Ответы на вопросы, страница 2

Микроконтроллеры семейства AT89 выпускаются для работы при разных значениях напряжения питания и тактовой частоты, определяемой частотой подключенного к микроконтроллеру кварцевого резонатора. Ток потребления зависит от величины напряжения питания и тактовой частоты. Кроме рабочего режима микроконтроллер может быть переведен в энергосберегающие режимы работы - режим холостого хода (Idle Mode) и режим пониженного энергопотребления (Power Down Mode).

В режиме холостого хода процессор остановлен, периферийные устройства продолжают работать, коды в IRAM сохраняются. Ток потребления уменьшается в 4-5 раз. Перевод в режим холостого хода выполняется по команде в программе, выход из режима - по сигналу сброса или при поступлении любого разрешенного запроса прерывания.

В режиме пониженного энергопотребления остановлен генератор тактового сигнала, коды в IRAM сохраняются. Ток потребления имеет величину 20-100 мкА. Перевод в режим пониженного энергопотребления выполняется по команде в программе, выход из режима - по сигналу сброса.

Микроконтроллеры выпускаются в корпусах разных типов с разным числом выводов, при этом число выводов, используемых для подключения микроконтроллера к схеме устройства, может отличаться от числа выводов корпуса.

Все микроконтроллеры семейства Atmel программируются и перепрограммируются пользователем. Кроме того, фирма Atmel выпускают аналоги микроконтроллеров типов АТ89С51 и АТ89С52, которые программируются по заказу покупателя на предприятии-изготовителе (микроконтроллеры типов AT80F51 и AT80F52 соответственно) или допускают лишь однократное программирование пользователем (микроконтроллеры типов AT87F51 и AT87F52 соответственно).

Новая линия микроконтроллеров Atmel к настоящему времени насчитывает более 20 различных типов, которые объединены в четыре группы:

• Mega AVR (префикс ATmegaXXX);

• Classic AVR (префикс AT90SXXX);

• Tiny AVR (префикс ATtinyXXX)

• AVR для Smart Cards (префикс AT90SCC)

Mega AVR имеют наибольшие объемы памяти, наибольшее количество выводов и наиболее полный набор периферийных узлов.

Группа Classic AVR содержит микроконтроллеры с различным сочетанием периферийных узлов, различными объемами встроенной памяти и различным количеством выводов. Таким образом, разработчик имеет возможность сделать оптимальный выбор и не переплачивать за неиспользуемые узлы.

Микроконтроллеры группы Tiny AVR появились последними. Это дешевые кристаллы, стоимостью порядка 1 доллара США, в маленьких 8-выводных корпусах, способные работать от источника пониженного напряжения и при этом обладающие такими функционально важными периферийными узлами, как, например, АЦП.

Можно назвать следующие отличительные особенности Mega AVR по сравнению с Classic AVR:

• Рекордные размеры встроенной памяти программ и данных;

• 6 цифровых программируемых портов ввода/вывода;

• Практически полный набор периферийных узлов Classic AVR (нет только схемы сброса при понижении питания). Так, например, микроконтроллеры Mega AVR имеют одновременно и 8 аналоговых входов, и возможность подключения внешней SRAM, тогда как кристаллы подсемейства Classic AVR имели ту или другую возможность выборочно, в зависимости от типа;

• Простейший 8-разрядный таймер у Mega AVR имеет более развитые режимы работы, чем у Classic AVR;

• Имеется возможность управления системной тактовой частотой при помощи программируемого предделителя, что позволяет по ходу выполнения программы снижать тактовую частоту и уменьшать тем самым энергопотребление кристалла;

• При помощи внешнего сигнала, подаваемого на вход PEN, можно разрешать/запрещать программирование кристалла по последовательному интерфейсу.

• Важной особенностью Tiny AVR является эффективное использование выводов кристалла. Так, за счет того, что Tiny AVR могут быть запрограммированы на работу без внешнего кварца и без внешнего вывода "Сброс", можно иметь 6 (16) цифровых программируемых входов/выходов при 8 (20)-выводном корпусе.

• Также отличительной особенностью Tiny AVR является возможность понижения напряжения питания у некоторых типов до 1,8 В.

INTEL

Микроконтроллер семейства 8051 имеют следующие аппаратные особенности:

• внутреннее ОЗУ объемом 128 байт;

• четыре двунаправленных побитно настраиваемых восьмиразрядных порта ввода-вывода;

• два 16-разрядных таймера-счетчика;

• встроенный тактовый генератор;

• адресация 64 КБайт памяти программ и 64 Кбайт памяти данных;

• две линии запросов на прерывание от внешних устройств;

• интерфейс для последовательного обмена информацией с другими микроконтроллерами или персональными компьютерами.

Микроконтроллер 8751 снабжен УФ ПЗУ объемом 4 Кбайт. Микроконтроллер выполнен на основе высокоуровневой n-МОП технологии. Через четыре программируемых параллельных порта ввода/вывода и один последовательный порт микроконтроллер взаимодействует с внешними устройствами. Основу структурной схемы образует внутренняя двунаправленная 8-битная шина, которая связывает между собой основные узлы и устройства микроконтроллера: резидентную память программ (RPM), резидентную память данных (RDM), арифметико-логическое устройство (ALU), блок регистров специальных функций, устройство управления (CU) и порты ввода/вывода (P0-P3).

Наряду с созданием сложных и высокоинтегрированных схем, Intel также совершенствует микросхемы, выпуск которых был освоен давно, например, 8-раз-рядные микроконтроллеры или однокристальные ЭВМ из семейства MCS-51 (отечественный аналог KM1816BE51). Эти микросхемы хорошо зарекомендовали себя в недорогих и сравнительно несложных устройствах. Основными направлениями модернизации данных микроконтроллеров являются:

• увеличение внутренней памяти программ до 32К, причем она может быть масочной, однократно программируемой или с ультрафиолетовым стиранием;

• снижение потребляемой мощности путем применения КМОП-технологии и специальных режимов пониженного энергопотребления;

• увеличение тактовой частоты до 20 Мгц;

• модификация режимов работы счетчиков-таймеров и последовательного порта;

• размещение на кристалле дополнительного оборудования.

• Эти микроконтроллеры выпускаются в PLCC, DIP и QFP корпусах и могут работать в следующих температурных диапазонах:

• коммерческий (0°C — +70°C);

• расширенный (-40°C — +85°С):

• для военного использования (-55°C — +125°С).

Все микроконтроллеры из семейства MCS-51 имеют общую систему команд. Наличие дополнительного оборудования влияет только на количество регистров специального назначения.

PHILIPS

Микроконтроллеры изготавливаются по современному CMOS технологическому процессу. Все микроконтроллеры: оснащены памятью данных емкостью 256 байт, с возможностью внешнего расширения до 64 кбайт, объем встроенной памяти (RAM) составляет 8 кбайт, с возможностью внешнего расширения до 64 кбайт.

Микроконтроллеры располагают:

• пятью 8-разрядными портами I\O

• одним 8-разрядным входным портом, объединенным с аналоговыми входами.

• двумя 16-разрядными таймерами/счетчиками событий

• дополнительным 16-разрядным таймером/ счетчиком, связанным с четырьмя регистрами захвата и тремя регистрами сравенния

• 15 источниками прерываний с двумя уровнями приоритета

• 10-разрядным АЦП с восемью мультиплексирующими входами

• двумя PWM с 8-разрядным разрешением

• стандартным полнодуплексным UART , I|O порт последовательной I2C шины с байт-ориентированными функциями ведущего и ведомого

• встроенным сторожевым таймером

• встроенным генератором тактовых сигналов

• Напряжение питания: от 2,7 до 5,5 В

• Диапазон рабочих частот: от 3,5 до 30 МГц

Два программно устанавливаемых режима (IDLE и POWER-DOWN) способствуют энергосбережению. У модели 87С552 встроенный АЦП в режиме IDLE может быть оставлен в рабочем состоянии.

Микроконтроллеры могут работать как арифметические процессоры, поскольку обрабатывают и двоичную и BCD арифметику, обеспечивают манипулирование битами.

ST MICROELECTRONICS

Для всех микроконтроллеров ST, благодаря введению схем входной фильтрации и шумовой режекции, характерна высокая устойчивость к внешним электромагнитным помехам.

Статические микроконтроллеры ST6 предназначены для простых применений, связанных с контролем и обработкой аналоговых сигналов.

Процессорное ядро, построенное на гарвардской архитектуре, содержит:

• регистр- аккумулятор,

• два 8-разрядных регистра косвенной адресации

• два 8-разрядных регистра общего назначения

• аппаратный 6-уровневый стек

Объем памяти программ составляет от 1 до 8 кбайт, емкость ОЗУ – от 64 до 128 байт у микроконтроллера общего назначения и до 320 байт у микроконтроллера со встроенными контроллерами LCD-модулей. Некоторые модели имеют EEPROM данных объемом 64 и 128 байт.

Система команд содержит всего 40 инструкций, требующих для своего выполнения от 2 до 5 машинных циклов. Машинный цикл занимает 1,625 мкс при тактовой частоте 8МГц.

Большинство представителей семейства ST6 имеют встроенный АЦП с разрядностью 8 бит и числом каналов от 4 до 16 и 1 или 2 8-разрядных таймера с программируемым делителем. 8-разрядный таймер реализует функции выходного сравнения, входного захвата, перезапуск от внешнего прерывания, ШИМ.

На кристалле интегрированы схема сброса по включению и понижению напряжения питания, сторожевой таймер и внутренний тактовый генератор частотой 400 кГц, SPI и UART/

Напряжение питания от 3 до 6 В.

Микроконтроллеры семейства ST7. Процессорное ядро содержит:

• регистр-аккумулятор

• два индексных регистра X и Y

• регистр состояния процессора

• счетчик команд, адресующий 64 кбайт памяти

• 16-разрядный указатель стека

Система команд включает в себя 63 инструкции длиной от 1 до 4 байт. Время исполнения 1-байтной команды составляет 250 нс при внутренней тактовой частоте 8 МГц. В систему команд входят битовые операции и операции беззнакового умножения.

Семейство ST7 насчитывает более 50 представителей, ориентированных на выполнение различных задач:

• базовые микроконтроллеры общего назначения с 1 или 2 таймерными модулями, SPI И SCI

• микроконтроллеры, предназначены для обработки аналоговых сигналов, которые добавляют ко всему вышеперечисленному 8-разрядный АЦП с количеством каналов от 6 до 8, со временем преобразования 64 машинных цикла. Ряд моделей содержит встроенное EEPROM данных

• микроконтроллеры с последовательными интерфейсами SPI И SCI, IIC (скорость передачи данных до 400 кбит/с) и CAN (до 1 Мбит/с, USB со скоростью 1,5 Мбит/с)

• специализированные микроконтроллеры

Емкость однократно программируемого или FLASH ПЗУ составляет от 4 до 60 кбайт, емкость ОЗУ- от 256 байт до 2 кбайт. Версии с FLASH ПЗУ имеют возможность внутрисхемного программирования.

Таймерный модуль строится на основе 16-разрядного, так называемого «free-running» таймера (таймер без опции останова/запуска, включающийся после рестарта микроконтроллера, в дальнейшем его состояние можно только считать, а содержимое- только сбросить) с программируемым предделителем. Таймерный модуль может работать в одном из трех режимов: ШИМ, выходное сравнение (2 канала), входной захват (2 канала), формирование на внешнем выводе импульса заданной длины при наступлении внешнего события.

Семейство ST7 не требует применения внешних супервизорных схем, интегрируя на кристалле сторожевой таймер, схему сброса по включению и понижению питания, вспомогательный внутренний тактовый генератор.

Микроконтроллеры работают в диапазоне напряжений питания 3-5 В.

Большинство микроконтроллеров выпускается в пластиковых корпусах с количеством выводов 28/32/42. В зависимости от модели, часть или все линии параллельных портов ввода/вывода могут программироваться как источники внешних прерываний.

FUJITSU

Изготавливаемые по CMOC технологии с топологическими нормами 0,5 мкм недорогие микроконтроллеры идеально соответствуют применениям, для которых необходимы: высокая производительность, обеспечивающая обработку в реальном масштабе времени, малое потребление и невысокая стоимость, но для которых необходим богатый и мощный набор периферийных устройств.

Отличительные особенности:

• последние достижения КМОП-технологии

• масочное ПЗУ и флэш-память

• максимальная внутренняя тактовая частота от внешнего 4 МГц генератора до 24 МГц (42 нс)

• встроенный в кристалл контур ФАПЧ умножает частоту внешнего тактового генератора. Коэффициент умножения ФАПЧ может выбираться с помощью программного обеспечения

• ядро микроконтроллера с напряжением питания 3D обеспечивает низкий уровень электромагнитных помех и незначительное энергопотребление. Внутренний регулятор напряжения поддерживает работу при напряжении питания до 5В.

• Оптимизированный для приложений контроллера набор инструкций

• Данные битового и байтового типов, а также представленные в виде слова и двойного слова:

• 23 режима адресации

• разнообразие указателей

• 4-байтовая очередь команд

• знаковая команда умножения 16 бит х 16 бит

• EI2OS – независимая от ЦП функция автоматического преобразования с 16- канальным сервисом ввода/вывода

• 18-битовый таймер развертки

• сторожевой таймер

• быстрая обработка прерываний

• мощные функции прерывания – 8 программируемых уровней приоритета, свыше 30 возможных аппаратно-реализованных векторов и свыше 200 программно- реализованных векторов

• вычисления повышенной сложности, выполняемые на 32-разрядном аккумуляторе

• поддержка «заплаток» для программы – обход фрагментов кода в масочном ПЗУ через обновления во внешней памяти

• блок встраиваемой поддержки устранения ошибок обеспечивает дистанционное устранение ошибок

• режимы энергосбережения:

• 7 для часов с одним тактовым генератором или 10 для часов с двумя тактовыми генераторами

• режим пониженного энергопотребления, останов, прерывистый режим работы ЦП, аппаратное резервирование

32-разрядные RISK микроконтроллеры CMOS серии FR

Архитектура RISC представляет собой 32- разрядную архитектуру микропроцессорного ядра, которая призвана удовлетворить требования к высокой производительности в сочетании с низкой ценой, выдвигаемые существующими приложениями высокого класса для автомобильного, потребительского и телекоммуникационного сектора.