Ege Üniversitesi Mikroişlemciler ve Mikrodenetleyiciler Ders Notu

Mikroişlemci (microprocessor) icat edileli kısa bir süre olmasına rağmen modern hayatın bir parçası haline gelmiştir. Günlük yaşamda otomobilde, televizyonda, telefonda, kapı otomatiğinde, asansörde, trafik ışıklarında, hesap makinesinde, müzik aletlerinde, daktilolarda, oyuncaklarda, cep telefonlarında ve benzeri birçok cihazda farkında olmadan mikroişlemcileri kullanmaktayız. Mikroişlemciler daha önce hayal edemeyeceğimiz hızla mektuplarımızı dünyanın her noktasına ulaştırmakta, hiç bir kimse ile karşılaştırılamayacak kadar kısa sürede karmaşık sayısal işlemleri yapabilmektedir.

Mikroişlemcinin Gelişimi İlk mikroişlemci 1971 yılında 4004 adıyla Intel firması tarafından üretilmiştir. 4004 çok güçlü bir işlemci değildi, bir adımda sadece 4 bitlik verileri işleyebiliyordu, buna rağmen birçok kişi için heyecan vericiydi çünkü tüm birimler tek bir tümdevre içinde toplanmıştı. Benzer teknolojiyi kullanarak Intel 1974 yılında 8 bitlik 8080 mikroişlemcisini üretti.

Gerçek anlamda bilgisayarın boyutunu küçülten mikroişlemci, 8088 ise 1979 yılında üretildi ve 1982 yılında IBM firması bu işlemciyi kullanarak ilk kişisel bilgisayarı (PC) pazara sundu. İlerleyen yıllarda kişisel bilgisayar pazarına yönelik 80286, 80386, 80486, Pentium, Pentium II, Pentium III ve Pentium 4 işlemcileri Intel tarafından pazara sunuldu.

IBM firmasının bilgisayar mimarisini kullanan birçok firma bu işlemciler ile daha ucuz kişisel bilgisayarlar ürettiler. 8088’den başlayarak Pentium 4’e kadar tüm işlemciler geriye doğru tüm işlevleri gerçekleştirebilmektedir. 8088’de çalışmak üzere yazılmış bir program aynı zamanda Pentium 4’te de çalışmaktadır.

Intel firması dışında Motorola 6800, RCA 1801, MOS Technology 6502 ve Zilog Z80 mikroişlemcilerini ürettiler. İlk yıllarda endüstride ve bilgisayarda aynı mikroişlemciler kullanıldı. Daha sonraki yıllarda bilgisayarın daha hızlı ve daha çok işlem yapan işlemcilere gereksinim duyması, endüstrinin ise yavaş fakat içerisinde sıkça kullanılan yardımcı birimleri içeren mikroişlemciler istemesi nedeniyle endütrinin gereksinimi için mikrodenetleyici (microcontroller) üretildi.

İlk mikrodenetleyici Intel şirketi tarafından 1976 yılında 8748 olarak piyasaya sürüldü ve bu seride üretilen ve dünyada mikrodenetleyicilere standart oluşturan bu aileye MCS-48 adı verildi. Mikrodenetleyici içerisinde mikroişlemciye ek olarak 1Kbayt EPROM bellek, 64 Bayt RAM, 27 I/O bacağı ve 8 bit zamanlayıcı yer almaktaydı.

Bu işlemcileri elde etmek için yaklaşık 17,000 transistor kullanılmıştır. Bu aile kontrol uygulamalarının değişmez elemanı oldu ve birçok sistemin daha basit ve akıllı şekilde tasarlanmasını olanaklı kıldı. Özellikle otomatik çamaşır makineleri, trafik ışıkları, otomobil ateşleme sistemleri gibi endüstriyel cihazlarda yoğun olarak kullanıldı.

Mikrodenetleyiciler

Endüstride mikroişlemci ile basit bir makinenin çalışmasını denetlemek için zamanlayıcı, sayıcı, kesme kontrol devresi, giriş/çıkış portları ve seri iletişim arabirim devresi gibi birkaç yardımcı devre kullanılması gerekir. Bu durum kontrol kartını karmaşık hale getirdiğinden tasarımcı mikroişlemci kullanmak istememiştir.

Tasarımcıya kolaylık sağlamak amacıyla bahsedilen yardımcı devreler MİB ile tek bir tümdevre içerisinde toplanmış ve yeni oluşan işlemciye mikrodenetleyici adı verilmiştir.

Genel denetim işlemlerinde ihtiyacı karşılayacak şekilde program belleği ve veri belleği tümdevreye eklenerek adres ve veri yolu için kullanılan giriş/çıkış hatlarının serbest giriş/çıkış hattı olarak kullanılması sağlanmıştır. Şekil– 1.5’te mikrodenetleyicinin iç blok şeması verilmiştir. İlerleyen yıllarda mikrodenetleyici içerisine ADC, DAC ve gerilim karşılaştırıcıları eklenmiştir.

Günümüzde birçok firma kendi uzmanlık alanına göre yeni birimler eklemişlerdir. Örneğin veri iletimi alanında çalışan firma temel mikrodenetleyici çekirdeğinin üzerine FİFO bellek ve ikinci bir seri veri iletimi yapan arabirim eklemiştir.

MİKROİŞLEMCİLER

Mikroişlemcinin Gelişimi, Mikrobilgisayarlar, Merkezi İşlem Birimi, Yarı İletken bellekler, Adres, Veri ve Denetim Yolları

Giriş/Çıkış Aygıtları, Veri Saklama Aygıtları, İnsan İle İletişimi Sağlayan Cihazlar, Denetim Ve Monitör Cihazları

Yazılım, Bilgisayarın İşleyişi

MCS-51 AİLESİ MİKRODENETLEYİCİLER

MCS–51 Ailesi Mikrodenetleyiciler, 8051’in Yapısı, Denetim Hatları, PSEN, ALE, EA (EXTERNAL ACESS), RESET

Osilatör Girişleri, Gerilim Bağlantıları, Giriş Çıkış Hatları, Bellek Yapısı, İç RAM Belleğin Kullanımı

Alt 128 Bayt, Üst 128 Bayt, Özel İşlev Yazaçları, Akümülatör, B Yazacı, Durum Yazacı, Port Yazaçları

Veri Gösterici, Yığın İşaretleyici, Zamanlayıcı Yazaçları, Seri Port Yazaçları, Kesme Yazaçları, Güç Denetim Yazacı

Program Belleği, Dış Bellek Kullanımı, Dış Program Belleği, Dış Veri Belleği

MCS–51 KOMUTLARI

Adresleme Kipleri, Doğrudan Adresleme, İvedi Adresleme, Yazaç Adresleme, Bağıl Adresleme, Dolaylı Adresleme

Sıralı Adresleme, Mutlak Adresleme, Uzun Adresleme, 8051 Komutları, Veri Aktarma Komutları , İç Veri Belleğinde Veri Aktaran Komutlar

Dış Veri Belleğinde Veri Aktaran Komutlar, Program Belleğinden Veri Okuyan Komutlar, Aritmetik İşlem Komutları

Mantık İşlem Buyrukları, Boolean İşlem Yapan Komutlar, Bağlanma Komutları, Koşullu Dallanma Komutları, Alt Programlar

Yığının Yapısı Ve Kullanımı

ASSEMBLY PROGRAMLAMA

Assembly İşlemi, Birinci Aşama Onayı, İkinci Aşama Onayı, Assembly Dilinde Proram Düzeni, Assembler Yönergeleri

Durum Denetimi Yapan Assembler Yönergeleri, Örnek Kaynak Program Sayfası, Örnek Programlar

8051 ZAMANLAYICILARI

Zamanlayıcı Yazaçları, Zamanlayıcı Mod Seçme Yazacı, Zamanlayıcı Denetim Yazacı, Zamanlayıcı Çalışma Kipleri

13 Bit Zamanlayıcı Çalışma Kipi, 16 Bit Zamanlayıcı Kipi, 8 Bit Yeniden Yüklemeli Kip, Ayrık Zamanlayıcı Kipi

Saatleme Kaynakları, Zaman Dilimi, Olay Sayma, Zamanlayıcıların Kullanımı, 8052 ve Zamanlayıcı 2, Zamanlayıcı 2

Yeniden Yüklemeli Kip, Yakalama Kipi, Baud Rate Üreteci Olarak Kullanılması, AT89S52’nin Artıları, At89c52’nin Kesme Kaynakları

Aylak Ve Kısık Güçte Çalışma, Aylak Çalışma Kipi, Kısık Güçte Çalışma Kipi

SERİ PORT

Asenkron Seri Veri İletimi, Seri Port Çalışma Modları, 8 Bit Kayar Yazaç Kipi, Değişken Hızlı 8 Bit UART

Sabit Hızlı 9-Bit UART, Değişken Hızlı 9-Bit UART, Yazaçların Ayarlanması, Seri Port İletişim Hızının Belirlenmesi

Baud Rate Saati Olarak T1’in Kullanılması

8051 KESMELERİ

8051’in Kesme Yapısı Dış Kesme Girişlerinin Denetimi, Kesme Altprogramı

PIC16X8X MİCRODENETLEYİCİLER

PIC16X8X’İN YAPISI, Saat Devresi, Komut işleme sırası, Bellek Yapısı, Program Belleğinin İşleyişi, Veri Belleğinin İşleyişi

Durum Yazacı, PortA, PortB, TrisA,TrisB, PIC16F84’ün Zamanlayıcıları, Option Yazacı, PIC16XXX Kesme Yapısı, INCON Yazacı

Portların Kullanımı 8051 KOMUT KÜMESİ, PIC16X8X KOMUTLARI

Kaynak: http://sorubank.ege.edu.tr/%7Emengin/ Hazırlayan: Yard. Doç. Dr. MUSTAFA ENGİN – Emeği geçen hazırlayan kişilere teşekkürler

yukarıda özetler verildi;