Микропроцессоры и микроконтроллеры

 
 
 
Отладка кода вдвое сложнее, чем его написание. Так что если вы пишете код настолько умно, насколько можете, то вы по определению недостаточно сообразительны, чтобы его отлаживать.
Brian W. Kernighan.
Русский | Українська



На правах рекламы:



Rambler's Top100 Рейтинг@Mail.ru
Микропроцессоры и микроконтроллеры :: Каналы ввода-вывода на основе МК51 :: Обзор современных моделей микроконтроллеров MCS-51

Обзор современных моделей микроконтроллеров MCS-51

Первые микроконтроллеры с ядром MCS-51 были разработаны в 70-х годах прошлого столетия фирмой Intel одновременно с микропроцессорами серии i8086, которые являются «предками» современных МП для ПЭВМ. С тех пор ядро
MCS-51 приобрело огромную популярность, и в настоящее время десятки корпораций по всему миру производят несколько сотен моделей микроконтроллеров этого семейства. Хотя фирма Intel свернула производство контроллеров MCS-51, другие известные производители (Atmel, Philips, Siemens, Analog Devices) продолжают развивать это направление микросхемотехники.

Ранее уже упоминались некоторые представители базовых моделей семейства разработок Intel и Philips (контроллеры с индексом GB). Напомним, что модели отличаются типом РПП (по завершающим цифрам обозначения):

31 – без резидентной памяти программ;

51 – с РПП однократного электрического программирования;

751 – с РПП на основе репрограммируемого ПЗУ с ультрафиолетовым
стиранием.

Остальные характеристики в этих моделях совпадают с базовой моделью.

В контроллерах с цифрами 52/752 реализован еще один таймер – Т2, который функционирует только в полной 16-битовой конфигурации и обеспечивает такие режимы:

– автоперезагрузка 16-битового стартового числа;

– захват текущего содержимого счетных регистров по внешнему сигналу, т.е.
копирование состояния таймера в специальную пару регистров;

– генерация внешних импульсных последовательностей и синхронизация УАПП.

Существенным недостатком всех контроллеров MCS-51 младших моделей является технологическая сложность перепрограммирования РПП – контроллер нужно извлекать из схемы, использовать специальные программаторы.

Данная проблема устранена в контроллерах семейства AT89xxxxx, разработанных фирмой Atmel, благодаря использованию Flash-памяти программ. Это позволяет выполнять перепрограммирование контроллеров непосредственно в целевой системе, в том числе в процессе работы. Такая возможность получила название ISP – in-system programmability.

Технология ISP может быть реализована в двух вариантах:

1)     через последовательный интерфейс SPI – serial peripheral interface; для которого использованы несколько линий порта P1; SPI реализован в моделях AT89Sxxxx; интерфейс SPI может также использоваться для обмена данными между двумя и более микроконтроллерами;

2)     через последовательный порт UART, который переводится в режим программирования; для поддержки процесса используется также специальный загрузочная программа, предварительно размещаемая во Flash-памяти; эта технология реализована, в частности, в модели AT89C5115.

Большинство микроконтроллеры с обозначением AT89Cxxxx программируются через параллельный интерфейс, для которого используются практически все линии портов. Процедура выполняется на внешних программаторах, т.е. возможность ISP не поддерживается.

Flash-память микроконтроллеров AT89 может быть перепрограммирована до 1000 раз, что существенно удешевляет процесс отладки программного обеспечения на реальной системе. Особенность протокола программирования Flash – стирание и перезапись всего массива памяти.

Другие возможности, реализованные в различных моделях серии AT89:

·        расширенное внутренне ОЗУ – до 256 байт;

·        наличие памяти XRAM – дополнительное ОЗУ на кристалле, по способу доступа соответствующее внешней памяти – т.е. по командам MOVX;

·        энергонезависимая память данных типа EEPROM; в отличие от Flash, допускает перезапись каждой отдельной ячейки непосредственно из прикладной программы; количество циклов перезаписи – до 100000 раз;

·        WD – сторожевой таймер (Watchdog Timer), сигнал переполнения с которого вызывает «сброс» процессора; таким образом предотвращается «зависание» программы;

·        PCA – programmable counter array – многорежимные программируемые таймеры, обычно используемые в системах управления как ШИМ-генераторы;

·        наличие двух регистров DPTR – во всех моделях AT89Sxxxx.

Микроконтроллеры AT89 имеют единственное ограничение их широкого использования в системах сбора аналоговых данных – отсутствие встроенного АЦП (кроме моделей T89C5115 и T89C51AC2 – в которых определенной проблемой является загрузка программ через UART).

Поэтому достаточно большую популярность для создания систем сбора данных приобрели микроконтроллеры ADuC8xx фирмы Analog Devices. Дополнительно к уже упомянутым возможностям в этих МК реализованы (в модели ADuC812): 8-канальный 12-разрядный АЦП с временем преобразования 5 мкс, два потенциальных 12-разрядных ЦАП, шинный последовательный интерфейс I2C.

Большое разнообразие Flash-микроконтроллеров создано фирмой Philips. В контроллерах семейства P89C51Rx+ реализованы объемы Flash от 8к до 64к, WDT, PCA, XRAM, 8 - и 10-разрядные АЦП, 8-разрядные ЦАП, ШИМ, интерфейсы программирования – SPI, шинные – I2C и CAN.

Из других производителей, выпускающих МК семейства MCS-51, можно упомянуть Winbond, ISSI, SST, Cygnal и др.