1 주차 2 차시마이크로프로세서와마이크로컨트롤러발달과정 학습목표 1. 마이크로프로세서발달과정과종류를설명할수있다. 2. 인텔 8051 계열과아트멜 (Atmel) 의특성을설명할수있다. 학습내용 1 : 마이크로프로세서발달과정 1. 마이크로프로세서종류 1 인텔 ( intel) 80 계열 2 모토롤라 (motorola) 68 계열 2. 인텔 80 계열 1 최초 1971 년개발한 4 비트마이크로프로세서인 4004 2 8 비트마이크로프로세서 8080 부터대중적사용 3 8080 è CP/M 운영체제의등장과함께 PC 용 CPU 로매우널리사용 3. 자이로그 (zilog) 8080 을개량하여만든 8 비트 Z8, Z88C00, Z89 계열 4. 모토롤라 680 계열 1 1974 년에는모토롤라에서 8 비트 mc68xx 을개발하여이후향상된 68HC11, 68HC16, 68332 등으로발전 2 MC6801 개발에이어 6805, 68HC11, 68HC16, 68332 등으로발전 5. Mos 테크놀로지 널리사용되는 8 비트 6502 를개발 6. 삼성전자발달과정 1 4 비트마이크로컨트롤러 KS51, KS56, KS57 계열을개발을시작으로 1991 년자이로그 super9 코어를도입 KS88 계열개발 2 1995 년 16 비트 KS16 계열과 32 비트 KS32 계열을개발 - 1 -
7. 80 과 68 계열발달과정 학습내용 2 : 마이크로프로세서의종류 1. 계열별마이크로컨트롤러 1 8비트 - 인텔의 8051 계열 - 마이크로칩 (Microchip) 의 PIC 계열, - 아트멜 (Atmel) 의 AVR 계열, - 모토롤라의 68k 계열, - 자이로그 (Zilog) 의 Z88 계열 2 32 비트 : 인텔 80960, 모토롤라 68332, ARM 계열, 프리스케일 ColdFire, MIPS 2. 인텔의 8051 계열 1 마이크로컨트롤러초창기에 8비트시장에서큰인기를누린인텔이 8051을이용한마이크로컨트롤러를직접생산 2 현재는아트멜, NEC, 필립스 ( 현 NXP) 등의주요업체가호환프로세서를생산 3 8비트마이크로컨트롤러의대표격인 8051 코어를이용한제품은전자제품등에서아직도많이사용 4 8051 구조 - 내부데이터 RAM 128바이트 - 내장특수기능레지스터 128바이트 - 내부프로그램메모리 4K 바이트 - 외부확장프로그램메모리 60K 바이트 - 외부프로그램메모리 4K 바이트 - 2 -
3. 마이크로칩 (Microchip) 의 PIC 계열 1 RISC 방식의 8비트마이크로컨트롤러 2 속도, 내부메모리용량, 내장디바이스특성에따라 PIC12, PIC14, PIC16, PIC17, PIC18 계열이있음 3 동작전원범위 (2.0V~ 6.0V) 가넓고, 소비전류는수 ma 이하며, 파워 on Reset과원칩타이머, ROM 등을내장하고있어소형제품을만드는데적합 4. 아트멜 (Atmel) 의 AVR 계열 1 ATiny, AT90S, ATmega 계열이있음 2 동작전원범위 (1.8V~5.5V) 가넓고, 프로그램코드를저장할플래시메모리와데이터를저장할 EEPROM, SRAM 등다양한내부메모리를제공 3 모든계열이 ROM writer와같은별도의장비없이 PC에서 AVR의내부플래시메모리로프로그램을저장하는 ISP(In-System Programming) 기능을갖추고있음 5. 동작속도비교 1 PIC : 5Mips(20MHz를내부적으로 1/4 분주 ) 2 8051 : 2.5~3Mips(20M 내부적으로 1/7~8 분주 ) 3 AVR이 8Mips(8MHz를내부분주않음 ) 4 AVR이빠르다고볼수있음 6. 명령어개수비교 1 PIC : 약 35개, 2 8051 : 약 111개, 3 AVR : 약 120개 4 PIC는명령어가적어서배우기편하지만프로그램작성시어려움이있음 7. 가격비교 1 PIC, 8051 : OTP(One-Time Programmable) 타입이존재한다. IOTP : 1 회만쓰기가가능한타입 2 AVR : OTP 타입은없고플래시메모리만제공되므로단가가높은편이다. 8. 데이터메모리 (RAM) 비교 1 PIC : 128~256바이트정도 2 8051 : 128+ 외부 RAM( 최대 64K바이트 ) 3 AVR : 512+ 외부 RAM( 최대 64K바이트 ) 4 데이터메모리는 AVR이가장크다. - 3 -
9. 프로그램메모리 (ROM) 비교 1 PIC, 8051 : 초기에 ROM, EPROM 타입만제공되었으나요즘에는플래시타입모델도출시되고있음 2 AVR : 모든계열에서플래시타입을제공하는특징이있음, 가격상승의요인 10. 프로그래밍방식비교 1 PIC, 8051 : 일부모델은 ROM 라이터와자외선이레이저 (UV erasure) 가필요하지만플래시타입은 ISP 로편리하게 프로그래밍할수있음 2 AVR : 모든계열을 ISP 방식으로프로그래밍할수있다는장점이있음 11. 개발언어 1 8051 : 어셈블리어와 C 언어모두좋지만 C 언어는느리다. 2 PIC : 어셈블리어가좋고, C 언어는하드웨어구조상문제점이많고생성하는코드의효율도좋지않음 3 AVR : 어셈블리어와 C 언어모두좋으며, C 언어의경우속도차가있지만무시해도좋을정도다. 4 8051이나 PIC는 C 컴파일러가고가지만일부기능을제한하여무료로제공 5 AVR은상용에뒤지지않는무료버전인 AVR-GCC가있음 6 8비트중에서 gcc가포팅된 AVR이유일하다. 7 최근에 8051은무료로제공하는 SDCC도있음 12. 정리 1 PIC : 부품가격이매우싸고심플하지만콘트롤러의성격이강함. 양산용으로적합 2 8051 : avr과 pic의장단점의중간정도로무난하다. 플래쉬타입이용시업그레이드가능 3 AVR : 기존의마이크로프로세서에 RAM + ROM을부착한형태로교육용으로많이이용, 부품가격이비싸고업그레이드가비교적용이하여계측기나고급기종에사용 13. ARM 코어 1 임베디드시스템에서저전력, 저발열, 고성능의이점이있어많은마이크로컨트롤러제조업체로부터주목을받기충분했음 2 이후여러마이크로컨트롤러제조업체가 ARM 코어를선택함에따라, ARM 7을필두로 ARM 9, ARM 11 등의 ARM 코어는관련업계의폭넓은지지를받았음 3 현재 ARM 코어는 PDA나 PMP, 게임기등의저전력을요구하는소형기기에사용되며네트워크장비인 IP 공유기나라우터등에서도사용된다. - 4 -
학습내용 3 : 인텔및아트멜의 8051 계열마이크로컨트롤러 1. 인텔 8051 마이크로컨트롤러 1 MCS-51 계열 : 8051 기본구조를중심으로일부변형된 CPU 를통칭 2 하버드구조, CISC 머신 (machine) (1) 8051 마이크로컨트롤러 1 4K바이트프로그램메모리 (ROM) 와 128바이트데이터메모리 (RAM) 를내장 2 16비트타이머 2개 3 64K바이트외부프로그램메모리공간과 64K바이트외부데이터메모리공간 4 내장된프로그램메모리는 MROM(Mask ROM) (2) 인텔의 MCS-51 계열주요모델의특징 WDT (Watchdog Timer) : 32 비트분주기를이용하여카운트 시스템 RC 오실레이터로부터클럭을제공받는다. - 5 -
2. 아트멜 (Atmel) 의 8051 계열마이크로컨트롤러 1 인텔의오리지널모델에새로운 I/O 기능을추가 2 처리속도를높여성능을향상시킨다양한 MCS-51 호환기종등장 3 플래시메모리에강한회사의특성을살려내부프로그램메모리를플래시메모리로사용한모델을출시 4 사용자편의성을높이거나패키지의핀수를 20개로소형화하는등다양한모델을출시했다. (1) 아트멜의 MCS-51 계열주요모델의특성 PWM(Pulse Width Modulation) : 펄스폭변조 (2) 필립스 (Philips) 초저가형, 저전압형, OTP 형, 플래시메모리형등다양한모델의제품군을갖추고있다. (3) 달라스 (Dallas) 배터리백업기능이나 RTC 기능이내장된모델을출시 - 6 -
학습정리 1. PIC : 부품가격이매우싸고심플하지만콘트롤러의성격이강함. 양산용으로적합 2. 8051 : avr 과 pic 의장단점의중간정도로무난하다. 플래쉬타입이용시업그레이드가능 3. AVR : 기존의마이크로프로세서에 RAM + ROM 을부착한형태로교육용으로많이이용, 부품가격이비싸고 업그레이드가비교적용이하여계측기나고급기종에사용 - 7 -