회로상의 를 VCC로 연결하여 내부 프로그램 메모리를 사용. 89C51의 내부 프로그램 메모리는 4kbyte인데 그 이상이 되면 당연히 으로 외부 프로그램 메모리를 액세스한다. Slide 20 (of 21)
ROM less(80C3x) type 의 최소 디자인 Slide 21 (of 21)