Mikroprocesor 8051 měl v roce 2000 za sebou již 20 let své existence.
Přestože jde tedy o procesor velmi starý, je u návrhářů elektronických zařízení
stále oblíben, stejně tak je i velmi často používán ve výuce na technických
středních i vysokých školách. Mikroprocesor doznal do dnešní doby velmi mnoho
variant s vylepšeními a doplňujícími periferiemi oproti jeho původní verzi.
Každý výrobce dnes nabízí několik různých variant procesoru, většina z nich má
ale ve svém výrobním portfoliu i původní typ 8051. Podrobnosti o vyráběných
variantách mikroprocesoru najdete na stránce výrobců.
Mikroprocesor 8051
je 8-bitový jednočipový mikroprocesor s harwardskou strukturou, u které je
oddělena programová a datová paměť. Vnitřní struktura mikroprocesoru je
zobrazena na obr.1. Procesor je schopen samostané činnosti po připojení vnějšího
piezokeramického rezonátoru (krystalu) na vývody XTAL1 a XTAL2, napájecího
napětí 5V ss na vývod Ucc a připojení nulovacího obvodu na vývod RST. Pokud
nepoužíváme vnější paměť programu, je ještě nutné nastavit vstup EA (neg.) do
log.1. Vyjímku tvoří 20-pinové procesory ATMEL 89C1051,2051,4051, které vstup EA
(neg.) nemají. Toto je tedy minimální konfigurace provozuschopného
mikroprocesoru.
Součásti, které dohromady tvoří mikroprocesor 8051, nám
ukazuje vnitřní blokové schéma (jádro mikroprocesoru 8051) na obr.1.
Obr.1 Vnitřní blokové schéma
mikroprocesoru 8051
V krátkosti si zde uvedeme
vlastnosti a součásti základní (původní) verze mikroprocesoru 8051 (dle obr.1).
Podrobněji se jednotlivým částem věnujeme v samostatných stránkách našeho
povídání. Při našem dalším povídání budeme uvažovat výhradně CMOS verzi
mikroprocesoru, takže správně by mělo být uváděno označení 80C51 namísto
zjednodušujícího 8051 (původní HMOS).
Mikroprocesor tvoří centrální
procesorová jednotka (CPU), jejíž podstatnou částí je aritmeticko-logická
jednotka. Ta umožňuje pracovat s jednotlivými bity paměti, vykonávat instrukce
programu atd. Centrální procesorová jednotka je vnitřní 8-bitovou společnou
sběrnicí (v obr.1 světle zelená plná šipka) propojena s pamětí programu a pamětí
dat. Vnitřní paměť programu o velikosti 4kB může být typu ROM (8051), EPROM
(8751) nebo mikroprocesor nemusí mít žádnou vnitřní pamět programu (8031).
Vnitřní paměť dat je typu RAM o velikosti 128 bytů. Ke společné sběrnici jsou
dále připojeny 4 vstupně/výstupní porty P0 až P3, které umožňují styk
mikroprocesoru s vnějšími periferiemi. Chceme-li s mikroprocesorem používat
větší pamět, než kterou nám poskytuje sám mikroprocesor, nebo chceme používat
mikroprocesor 8031 bez vnitřní paměti programu, můžeme k mikroprocesoru připojit
samostatnou vnější paměť programu a/nebo vnější paměť dat. K tomuto účelu jsou z
mikroprocesoru vyvedeny řídící signály PSEN(paměť
programu) a WR,RD(paměť
dat). Pro snazší styk s periferiemi je mikroprocesor vybaven řadičem
přerušení, který zpracovává 5 zdrojů přerušení - 2 externí (vývod INT0,INT1), od
každého ze dvou čítačů/časovačů a od sériového kanálu. Jednotlivá přerušení mají
definovanou prioritu na každé ze dvou volitelných úrovní priority. Mikroprocesor
obsahuje dva 16-bitové čítače/časovače, s volitelným režimem provozu. Pro snažší
sériovou komunikaci s nadřízeným počítačem nebo spolupracujícími mikroprocesory
je mikroprocesor vybaven duplexním sériovým kanálem.
Protože od doby,
kdy byl mikroprocesor 8051 uveden na trh, uplynula dlouhá doba během které se
objevily požadavky na začlenění nových prvků do původní verze 8051, vzniklo,
vzniká a nejspíše jěště vznikat bude spousta nových variant mikroprocesoru 8051.
A v čem se tyto nové varianty od původní verze liší, o co mohou být doplněny? To
názorně ukazuje následující obrázek.
Obr.2 Prvky rozšiřující vlastnosti
základního jádra mikroprocesoru 8051
