2.3. Микроконтроллеры с usb-интерфейсом

    Растущая популярность USB-интерфейса продиктовала необходимость создания недорогих малогабаритных микроконтроллеров со встроенным модулем USB. Все модели PICmicro с таким интерфейсом имеют 14-бит ядро c элементами PICmicro18 типа внутреннего умножителя частоты (PLL).

    PIC16F745/765 (ядро14 бит): 28/40 pin, 8 Kслов памяти программ, 256 байт SRAM, USB1.1 (LowSpeed), 2-канальный модуль Capture/Compare/PWM (CCP), 8-бит АЦП, последовательный интерфейс USART.

    PIC16F747/767 (ядро14 бит): 28/40 pin, 8 Kслов памяти программ, 256 байт SRAM, USB1.1 (LowSpeed), 2-канальный модуль Capture/Compare/PWM (CCP), 8-бит АЦП, модуль MSSP (SPI 4 режима / I2C master и slave).

    Модели 745 и 747 отличаются только типом встроенного последовательного интерфейса — USART или MSSP.

    Из программных средств отладки наиболее известны и доступны различные версии ассемблеров, а также интегрированная программная среда MPLAB. Российские производители программаторов и аппаратных отладочных средств также уделяют внимание PIC-контроллерам. Выпускаются как специализированные программаторы, такие как PICPROG, программирующие почти весь спектр PIC-микроконтроллеров, так и универсальные: UNIPRO, СТЕРХ, поддерживающие наиболее известные версии PIC.

3. 8-разрядные микроконтроллеры

Вслед за быстрыми 8-разрядными RISC МК, аккумулировавшими все технические достижения последнего десятилетия, а затем и микросхемами известных западных фирм, пришла очередь микроконтроллеров японских и южнокорейских компаний. Десятилетиями, с момента возникновения рынка 8-разрядных микропроцессорных устройств, японские корпорации шли бок о бок со своими западными конкурентами, забрав в итоге под свой контроль до 40% рынка 8-разрядных микроконтроллеров. Естественно, деление МК на восточные и западные достаточно условно, большинство японских компаний имеют свои исследовательские и технические центры на Западе, и наоборот. Стоит только, к примеру, вспомнить, что первые микропроцессоры 4004 были заказаны у INTEL заказчиком из страны восходящего солнца.

3.1. Микроконтроллеры samsung. Sam86, sam88

    8-разрядные микроконтроллеры SAM86 южнокорейской компании Samsung Electronics послужат нам переходным мостиком между известным Западом и таинственным Востоком. Микроконтроллеры этого семейства разработаны на основе ядра Z8 компании ZiLOG (№1, 2000 г.), но имеют несколько видоизмененную архитектуру и более простую систему команд.

    Процессор SAM86, как и Z8, адресует три области памяти: регистровый файл, включающий от 112 до 208 регистров общего назначения, память программ до 8 Кбайт и память данных.

    Как и инженеры ZiLOG, создавшие следующее поколение Z8Plus, разработчики Samsung также не остановились на достигнутом и разработали улучшенное процессорное ядро SAM88, адресующее до 64 Кбайт памяти программ и данных.

    В систему команд SAM88 вернулись команды работы с 16-разрядными операндами, команды загрузки с автоинкрементом, команды двоично-десятичной арифметики. Появились новые инструкции, отсутствовавшие в Z8, такие как коман-ды умножения (24 системных цикла процессора), команды деления 16/8 (12 системных циклов), команды битовых операций, включающие в себя инструкции логических операций с битами. В результате, количество команд увеличилось с 41 до 78 инструкций.

    Минимальное время исполнения инструкций SAM86 и SAM88 составляет 750 нс при внешней тактовой частоте 8 МГц (для регистровых операций), что соответствует аналогичным характеристикам Z8. Некоторые версии микроконтроллеров SAM работают на тактовых частотах до 25 МГц.

    В настоящее время выпускается около 40 моделей микроконтроллеров KS86 и KS88, построенных, соответственно, на основе процессоров SAM86 и SAM88. Для большинства производимых МК доступны однократно программируемые версии (ОТР).

    Поскольку Samsung является довольно большой корпорацией, преуспевающей во многих областях производственной технической деятельности, то не стал удивительным тот факт, что многие модели выпускаемых МК приобрели полузаказной характер, соответствующий приложению, где они применяются. Так появились микроконтроллеры для аудио- и видеоприложений, для работы с жидкокристаллическими инди-каторами, микроконтроллеры, встраиваемые в пластиковые карты, контроллеры шины USB и так далее.

    Кроме специализированных МК, Samsung Electronics выпускает 19 моделей микроконтроллеров общего назначения, в число которых входят микросхемы обоих подсемейств KS86 и KS88. Кроме архитектурных отличий, микроконтроллеры KS88 имеют также расширенный регистровый файл (до 1040 байт, доступных в страничном режиме) и, как правило, больший объём внутренней памяти программ (от 16 до 32 Кбайт).

    Производимые Samsung МК отличает большое разнообразие таймерных модулей на основе семи типов 8- и 16-разрядных таймеров-счётчиков, различающихся реализуемыми функциями.

    В таймерный блок могут входить 8-разрядный базовый таймер с возможностью работы в качестве сторожевого таймера, 8- и 16-разрядные таймеры-счётчики, реализующие функции ШИМ, счёта внешних событий, входного захвата, счёта с автоперезагрузкой.

    В периферию МК общего назначения также входят:

• два типа аналогово-цифровых преобразователей с разрядностью 8 и 10 бит и числом каналов от 4 до 12. Длительность цикла преобразования составляет для 8-разрядного АЦП 24 мкс, а для 10-разрядного АЦП — 25 мкс при внешней тактовой частоте 8 МГц. Кроме этого, аналоговый блок может включать схему детектора перехода состояния внешнего вывода через ноль (zero cross detection);

• ШИМ-контроллер. В зависимости от модели, он может быть одноканальным или двухканальным с разрешением от 8 до 14 бит;

• блок прерываний поддерживает до 11 внутренних и 12 внешних источников прерываний;

• система последовательного интерфейса представлена UART (до двух на кристалле), синхронным интерфейсом SCI, а также контроллером I2C.

    Почти все микроконтроллеры общего назначения имеют специальный встроенный генератор сигналов звуковой частоты от 20 Гц до 20 КГц (buzzer output).

    Наиболее дешёвые версии МК KS86 и KS88 выпускаются в 16/18/20/32/40-выводных пластиковых корпусах.

    Большинство микроконтроллеров начинают работать при напряжении питания 2,7 В, некоторые версии ещё более “низковольтны” и устойчиво работают при напряжении 2 В.

    Аппаратные отладочные средства для МК представлены внутрисхемным полнофункциональным эмулятором SMD32. Из программных средств доступны ассемблеры SASM88 и SAMA ASSEMBLER. Известный поставщик программных продуктов IAR Systems, так же поддерживает программное обеспечение для 8-разрядных микроконтроллеров Samsung.