Intel MCS-48

Intel P8048H.

Intel D8749.

MCS-48 ist die Bezeichnung einer 1976 von Intel vorgestellten Familie von 8-Bit-Mikrocontrollern. Bei einem Mikrocontroller sind im Optimalfall alle Teile eines Computersystems (Prozessor, Programmspeicher, Datenspeicher und Ein-/Ausgabeeinheiten) in einem einzigen Baustein zusammengefasst. Die MCS-48-Baureihe zählt zu den ersten derartigen Systemen. Zu Beginn hatte sie nur drei Mitglieder mit den Bezeichnungen 8048, 8035 und 8748. Beim 8035 befindet sich das Anwendungsprogramm in einem externen Baustein, wohingegen sich beim 8048 und 8748 das Anwendungsprogramm im Baustein selbst befindet – entweder in einem maskenprogrammierten ROM (8048) oder in einem EPROM (8748).^[1]

Im Jahr 1978 wurde als Variante ergänzend die Bausteinreihe UPI-41 (Universal Peripheral Interface) vorgestellt.^[1] Zu Beginn hatte sie nur zwei Mitglieder mit den Bezeichnungen 8041 und 8741. Hier ist der 8-Bit-Datenbus direkt herausgeführt, so dass der Prozessor als Slave-Prozessor verwendet werden kann. Im Vergleich zum 8048 mit 96 Befehlen besitzt der 8041 90 Befehle. Der bekannteste Einsatz dürfte der des 8042 als Tastaturcontroller im 1984 vorgestellten IBM PC AT sein.

Auch in den in den 1980er-Jahren verbreiteten Genius-Computer-Mäusen wurde ein 8048 verwendet, ebenso wie er auch im Sinclair QL als Co-Prozessor Verwendung fand. Unsichtbar sind MCS-48-Bausteine auch heute noch in einer Unzahl von Geräten von der Nachttischuhr, über den Videorekorder bis hin zur Waschmaschine zu finden.

Bereits 1980 wurde mit Einführung des Intel 8051 eine leistungsfähigere Nachfolgefamilie vorgestellt, die unter dem Namen MCS-51 bekannt wurde. Der Erfolg der 8048-Serie in vielen Anwendungsbereichen sorgte aber dafür, dass er auch später noch massiv verwendet wurde und sogar bis heute Verwendung findet.

Struktur

Die MCS-48-Baureihe ist grundsätzlich entsprechend der Harvard-Architektur aufgebaut, wobei zum Programm- und Datenadressraum noch ein eigener Ein-/Ausgabeadressraum hinzukommt. Die Länge der Programmadresse beträgt 12 Bit, womit 4 KByte adressiert werden können. Diese sind als zwei unabhängige 2-KByte-Programmbänke organisiert. Da Bank 2 immer extern liegt (Ausnahme 8050), kann durch Benutzung von Ausgabeleitungen zusätzlicher Programmspeicher adressiert werden.

Der interne Datenspeicher (64–256 Bytes) kann extern durch weitere 256 Bytes erweitert werden. Die Speicherzellen sind statisch ausgeführt, sie können über eine Standby-Versorgungsleitung auch im abgeschalteten Zustand mit Strom versorgt werden und so die Daten erhalten.

Eine Erweiterung der Ein-/Ausgabeleitungen erfolgt im einfachsten Fall über den Portextender-Baustein 8243, der vier 4-Bit-Ports zur Verfügung stellt. Dabei wird der 8243 mit speziell dafür vorgesehenen Befehlen in das Gesamtsystem eingebunden. Außerdem können Standard MCS-80/85 I/O-Bausteine im Datenadressraum betrieben werden.

Bei der Entwicklung wurde besonders auf einen Befehlssatz geachtet, der leistungsfähige Bitbefehle bietet, andererseits aber auch so kompakt wie möglich ist. Die meisten Befehle sind nur 1 Byte lang mit implizitem Operanden, einige wenige haben einen Operanden in einem zweiten Byte codiert. Dadurch ergeben sich sehr kurze Programme, die auf die vorgegebene Speichergröße abgestimmt sind.

Gemeinsamkeiten aller MCS-48-Bausteine:

• 8-Bit-Prozessorkern
• min. 64 Bytes internes RAM
• optional externes RAM und ROM
• Intervallzeitgeber
• 2 Interrupt-Quellen

Varianten

MCS-48-Varianten
Typ	ROM intern	RAM intern	Bemerkung
8021	1024	64	maskenprogrammierte Low-Cost-CPU: keine Interrupts, kein externer Programmspeicher, abgespeckter 8048-Befehlssatz, nur 28 Anschlüsse[2]
8022	2048	64	maskenprogrammierte Low-Cost-CPU: A/D-Wandler, Spannungskomparator-Eingänge, kein externer Programmspeicher, abgespeckter 8048-Befehlssatz[3]
8035	–	64	ROM-lose Version des 8048, Programm in externem Baustein[4]
8039	–	128	ROM-lose Version des 8049, Programm in externem Baustein[5]
8040	–	256	ROM-lose Version des 8050, Programm in externem Baustein[6]
8048	1024	64	erster Mikrocontroller von Intel, begründete die MCS-48-Familie[4]
8049	2048	128	Weiterentwicklung des 8048 mit größerem Daten- und Programmspeicher[5]
8050	4096	256	Weiterentwicklung des 8049 mit größerem Daten- und Programmspeicher[6]
8648	1024	64	einmalig programmierbarer 8048, Factory OTP
8748	1024	64	reprogrammierbarer 8048, EPROM statt ROM[4]
8749	2048	128	reprogrammierbarer 8049, EPROM statt ROM[6]
87P50	–	256	Piggyback(Huckepack)-Version, bei der im Chipgehäuse ein Sockel für ein 2716-EPROM (2 KB) vorhanden ist

UPI-41-Varianten
Typ	ROM intern	RAM intern	Bemerkung
8041	1024	64	vom 8048 abgeleiteter Slave-Prozessor mit asynchronem Datenregister zur Kommunikation mit einem Master-Prozessor (bspw. 8048/49/50)[7]
8042	2048	128	vom 8049 abgeleiteter Slave-Prozessor mit asynchronem Datenregister zur Kommunikation mit einem Master-Prozessor (bspw. 8048/49/50)[8]
8641	1024	64	einmalig programmierbarer 8041, Factory OTP[7]
8741	1024	64	reprogrammierbarer 8041, EPROM statt ROM[9]
8742	2048	128	reprogrammierbarer 8042, EPROM statt ROM[10]
8271			Programmierbarer Floppy-Disk-Steuerbaustein (festprogrammierter Schnittstellenbaustein auf Basis 8041)
8273			Programmierbarer HDLC/SDLC-Steuerbaustein (festprogrammierter Schnittstellenbaustein auf Basis 8041)
8278			Programmierbarer Tastatur-Schnittstellenbaustein (festprogrammierter Schnittstellenbaustein auf Basis 8041)
8292			IEC-Steuerbaustein (festprogrammierter Schnittstellenbaustein auf Basis 8041)
8294			Datenverschlüsselungs-Baustein (festprogrammierter Schnittstellenbaustein auf Basis 8041)
8295			Steuerbaustein für Punktmatrix-Drucker (festprogrammierter Schnittstellenbaustein auf Basis 8041)

Bekannte Geräte mit MCS-48-Bausteinen

• Philips G7000 Videospiel, als Hauptprozessor
• Sinclair QL Computer, als Coprozessor für Peripherie
• IMSAI 8048 Controll Computer
• Nintendo Donkey Kong Spielautomat (8035-Clone MB884 als Sound-CPU)
• Kosmos CP1 Lerncomputer
• Entex Adventure Vision Spielkonsole (1982) ähnlich Vectrex, aber mit roten LEDs
• Motorsteuergerät Digijet VW-Bus T3 (2.1 Liter Einspritzmotor Kennbuchstabe: DJ)
• Roland CR-78 Drumcomputer (1978), arbeitet mit einem 8048
• Korg Poly-61 Synthesizer (1982), arbeitet mit zwei 8049
• Korg Poly-6 Synthesizer (1981), arbeitet mit einem 8048 zur Parametersteuerung und einem 8049 als Keyboard-Controller

Literatur

MCS-48

• J. Koch (Bearb.): Die Mikrocomputer-Familie MCS-48, Eigenschaften und Anwendungen, Philips / Valvo, 1980, ISBN 3-87095-253-9.
• J. Koch (Bearb.): Die Mikrocomputer-Familie MCS-48, Befehlsvorrat, Philips / Valvo, 1979, ISBN 3-8709-250-4 (formal falsche ISBN).
• Horst Pelka: Der Ein-Chip-Mikrocomputer, Franzis-Verlag, München 1981, 141 S., ISBN 3-7723-6831-X.
• Mikrocomputer SAB 8048/8049 Befehlsliste, hrsg. von der Siemens AG, Bereich Bauelemente, Balanstraße 73, 8000 München 80 (Bestell-Nr. B/2516).
• Helmut Steffen: Steuern/Prozeßdatenverarbeitung im Technikunterricht, Funktionsmodelle mit dem INTEL-Einchip-Computer 8048, Ferd. Dümmler Verlag, Bonn 1995, 103 S., ISBN 3-427-53411-1.

• MCS-48™ Single Component Microcomputer, Applications Seminar Notebook, 1978, Intel Corporation.
• MCS-48™ MICROCOMPUTER USER'S MANUAL, 1978, Intel Corporation.
• Lionel Smith, Cecil Moore: Serial I/O and Math Utilities for the 8049 Microcomputer, Application Note AP-49, January 1979, Intel Corporation.
• A High-Speed Emulator for Intel MCS-48™ Microcomputers, Application Note AP-55A, August 1979, Intel Corporation.
• Phil Dahm, Stuart Rosenberg: Intel MCS-48™ and UPI-41A™ Microcontrollers, Reliability Report RR-25, December 1979, Intel Corporation.
• Microcontroller Handbook, Intel 1984, Order number 210918-002.
• 8-Bit Embedded Controllers, Intel 1991, Order number 270645-003.

UPI-41

• UPI-41A User's Manual, Intel 1980, Order number 9800504-02 Rev. B.
• Microprocessor Peripherals UPI-41A/41AH/42/42AH User's Manual, Oktober 1993, Order number 231318-006, Intel Corporation.
• Johan Beaston, Jim Kahn: An 8741A/8041A Digital Cassette Controller, Application Note AP-90, May 1980, Intel Corporation.

Einzelnachweise

1. ↑ ^{a b} Intel's CPU family trees
2. ↑ 8021 Single-Component 8-Bit Microcontroller (Ansicht bei Google Docs).
3. ↑ 8022 Single-Component 8-Bit Microcontroller With On Chip A/D Converter (Ansicht bei Google Docs).
4. ↑ ^{a b c} 8048/8748/8035 Single-Component 8-Bit Microcontroller (Ansicht bei Google Docs).
5. ↑ ^{a b} New High Performance 8049/8039/8039-6 Single-Component 8-Bit Microcontroller (Ansicht bei Google Docs).
6. ↑ ^{a b c} P8748H/P8749H/8048AH/8035AHL/8049AH/8039AHL/8050AH/8040AHL HMOS Single-Component 8-Bit Microcontroller (Ansicht bei Google Docs).
7. ↑ ^{a b} 8041AH/8041AH-2/8641A/8741A Universal Peripheral Interface 8-Bit Microcontroller (Ansicht bei Google Docs).
8. ↑ UPI-41AH/42AH Universal Peripheral Interface 8-Bit Slave Microcontroller (Ansicht bei Google Docs).
9. ↑ 8741A UNIVERSAL PERIPHERAL INTERFACE 8-BIT MICROCOMPUTER, Oktober 1989, Order number 290241-001, Intel Corporation (Ansicht bei Google Docs).
10. ↑ 8742 UNIVERSAL PERIPHERAL INTERFACE 8-BIT SLAVE MICROCONTROLLER, November 1991, Order number 290256-001, Intel Corporation (Ansicht bei Google Docs).

Weblinks

 Commons: MCS-48 – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

• Microcontroller NEC 8741 (Bild des Silicium-Chips)
• Grokking the MCS-48 System

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