5. 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.

5.1. 8052.

В состав 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.

В отличие 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.

5.2. 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 счетчик-таймер, 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.

5.3. 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 .

5.4. 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 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.