ИУС_РК2

подсоединять к одной шине I2C две микросхемы PCF8583.

Встроенная микросхема генератора, работающая на частоте 32,768 кГц, и первые 8 байт оперативной памяти используются для часов, календаря и функций счетчика. Следующие 8 байт могут быть запрограммированы на использование в качестве регистров сигнализации (функция будильника), или же к ним можно обращаться как к свободным адресам памяти. Остальные 240 байт относятся к оперативной памяти.

Таблица 1. Назначение выводов микросхемы PCF8583.

Рисунок 3. Структурная схема часов / календаря PCF8583 Обозначения:

• PCF8583 OSCILLATOR - тактовый генератор;

•POWER-ON RESET - сброс по включению питания;

•I2C-BUS INTERFACE - интерфейс шины I2C;

•DIVIDER - делитель;

•CONTROL LOGIC - логика управления;

•ADDRESS REGISTER - адресный регистр.

Таблица 2. Память RTC: регистровая модель

Микросхема PCF8583 содержит оперативную память объемом 256 байт с 8-битным адресным регистром, осуществляющим автоматическое

инкрементирование адреса, встроенную микросхему генератора (частота 32,768 кГц), делитель частоты, последовательную двунаправленную шину I C и схему, осуществляющую сброс по включению питания.

Первые 16 байт ОЗУ (адреса памяти от 00 до 0F) представляют собой адресуемые 8-битовые регистры специального назначения. Первый регистр (адрес 00) используется в качестве регистра управления/состояния. Регистры по адресам с 01 по 07 - счетчики для функций часов. Регистры, расположенные по адресам с 08 по 0F, могут быть запрограммированы в качестве регистров сигнализации (функция будильника) или использованы как обычные регистры памяти (когда сигналы отключены).

1.2.5.3Режимы работы часов

При программировании регистра управления/состояния может быть установлен один из режимов работы часов [14]:

•на частоте 32,768 кГц (часы);

•на частоте 50 Гц (часы);

•режим счетчика событий.

В том случае, если выбран режим часов, сотые доли секунды, секунды, минуты, часы, дата, месяц (календарь на 4 года) и дни недели хранятся в двоично-десятичном формате в ОЗУ часов.

Режим счетчика событий используется для подсчета импульсов, подаваемых на вход генератора OSCI (к выводу OSCO ничего не подключается). Кроме того, в этом режиме часы можно настроить таким образом, чтобы они считали входящие события и генерировали логический «0» на выходе INT при переполнении. Этот сигнал можно завести на вход внешнего прерывания микроконтроллера и работать с часами как со счетчиком событий по прерыванию.

При чтении одного из регистров-счетчиков (адреса с 01h по 07h) содержимое всех счетчиков стробируется в регистры-защелки в начале цикла чтения. Таким образом, предотвращаются ошибки чтения счетчика часов. При записи в один регистр-счетчик с другими регистрами-счетчиками ничего не происходит.

Рисунок 4. Регистр управления/состояния

1.2.5.4Регистры-счетчики

В режиме работы «часы» можно устанавливать 12- и 24-часовые форматы времени путем изменения соответствующих битов регистра-счетчика часов.

Год и день месяца упакованы в памяти RTC по адресу 05h. Дни недели и месяцы хранятся по адресу 06h. Настройка регистра управления / состояния позволяет считывать дату напрямую путем маскирования в регистрахсчетчиках битов лет и дней недели. Это дает возможность пользователю напрямую считывать дату и месяц.

Таблица 3. Длины циклов счетчиков времени, режим часов.

1.2.5.5Будильник

При установке в регистре управления/состояния бита, разрешающего работу сигнализации, активируется регистр управления будильником (адрес 08h).

Рисунок 5. Регистр управления будильником (режим работы «часы»)

При помощи регистра управления будильником можно настроить его работу таким образом, чтобы он «звонил» в режиме работы «часы» при наступлении определенной даты, ежедневно в одно и то же время, по дням недели и по интервалам времени: каждое n сотых долей секунды, каждые n секунд, каждые n минут, часов, дней, n - значение,

Рисунок 6. Регистр управления будильником (режим работы «счетчик событий»)

Счетчик событий хранит до 6-значное десятичное число, которые располагается в формате BCD в памяти по адресам 01h-03h (соответственно, младший, средний, старший байт). Таким образом, может быть посчитано до 1 миллиона событий. Сигнализация счетчика событий срабатывает в том случае, если содержимое регистра-счетчика совпадает со значением, хранящимся по адресам 09^0В^ и при этом сигнализация по событию разлешена (биты 4 и 5 регистра управления будильником установлены соответственно в 0 и 1). При этом по сигнализации устанавливается флаг сигнала (бит 1 регистра управления/состояния). Инвертированное значение этого флага может быть передано на вывод прерывания микросхемы (INT) - для этого надо установить бит разрешения прерывания по сигналу в регистре управления будильником.

В этом режиме таймер (адрес 07h) инкрементируется при наступлении каждого первого, сотого, десятитысячного и миллионного события в зависимости от значений, установленных в битах 0, 1 и 2 регистра управления будильником (08h). Соответственно, сигнализация по таймеру в режиме счетчика событий срабатывает, когда содержимое регистра-счетчика таймера (07h) совпадает со значением, хранящимся по адресу 0Fh, и при этом сигнализация по таймеру разлешена (бит регистра управления будильником установлены соответственно).

1.2.5.9Вывод прерывания INT

Рисунок 7. Логика работы прерываний по сигналу и по таймеру.

Условия для генерации на выходе INT активного сигнала (логический «0») определяются путем программирования регистра управления будильником (08h). К таким условиям относятся сигнализация по часам, сигнализация по таймеру, переполнение таймера, сигнализация счетчика событий. Прерывание происходит в том случае, когда установлен флаг сигнала или флаг таймера и при этом разрешено соответствующее прерывание. В любом случае прерывание очищается только программным путем: очисткой флага, вызвавшего прерывание.

1.2.6Система контроля питания

Система питания является фундаментом для любой электронной схемы. К сожалению, во встроенных системах не всегда удается добиться качественного вторичного электропитания при использовании автономных источников энергии (аккумуляторов, химических элементов питания и т.п.), бортовой сети (например, в автомобиле), при наличии большого количества помех (например, на производстве). Система контроля питания предназначена для обеспечения надежного

функционирования микроконтроллера в условиях нестабильного питающего напряжения [40].

Сразу после включения питания устройства на плате начинаются переходные процессы. Нарастание напряжения происходит не мгновенно и не линейно, время установки стабильного напряжения питания зависит от схемы и составляет обычно десятки-сотни миллисекунд. На этот момент времени система контроля питания задерживает старт микроконтроллера. Если старт не задержать, микроконтроллер, получая нестабильное питание, может давать сбои в работе и часто рестартовать.

В процессе работы система контроля питания постоянно проверяет уровень напряжения в цепях питания. Если уровень отклоняется от заданной величины, система контроля питания вырабатывает прерывание. Обработчик прерывания может корректно завершить работу встраиваемой системы, например, при внезапном пропадании питания.

Что можно сделать в обработчике прерывания, когда произошел сбой питания? Можно попытаться сохранить в энергонезависимой или обычной памяти контроллера текущее состояние прикладной программы, чтобы после возобновления подачи электроэнергии продолжить работу с прерванного места. Естественно, для реализации такого механизма защиты от сбоев питания вы должны реализовать свою программу так, чтобы в ней были четко выражены состояния ее работы. Другими словами, при проектировании такого рода программ очень полезно использовать конечные автоматы.

Задача супервизора питания - отследить уровень питающего напряжения и выдать цифровой сигнал, если уровень не соответствует заданному критерию. К чему могут привести изменения питающего напряжения?

Так как схема СнК не является чисто активной нагрузкой, при включении питания начинаются так называемые переходные процессы. Уровень питания устанавливается не сразу, а в течении нескольких десятков - сотен миллисекунд, при этом в ряде случаев могут возникать хаотичные колебания напряжения. В результате, микропроцессор и программируемая логика может десятки раз включаться и выключаться отрабатывая начальный участок алгоритма. Такое поведение схемы может отрицательно сказываться на энергонезависимой памяти устройства, так и на объекте управления, подключенном к УСО системы ввода-вывода. Аналогичные переходные процессы обычно возникают при выключении устройства или при внезапном и кратковременном пропадании питающего напряжения ( например из-за плохого контакта).

Самым простым способом борьбы с этим явлением, является использование супервизора питания, который держит сигнал RESET в активном состоянии на время работы переходных процессов.

Обычно, для защиты от переходных процессов супервизоры питания снабжают компаратором с триггером Шмидта, а также счетным таймером, для организации регулируемой или постоянной задержки выходного сигнала.

Очень серьёзную проблему вызывает подача нескольких напряжений питания на схему. Какие проблемы могут возникнуть? Во-первых, при некорректной подаче питающего напряжения снижается надежность электронных компонентов, что в свою очередь снижает срок службы СнК. Это происходит из-за того, что некоторое время после включения, электронным компонентам приходится работать в недопустимых условиях (например, только с одним источником питания вместо трёх). Во-вторых, возможны ситуации, когда некорректная подача нескольких напряжений на плату