5.Дополнительные устройства в расширенных вариантах микроконтроллера.

В процессе совершенствования появились усовершенствованные модели микроконтроллеров семейства MCS-51, оснащенные дополнительными периферийными устройствами.

5.0.1.Расширения микропроцессоров семейства MCS-51/52.

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.

5.0.2.8052.

Всостав этого семейства входят микро-ЭВМ 80С52, 80С54, 80С58 с масочно программируемым ПЗУ версии 87С52, 87С54 и 87С58 с ПЗУ, стираемым УФ облучением, а также микро-ЭВМ 80С32, не имеющая внутреннего ПЗУ. Между собой они различаются также корпусами, рабочими интервалами температур, предельно допустимой тактовой частотой и рядом других параметров, отражаемыми в буквенно-цифровой информации после обозначения типа микро-ЭВМ. Эту информацию можно получить из фирменных руководств Intel, AMD и других производителей микро-ЭВМ рассматриваемого семейства.

Вотличие от 8051 микро-ЭВМ семейства 8052 имеют:

•встроенное ПЗУ объемом 8 (80С52), 16 (80С54) и 32 Кбайт (80С58);

•встроенное ОЗУ объемом 256 байт;

•дополнительные специальные функциональные регистры;

•таймер/счетчик 2 (далее для краткости — Т/С2), способный работать в режимах защелки, тай мера/счетчика, допускающего счет как на увеличение, так и на уменьшение, и генератора скорости передачи в бодах;

•программируемый последовательный интерфейс с детектированием ошибок передачи и автоматическим распознаванием адреса;

•шесть источников прерываний;

•расширенный режим снижения потребляемой мощности; — флаг отключения питания; — режим

ONCE.

Микро-ЭВМ 8052 используют стандартный набор команд семейства 8051, их выводы взаимно однозначно соответствуют выводам этих микро-ЭВМ. Отличие заключается лишь в том, что, помимо ввода\вывода информации, выводы Р1.0 и Р1.1 8052 могут выполнять альтернативные функции: первый из них играет роль внешнего входа для Т/С2, а второй управляет перезагрузкой/защелкиванием информации в регистры Т/С2.

31

5.0.3.8XC51FA .

В качестве одной из перспективных моделей MCS-51 можно считать микросхему 8XC51FA. В ее состав входят:

•четыре 8-битных параллельных порта;

•модуль РСА:

•последовательный порт;

•три 16-битных счетчика— таймера.

Микроконтроллеры с внутренней памятью программ позволяют защищать свои программные коды от копирования. Для этого используется схема блокировки внутренней памяти программ, которая состоит из специальных битов (Lock bits) и кодирующего массива (Encryption Array). Запрограммировав один или несколько таких битов, можно полностью или частично заблокировать эту память. При полной блокировке будет невозможно: — чтение с внешней шины внутренней памяти программ; — дальнейшее программирование кристалла; — выполнение команд и внешней памяти программ. При частичной блокировке возможно запретить или разрешить вышеперечисленные действия по отдельности. Кодирующий массив используется для поразрядного выполнения логической операции XNOR над байтами из внутренней памяти программ и байтами из этого массива при верификации, если она разрешена.

Основным отличием моделей 8ХС51РА от отечественных аналогов является наличие модуля РСА

(Programmable Counter Array) .

Это устройство состоит из 16-разрядного счетчика-таймера и пяти модулей сравнения-захвата. В качестве входных импульсов для счетчика-таймера могут служить сигналы:

•частота резонатора /12;

•переполнение от Timer 0;

•частота резонатора /4;

•внешний сигнал на контакте Р1.2.

Каждый из пяти модулей сравнения-захвата может работать в следующих режимах :

•захват положительного или отрицательного фронта;

•программный таймер;

•скоростной вывод;

•генератор прямоугольных импульсов с заданной скважностью.

Четвертый модуль имеет также режим Watchdog Timer .

РСА рекомендуется использовать для измерения таких параметров, как ширина импульса, разность фаз, скважность и частота, а также для формирования на внешних выводах микроконтроллера прямоугольных сигналов. В принципе, для этих целей можно использовать счетчики-таймеры, которые имеются на кристалле. Однако при использовании РСА повышается точность за счет того, что счетчиктаймер, входящий в состав РСА, может изменять свое значение трижды за машинный цикл. Отметим, что обычные счетчики-таймеры могут изменять свое значение лишь один раз за машинный цикл. Кроме того, РСА требует значительно меньшего вмешательства процессора.

5.0.4.8XC51GB.

Большой интерес для разработчиков электронной аппаратуры могут представлять микроконтроллеры 8XC51GB. На кристалле этого устройства имеется следующее оборудование:

•шесть 8-битных параллельных портов:

•два модуля РСА ;

•три 16-битных счетчика— таймера;

•детектор падения частоты;

•два последовательных порта;

•отдельный Watchdog Timer:

•8-канальный, 8-битный АЦП поразрядного приближения .

5.0.5.80С152 .

Развитие коммуникационных возможностей MCS-51 нашло отражение в микроконтроллере 80С152, где наряду с обычным последовательным портом появляется GSC (Global Serial Channel). Это устройство поддерживает стандартные протоколы SDLC и применяемый в сетях Ethernet CSMA/CD. Также возможно использование протоколов, определенных пользователем. GSC обеспечивает работу на физическом и

32

канальном уровнях согласно базовой модели открытых систем ISO. Для передачи информации используются NRZI и манчестерский коды. Кроме GSC микроконтроллер 80С152 имеет пять 8-битных параллельных портов для 48-выводного DIP корпуса (семь для 68-выводного PLCC), два канала ПДП и два счетчика-таймера.

5.0.6.Маркировка микроконтроллеров фирмы Intel.

Для маркировки микросхем фирмой INTEL применяется система обозначений из нескольких полей:

Первое поле содержит однобуквенный префикс, отражающий температурный диапазон микросхемы:

А(Automotive), автомобильное исполнение для расширенного температурного диапазона

(-40/+125оС)

М(Military), исполнение по военным стандартам (-55/+125оС)

Т(Extended), "расширенный" температурный диапазон (-40/+85оС) без термотренировки;

I (Industrial), исполнение по промышленным стандартам.

Второе поле содержит одноили двухбуквенный префикс, указывающий на вариант исполнения корпуса микросхемы (Package Type). Различных типов корпусов микросхем на сегодняшний день несколько десятков, поэтому в качестве примера приведем лишь некоторые обозначения:

Ceramic Pin Grid Array, (PGA); Ceramic Dual In-Line Package, (CDIP);

Ceramic Quad Flatpack Package, (QFP);

Plastic Quad Flatpack Package, Fine Pitch, Die Down, (PQFP); Plastic Quad Flatpack Package, Fine Pitch, Die Up, (PQFP); Plastic Leaded Chip Carrier, (PLCC);

Plastic Dual In-Line Package, (PDIP);

Single In-Line Leadless Memory Module, (SIMM);

Plastic Dual In-Line Package, Shrink Dip, (PDIPS); Zigzag In-Line Package, (ZIP).

Третье поле может содержать до 15 цифровых и буквенных символов, указывающих на тип конкретного устройства, расположенного на кристалле.

Четвертое поле может включать до шести цифровых и буквенных символов, отражающих различные особенности и варианты исполнения микросхем.

Дополнительную информацию по типам корпусов и их конструктивному исполнению можно найти в книге: Packaging Order Number 240800.

Применительно к описываемым микроконтроллерам семейства MCS-51, первый символ третьего поля традиционно (для фирмы Intel) равен "8". Второй символ третьего поля обычно указывает на тип встроенного ПЗУ:

0масочное ПЗУ программ; кристалл без ПЗУ (для поздних версий кристаллов);

1масочное ПЗУ программ (Standard ROM Code, Firmware);

7УФРПЗУ или однократно-программируемое ПЗУ (EPROM or OTP ROM);

8ЭСППЗУ (Flash - память на кристалле)

Далее может следовать буква, указывающая на технологические особенности изготовления: отсутствие буквы технология HMOS, питание 5В;

Стехнология СHMOS, питание 5В;

L технология СHMOS, питание 3В;

Следующими символами третьего поля для микроконтроллеров семейства MCS-51 являются номера (например, 31,32,51,54,58,152) и от одной до четырех букв, которые отражают функциональные особенности кристаллов (например, объем ПЗУ, специфику группы кристаллов, наличие системы защиты памяти программ от несанкционированного доступа, возможность использования более совершенного алгоритма программирования "Quick Pulse" и тому подобное).

В оригинальной технической документации фирмы Intel все микроконтроллеры семейства MCS-51 скомпонованы по группам ("Product Line"), каждая из которых объединяет наиболее близкие по своим функциональным возможностям и электрическим параметрам версии кристаллов. Поскольку наименования микросхем одной группы различаются незначительно, то для обозначения каждой отдельной группы

33