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.
|
