Режим захвата.

При обнаружении фронта или спада на внешнем выводе СЕХn в этом режиме осуществляется запись значения РСА таймера-счетчика в регистры ССАРnН, CCAPnL (см. рисунок). Этот режим рекомендуется использовать при измерении периодов, длительности, скважности импульсов, а также разности фаз между различными входами.

Режим 16-разрядного программируемого таймера.

В этом режиме 16-разрядное значение РСА таймера-счетчика сравнивается с 16-разрядным значением, которое было предварительно загружено в регистры CCAPnH, CCAPnL одного из модулей сравнения-захвата. Это происходит трижды за машинный цикл. Установка бита ЕСОМn в регистре ССАРМn разрешает функцию сравнения, как показано на рисунке. Для перехода в режим программируемого таймера также должен быть

установлен бит МАТn. Когда происходит совпадение значений РСА таймерасчетчика и регистров CCAPnH, CCAPnL, устанавлиается флаг событий CCFn. При этом будет генерироваться запрос на прерывание, если бит ECCFn установлен. Математическое обеспечение должно сбрасывать флаг событий CCFn перед тем, как произойдет следующее совпадение.

Режим скоростного вывода.

В этом режиме формируется сигнал на внешнем выводе СЕХn, когда происходит совпадение РСА таймера со значением, которое было предварительно загружено в регистры ССАРnН, CCAPnL одного из модулей. Режим скоростного вывода является более точным по сравнению с переключением контактов параллельного порта программным путем, поскольку формирование сигнала на внешнем выводе происходит до обращения к подпрограмме обработки прерывания.

Режим сторожевого таймера (watchdog timer).

Сторожевой таимер - это схема, которая автоматически сбрасывает микроконтроллер, если не получает oт управляемой системы сигнала, который подтверждает, что не произошло никакого сбоя. Такое устройство используется в системах, (где есть электрические помехи или сбои по питанию и, где нужно обеспечить большую надежность. В режиме сторожевого таймера может работать только четвертый модуль. Сигнал сброса срабатывает всякий раз, когда происходит совпадение значения РСА таймера-счетчика со значением регистров ССАР4Н, CCAP4L.

Режим генерации импульсов заданной скважности.

Любой из пяти модулей может быть использован как генератор импульсов заданной скважности. Частота генерируемых импульсов непосредственно зависит от частоты сигналов на счетном входе РСА таймера-счетчика. При внешнем резонаторе 16МГц, максимальная возможная частота генерируемых импульсов будет 15.6КГц. В этом режиме происходит сравнение регистра CL (младший байт РСА таймера-счетчика) с регистром CCAPnL

Вопрос #20 – “Сторожевой таймер”

См. Доп. вопрос #2

Вопрос #21 – “Особенность архитектуры микропроцессоров семейства MCS-251”

- конвейерная обработка команд;

- регистровый файл из 40 регистров;

- расширенное адресное пространство;

- расширенный набор команд;

- внутреннее ОЗУ ёмкостью до 1 кб;

- стек до 64 кб;

- возможность постраничной выборки памяти команд;

- состояния ожидания на магистрали;

- формирование 17-разрядного адреса;

- внутренняя память до 16 кб;

Вопрос #22 – “ Особенность архитектуры микропроцессоров семейства C8051FXXX фирмы SiLabs ”

Микроконтроллеры C8051Fxxx оптимально подходят для высокопроизводительных устройств большой степени интеграции и точности измерений. Программно совместимы с i8051, производительность до 100 MIPS и низкое потребление. Многие модели имеют несколько АЦП (C8051F060 имеет 16-x АЦП с 2 входами и 10-x АЦП с 8 входами), ЦАП, компараторы, усилители напряжения...

Энергонезависимая FLASH-память программ может программироваться "в системе". Имеют развитую систему портов ввода/вывода, встроенные интерфейсы: CAN контроллер, USB контроллер, SMBus/I2C, UART, SPI, порты с повышенной нагрузочной способностью, 8-10-12-16 битные ЦАП, встроенная автономная отладочная система (JTAG) - полный внутрисхемный эмулятор "in-circuit" не задействует ресурсы кристалла и позволяет проверять и модифицировать память и регистры, устанавливать контрольные точки, временные точки, выполнять пошаговое выполнение и остановку программы.

Преимущества микроконтроллеров Silabs (не особо важно):

• Миниатюрность корпусов и степень интеграции

  • самые миниатюрные среди аналогичных устройств корпуса: 3x3 mm, 4x4 mm, 5x5 mm

  • гибкое использование имеющихся линий I/O

  • самая высокая "функциональная плотность" среди аналогичных микроконтроллеров

• Производительность

  • самые быстрые 8-разрядные MCU на рынке - до 100 MIPS

  • 70% инструкций выполняются за 1-2 цикла

  • идеальны для создания интеллектуальных датчиков, шумоподавления, сжатия сигналов, обработки данных с последовательных интерфейсов

  • 8051 совместимы

• Ультранизкое потребление, возможность работы от одной батарейки - новая сериия C8051F92x!

  • работа во всех режимах при напряжении питания от 0.9В, до 3.6В

  • микропотребление в спящем режиме, менее 50nA

  • низкое потребление в активном режиме 170 мкA/MHz, которое при рабочей частоте 24.5 МГц составляет примерно 4.1 mA

• Высокоточная встроенная аналоговая периферия

  • АЦП – точность до 24bit, скорость до 1Msps

  • ЦАП до 12-bit

  • Прецизионный встроенный генератор – to 0.5%

  • Встроенные компараторы

  • Встроенный датчик температуры

Основные характеристики микроконтроллеров серии C8051Fxxx (важно):

• Несколько АЦП на несколько каналов. Точность до 24 бит, скорость до 1Msps

• Двухканальный 12-битный ЦАП со временем установки до 10 мкс

• Усилитель с программируемым коэффициентом усиления (16,8,4,2,1,0.5), у модели F040 также имеется высоковольтный усилитель на +/-60V

• Встроенный датчик температуры

• Возможность синхронизации выходов ЦАП сигналами таймера для устранения джиттера колебаний

• Конвейерная архитектура: до 70% инструкций выполняется за 1-2 такта

• Функция DSP у моделей C8051F12x,C8051F13x, C8051F36x (перемножающий аккумулятор 16x16)

• Встроенная память данных до 8448K байт

• Энергонезависимая FLASH-память до 128 Кбайт

• Возможность внутрисхемного программирования (JTAG интерфейс)

• Встроенный CAN контроллер у моделей серий C8051F04x и C8051F06x

• Встроенный USB контроллер у моделей C8051F32x и C8051F34x

• Встроенные интерфейсы SMBus/I2C, UART, SPI, LIN

• Параллельный интерфейс для подключения внешней памяти (до 5 Мбайт/сек) (у моделей C8051F02x, C8051F12x, C8051F04x, C8051F06x)

• До 64 линий порта ввода/вывода

• 16-битный программируемый счётчик/таймер с модулем захвата/сравнения (до 5 каналов) с возможностью конфигурирования как 8-битный ШИМ-генератор

• до пяти 16-битных счётчиков/таймеров общего назначения

• Сторожевой таймер

• Встроенные генераторы: прецизионный, мало потребляющий, для часов RTC.

• Возможность подключения внешнего генератора: кварц, RC, C или часовой кварц

Вопрос #23 – “Архитектура однокристальных микроЭВМ семейств MCS-96/196/296 ”

Все микроконтроллеры семейства MCS-96 имеют единую базовую структуру, включающую (см. рис. 1.1):

- центральное процессорное устройство (Central Processor Unit, CPU);

- внутреннюю память (Internal Memory, IM);

- набор периферийных устройств (Peripherals);

- контроллер памяти (Memory Controller, MC).

Рис. 1.1. Структура МК семейства MCS-96

К микроконтроллеру может быть подключена внешняя память (External Memory).

В состав процессора входят арифметико-логическое устройство (Arithmetic-Logic Unit, ALU) и регистровое оперативное запоминающее устройство (Register RAM - RRAM).

В ALU по командам программы выполняются арифметические и логические операции. В систему команд кроме арифметических и логических операций входят команды пересылочных операций и команды операций управления. Общее число команд у МК разных типов может быть равным 100, 106, 112 или 120.

Отличительной особенностью ALU микроконтроллеров семейства MCS-96 является отсутствие регистра-аккумулятора. В качестве источника первого операнда и приемника результата может использоваться любой регистр в RRAM, при этом операнд и результат могут иметь разные адреса. В состав ALU входят регистры временного хранения данных, главный счетчик команд (Master Program Counter), регистр команд (Instruction Register) и другие схемы, обеспечивающие выполнение операций и ход программы.

Регистровое оперативное запоминающее устройство используется для хранения данных. В состав RRAM входит массив восьмиразрядных регистров. Число регистров в RRAM у МК разных типов может быть равным 232, 360, 488 или 1000. ALU может обращаться к регистрам RRAM непосредственно или через контроллер памяти.

Внутренняя память микроконтроллера содержит внутреннее постоянное запоминающее устройство (Internal ROM - IROM) и внутреннее оперативное запоминающее устройство (IRAM).

Контроллер памяти управляет процессом обращения к IROM, IRAM и к внешней памяти, а в некоторых случаях - к RRAM. В контроллере памяти расположены вспомогательный счетчик команд (Slave Program Counter), стек типа FIFO, имеющий четыре восьмиразрядные ячейки, и другое оборудование, управляющее процессом обращения к памяти. Вспомогательный счетчик команд обеспечивает опережающую выборку кодов команд с их запоминанием в стеке FIFO.

Периферийные устройства (ПУ)

1	Устройство ввода/вывода данных
1.1	Параллельный порт Port (P)
1.2	Процессорный порт Slave Port (SLP)
1.3	Последовательный порт Serial Port (SP)
1.4	Синхронный последовательный порт Sincronous serial Port
2	Устройства ввода/вывода событий
2.1	Блок быстрого ввода/вывода Hight Speed Input/Output (HSIO)
2.2	Блок процессоров событий Event Processor Array (EPA)
3	Устройства ввода/ввывода аналоговых сигналов
3.1	Аналого-цифровой преобразователь Analog to Digital Converter
3.2	Широтно-импульсный модулятор Pulse Width Modulator (PWM)
3.3	Трехфазный генератор Waveform Generator (WG)
3.4	Генератор меандра freguency Generator (FG)
4	Устройство обслуживания запросов прерывания
4.1	Схема управления прерываниями Interrupt Control Circuitry (ICC)
4.2	Сервер переферийных транзакций Pheripheral Transaction Server (PTS)
5	Устройство контроля
5.1	Сторожевой таймер Watchdog Timer (WDT)
5.2	Детектор падения частоты Oscillator Fail Detect (OFD)

МК семейства MCS-96 являются синхронными цифровыми устройствами. В состав микроконтроллера входит генератор тактовых импульсов. Частота следования тактовых импульсов определяется резонансной частотой внешнего кварцевого резонатора Fosc.

Архитектура семейства MCS-196

На рис.1 изображена обобщенная структурная схема микроконтрорллеров семейства MCS –196. Рассмотрим назначение и принцип действия основных функциональных узлов микроконтроллера.