Объявление

Свернуть
Пока нет объявлений.

Микроконтроллеры фирмы NEC. Часть 2.

Свернуть
X
Свернуть

  • Микроконтроллеры фирмы NEC. Часть 2.

    2. Восьмиразрядные микроконтроллеры (семейства 78K/0 и 78K/0S)

    Семейство 78K/0 является наиболее развитым семейством микроконтроллеров фирмы NEC. В его состав входят 29 серий и 133 типа микроконтроллеров. Семейство 78K/0S является новейшим семейством. Из 16-ти серий этого семейства, описанных в литературе, 15 серий на конец 1997 года находились в состоянии разработки.

    В семейство 78K/0 входят основные серии (main series) и дополнительные серии (subseries). В микроконтроллере дополнительной серии вместо одного из каналов последовательного интерфейса стандарта фирмы NEC используется канал промышленного стандарта I2C. В обозначение типа такого микроконтроллера добавляется буква Y. Например, mPD78052 — mPD78052Y.

    Другим отличием микроконтроллера дополнительной серии может быть пониженный уровень шума (EMI noise reduction) по сравнению с соответствующим микроконтроллером основной серии. В обозначение типа такого микроконтроллера добавляется какая-либо буква (H, B, F и др.) Например, mPD78095 — mPD78095В.

    Микроконтроллеры всех серий семейства 78K/0 имеют:
    • единую систему команд, содержащую 63 команды;
    • четыре регистровых банка в процессоре, которые могут содержать по выбору или восемь восьмиразрядных или четыре шестнадцатиразрядных регистра;
    • восьмиканальный восьмиразрядный или десятиразрядный аналого-цифровой преобразователь;
    • стандартный универсальный асинхронный приемопередатчик UART (кроме серий 11-18, 42-48 и 204-208).
    По особенностям структуры, определяющим выбор МК для работы в конкретной аппаратуре, микроконтроллеры семейства 78K/0 могут быть отнесены к одной из четырех групп:
    1. микроконтроллеры общего назначения (GP);
    2. микроконтроллеры с выходами для подключения электролюминесцентных индикаторов (FIP);
    3. микроконтроллеры с выходами для подключения жидкокристаллических индикаторов (LCD);
    4. микроконтроллеры специального назначения (Particular Purpose, PP).
    В табл. 4 перечислены основные серии микроконтроллеров семейства 78K/0(ZZ) и 78K/0S(ZZZ), отмечено наличие дополнительных серий с последовательным интерфейсом I2C (знак + в колонке I2C) и пониженным уровнем шума (знак + в колонке EMI), указано суммарное число типов МК в основной и дополнительных сериях, отмечены отличительные особенности микроконтроллеров разных серий и указано минимальное число выводов корпуса микросхемы.

    Таблица 4

    Группа Серия. Тип. mPD780ZZ mPD780ZZZ I2C EMI Число типов Особенности МК Число выводов
    JP 11-18 + + 20 64
    52-58 + + 21 IERAM. DAC 80
    70-78 + 10 DAC 100
    81-83 3 42
    016-018 + 3 IERAM 100
    021-024
    031-034
    + 18 64
    053-058 + + 12 EIRAM. DAC 80
    FIP 42-48 8 80
    204-208 5 100
    226-228 3 100
    LCD 62-64 + + 9 100
    306-308 3 100
    PP 095-098 + 4 DAC. IE bus controller 80
    921-924
    961-964 10 Inverter motor controller 64
    948 2 CAN controller. LCD controller 100
    973-974 2 Dashboard controller. LCD controller 80
    Цикл команды при неизменной частоте кварцевого резонатора может иметь разную (по выбору) длительность. В табл. 5 указаны максимальное значение тактовой частоты (FOSC MAX) микроконтроллеров разных серий и устанавливаемые при этом значения длительности цикла команды (ТЦК).

    Таблица 5

    FOSC MAX (МГц) Серии. Типы ТЦК (мкс)
    10,0 11-18 0,4 0,8 1,6 3,2 6,4 -
    8,38 021-024; 031-034;
    921-924; 961-964
    0,24 0,48 0,95 1,91 3,81 -
    6,0 95-98 0,5 1 2 4 8 16
    5,0 Остальные 0,4 0,8 1,6 3,2 6,4 12,8
    В микроконтроллерах имеется вспомогательная система синхронизации с тактовой частотой 32,768 кГц и длительностью цикла команды 122 мкс. Своевременный перевод МК на работу с пониженным быстродействием или переход в HALT mode или STOP mode позволяют программными средствами минимизировать энергопотребление МК.

    Память микроконтроллеров семейства 78K/0, кроме четырех регистровых банков (8x8 бит или 4x16 бит), содержит IROM емкостью от 8Kx8 бит до 60Kґ8 бит и внутреннее быстродействующее запоминающее устройство для хранения данных (Internal High Speed RAM, IHSRAM) емкостью от 256x8 бит до 2048x8 бит. Кроме того, микроконтроллеры некоторых серий имеют внутреннее дополнительное запоминающее устройство для хранения данных (Internal Extended RAM, IERAM) емкостью 1024 байт, внутреннее буферное запоминающее устройство (Internal Buffer RAM) емкостью 32 байта, а микроконтроллеры групп FIP и LCD — внутреннее дисплейное ЗУ различной емкости.

    Микроконтроллеры некоторых серий допускают подключение внешней памяти (EROM) с образованием общего адресного пространства ROM объемом 64К адресов.

    Параллельные порты ввода–вывода могут иметь от 33 до 88 линий ввода–вывода, при этом используются линии трех типов — КМОП входы, КМОП входы/выходы и NMOP входы/выходы. У микроконтроллеров группы FIP имеются также выводы типа PMOP. Число состояний некоторых выводов может изменяться с использованием соответствующих команд в программе.

    Микроконтроллеры разных серий имеют от трех до пяти таймеров разных типов (таймер/счетчик событий, базовый интервальный таймер/сторожевой таймер, таймер-датчик времени, Up/Down таймер и др.). Некоторые таймеры имеют внешние выходы, на которых формируются сигналы синхронизации и тональные сигналы.

    Контроллер прерываний векторного типа с числом источников запросов прерывания от шести до восьми.

    Микроконтроллеры некоторых серий содержат двухканальный восьмиразрядный цифро-аналоговый преобразователь (DAC).

    Во всех микроконтроллерах имеются каналы последовательного интерфейса стандарта фирмы NEC и промышленных стандартов UART и I2C. Выбор конкретной комбинации каналов определяется в большинстве случаев пользователем и зависит от особенностей системы, в которой работает микроконтроллер.

    Микроконтроллеры питаются от источников напряжения 1,8–5,5 В, 2,7–5,5 В или 2,0–6,0 В. Ток потребления в активном режиме зависит от выбранного быстродействия и находится в пределах от 5 до 10 мА.

    Микроконтроллеры новейшего семейства 78К/0S имеют следующие основные отличия:
    • по выбору может устанавливаться лишь одна из двух возможных длительностей цикла команды (0,4 или 1,6 мкс, 0,5 или 2,0 мкс, 0,33 или 1,33 мкс, 0,2 или 0,8 мкс);
    • микроконтроллеры всех серий для последовательной передачи данных могут использовать по выбору или трехпроводный протокол фирмы NEC или промышленный стандарт UART;
    • в состав процессора микроконтроллеров группы GP входит аппаратный умножитель (Multiplier), формирующий шестнадцатиразрядный код произведения;
    • у микроконтроллеров группы GP уменьшено число линий ввода–вывода параллельных портов (20–30) и число выводов корпуса микросхемы (30–40);
    • в число периферийных устройств МК многих серий включен индикатор падения уровня напряжения питания (Low voltage indicator);
    • у микроконтроллеров некоторых серий появился канал последовательного интерфейса типа SMB;
    • для питания микроконтроллеров всех серий используется источник с напряжением 1,8–5,5В.
    3. Шестнадцатиразрядные микроконтроллеры (семейства 78K/3 и 78K/4)

    Шестнадцатиразрядные микроконтроллеры семейства 78K/3 (8 серий, 30 типов) используются для управления различными электродвигателями (в том числе и трехфазными) и другими исполнительными органами систем управления. Они также могут быть использованы в качестве генераторов сложных импульсных последовательностей.

    В состав периферийных устройств контроллеров входят 4–5 шестнадцатиразрядных таймеров и многоканальные десятиразрядные аналого-цифровые преобразователи. Используются каналы последовательного интерфейса стандарта фирмы NEC и промышленного стандарта UART.

    В табл. 6 перечислены наименования серий и типов микроконтроллеров семейства 78K/3, указано число типов в серии и число инструкций в системе команд, отмечены отличительные особенности МК разных серий и указано наименьшее число выводов корпуса микросхемы.

    Таблица 6

    Серия, Тип. mPD783ZZ Число типов Число инструкций Особенности МК Выводы корпуса
    10-12 3 96 ADC 8x4 64
    20-24 6 111 ADC 10x8 68
    27-28 3 111 ADC 10x8 64
    30-34 3 111 ADC 10x16 84
    50-52 4 113 PWM 8x2 64
    55-56 3 115 PWM 12x2, ADC 10x8, DAC 8x2 100
    61-64 3 115 ADC 10x8, PWM 64
    63-68 5 115 ADC 10x8 80
    Системы команд с разным числом инструкций совместимы снизу вверх.

    Шестнадцатиразрядные микроконтроллеры нового семейства 78K/4 соединяют в себе достоинства восьмиразрядных МК самого развитого семейства 78K/0 и расширенные возможности шестнадцатиразрядных контроллеров семейства 78K/3. Системы команд перечисленных семейств программно совместимы снизу вверх. Адресное пространство памяти программ увеличено до 1 Мбайта, а памяти данных — до 16 Мбайт, однако выпускаемые в настоящее время микроконтроллеры имеют лишь 20 адресных выходов (1 Мбайт).

    Процессор содержит восемь регистровых банков, в каждом из которых содержатся 4 шестнадцатиразрядных регистра (или 8 восьмиразрядных) и 4 двадцатичетырехразрядных. Каждому регистровому банку соответствует своя область стека пользователя. Выбор банка осуществляется соответствующей командой пользовательской программы или номером прерывания. Последнее позволяет использовать в разных прерывающих программах различные регистровые банки и области стека, что обеспечивает переход к прерывающей программе и возврат из нее с минимальным числом пересылок (контекстное переключение программ).

    Для выполнения часто используемых простых прерывающих программ (например, пересылки из стандартных источников в стандартные области памяти) используется специальный блок процессора (Macro Service, периферийный сервер транзакций — по терминологии фирмы Intel). Использование трех способов прерывания (векторного с числом векторов до 30, контекстного и макрообслуживания) придает системе прерываний необычайную гибкость и открывает простор для творчества разработчиков программного обеспечения.

    Микроконтроллеры некоторых серий имеют цифро-аналоговые преобразователи (DAC) и специальные блоки для формирования широтно-модулированных сигналов (PWM). Быстродействие МК однозначно определяется частотой кварцевого резонатора. Минимальная длительность цикла выборки команды (0,125 мкс) у микроконтроллеров разных типов достигается при частоте кварцевого резонатора 16 или 32 МГц. Для сокращения времени, затрачиваемого на пересылки массивов, используются команды с «короткой» адресацией, в которых изменяются лишь младшие разряды кода адреса.

    В табл. 7 перечислены наименования серий и типов микроконтроллеров семейства 78K/4, указано число типов в серии, отмечены особенности МК разных серий и указано минимальное число выводов корпуса микросхемы.

    Таблица 7

    Серия, Тип. mPD784ZZZ I2C Число типов Особенности МК Число выводов
    020-026 5 DAC 8x2 80
    031-038 + 12 DAC 8x2 80
    044-054 4 80
    214-218 + 14 DAC 8x2 100
    907-908 3 100
    915-916 4 PWM 100
    927-928 + 6 PWM 100
    943 2 80
    В обозначение типа микроконтроллера с каналом последовательного интерфейса с типа I2C вводится буква Y.

    Микроконтроллеры семейства 78K/4 в настоящее время используются для управления шаговыми двигателями, электродвигателями других типов и различными исполнительными органами разнообразных систем управления, а также в качестве генераторов сложных импульсных последовательностей.
    4. Средства поддержки разработки систем на базе микроконтроллеров фирмы NEC

    Для поддержки разработки аппаратной части и программного обеспечения систем на базе своих микроконтроллеров фирма NEC выпускает комплекс программных и программно-аппаратных средств.

    В группу программно-аппаратных средств входят внутрисхемные эмуляторы, программаторы и программы-отладчики, работающие совместно с внутрисхемными эмуляторами.

    В группу программных средств входят программы-ассемблеры, С-компиляторы и программы-модели (Simulator), позволяющие выполнять все работы без использования реальной аппаратуры.

    Кроме того, для ознакомления и приобретения начальных навыков работы с аппаратурой и программными средствами фирма выпускает упрощенные программно-аппаратные комплексы (Starter Kit). Все выпускаемые средства работают с РС-совместимыми компьютерами на базе системы Windows.

    Литература
    1. Semiconductors Selection Guide. NEC.October 1997.
    2. Single-chip Solutions with 4/8/16-bit Microcontrollers. NEC.

    Автор: Владимир Гребнев
      Возможность размещать комментарии к сообщениям отключена.

    Метки статей

    Свернуть

    Меток пока нет.

    Новые статьи

    Свернуть

    • «NO EXCUSES» — специальная программа компании MOTOROLA
      admin
      Дмитрий Панфилов
      «NO EXCUSES» — специальная программа компании MOTOROLA

      Ни для кого не секрет, что микропроцессоры и микроконтроллеры находят самое широкое применение в различных областях науки и техники. Сегодня трудно указать область электроники, где не использовались бы микроконтроллеры. Количество простейших применений, требующих интеллектуального управления процессом, возрастает лавинообразно. Реализация гибких алгоритмов управления на базе микроконтроллеров дает широкому кругу разработчиков уникальный инструмент для создания «интеллектуальных» систем управления. Умение разумно его применять во многом определяет успех оборудования в конкурентной борьбе на рынке.

      MOTOROLA штурмует трехмиллиардный рубеж

      Статистика гласит, что наибольшую долю рынка встраиваемых систем управления занимают восьмиразрядные микроконтроллеры. Здесь показателен...
      10.02.2017, 14:56
    • Частотомер на PIC16F873 с двух строчным ЖКИ способный измерять частоты
      admin
      alt="" />Частотомер на PIC16F873 с двух строчным ЖКИ способный измерять частоты от 10Гц до 45МГц. Чувствительность по входу около 50мВ, входное сопротивление 250 Ком, входная ёмкость 15пФ. Питание девятивольтная батарея 6F22.В память можно вносить значения, которые будут, прибавлены к входной частоте или вычтены из неё.

      При входной частоте меньше 655.35 КГц вес младшего разряда 10Гц, при входной частоте меньше 6.5535 МГц вес младшего разряда 100Гц, при входной частоте больше 6.5535 МГц вес младшего разряда 1 КГц. Переключение диапазона измерения происходит автоматически.
      Схема прибора изображена на рис.1.Входной сигнал проходит через цепь J3, R8, R9, C7, C6...
      10.02.2017, 14:56
    • Управление нагрузкой 220В переменного напряжения с использованием симисторов
      admin
      Для плавного управления нагрузкой, например, лампой освещения, можно использовать симистор. Открывается симистор током при подачи на управляющий электрод импульса. Закрывается, когда ток, проходящий через него, становится равным нулю, когда переменное напряжение меняет знак.
      ...
      10.02.2017, 14:56
    • Управление модулем Ke-USB24A из Excel
      admin
      Всю прелесть программирования USB модуля Ke-USB24A можно оценить когда встает вопрос о необходимости написания программы на каком-либо не очень широко распространенном языке или для какой-либо среды, которая, казалось бы не предусматривает возможность работы с USB устройствами. Как тут быть? - разбираться с подключением библиотек, вызовами системных функци и т.д.? Все это зачастую бывает сложно. Модуль Ke-USB24A совсем другое дело!...
      10.02.2017, 14:55
    • Управление матрицей 8х8 - легко!
      admin
      Матрица управляется так же как и 7-сегментные индикаторы - динамически. Мега16 портом А управляет одной координатой (выбирает сторку для вывода инфы), порт С - выводит ту самую информацию. Информация берётся из массива.
      />

      />
      Что бы пользоваться редактором, нужно переменную STROKA из примера переименовать в rows_arr.
      Вложения: matrica8x8.fcf_avr (56 Кб) Любители ПИКов, вам не составит труда пореколбасить этот пример под ПИКи. Пришлось себя з...
      10.02.2017, 14:55
    • То, что улучшает нашу жизнь (микросхемы для домашних и игровых устройств)
      admin
      Журнал «Компоненты и технологии» №8 2001 г.
      Ракович Н. Н.

      "В человеке все должно быть прекрасно… и у него в доме тоже"
      (Почти по А. П. Чехову)
      В последнее время при чтении профессиональных электронных журналов и статей, посвященных использованию электронных компонентов, у меня возникло и окрепло унылое ощущение, что вся гигантская индустрия полупроводников существует лишь для создания компьютеров, интеллектуального промышленного оборудования и прочих столь же серьёзных изделий. Полное осознание этой тенденции произошло после знакомства с продукцией фирмы Holtek. Приятно удивило большое количество микросхем, которые не только улучшают быт или делают жизнь более безопасной, но и не дадут соскучиться при избытке свободного времени.
      Итак, что же предлагает Holtek для разработчиков бытовой электроники?
      Отдельной линейкой представлены микросхемы для цифровых медицинских термометров. Однокристальные КМОП ИС НТ7500, НТ7501, НТ7510 позволяют измерять температуру в диапазоне от +32°С до +42°С с точностью ±0,1°С. В приборах предусмотрена звуковая сигнализация окончания измерения, а автоматическое отключение питания и вывод информации на ЖКИ-дисплей в сочетании с 1,5 В батарейкой делают его очень экономичным. Модели НТ7500 и НТ7501 практически одинаковы, различаясь лишь тем, что в НТ7500 предусмотрены две шкалы (Цельсия и Фаренгейта), а в НТ7501 реализована только шкала Цельсия и функция самотестирования при включении. ИС НТ7510 идентична НТ7500, но при подключении к ней синтезатора речи НТ84018-0D можно создать "говорящий" термометр.
      Термометр фиксирует нездоровье. А причиной его могут стать самые разные проблемы, в том числе и расшалившиеся нервы. Помогая сохранить здоровье, Holtek предлагает семейство кодеров и декодеров, основное назначение которых - системы сигнализации и охраны: защита от взлома, противопожарная сигнализация, управление гаражными воротами, автомобильные охранные системы, системы безопасности, радиотелефоны и другие системы дистанционного управления.
      Рассмотрим кодеры и декодеры серий 212, 312, 318.
      Кодеры серии 212 (НТ12А/НТ12Е) - КМОП БИС для систем дистанционного управления. Они шифруют информацию, содержащую N адресных бит и 12-N бит данных. Каждый вход адреса/данных может быть установлен в одно из двух логических состояний (отсюда название серии). Зашифрованные адреса/данные передаются, начиная со старшего бита, через радиоканал или ИК-канал. Для увеличения функциональной гибкости предусмотрено управление передачей по сигналу ТЕ (НТ12Е) или по сигналам D8-D11. В НТ12Е дополнительно предусмотрен выход 38 кГц для ИК-систем.
      Декодеры серии 212 (НТ12D/НТ12F) - пара к кодерам этой же серии. Они принимают последовательные адреса и данные от кодера по радио- или по ИК-каналу. После троекратной проверки входных данных при отсутствии ошибок эти данные декодируются и поступают на выход. Декодеры серии 212 могут обрабатывать информацию, аналогичную для кодеров (N адресных бит и 12-N бит данных). НТ12D обеспечивает обработку 8 адресных бит и 4 бит данных, а НТ12F используется для декодирования 12-разрядной адресной информации.
      В кодерах серий 312 и 318 каждый вход адреса/данных может быть запрограммирован на три состояния, при...
      10.02.2017, 14:55
    Обработка...
    X