Сторожевой таймер

Предназначен для защиты микроконтроллера от сбоев в процессе работы. Представляет собой многоразрядный счетчик. При сбросе он обнуляется. При переходе в активный режим работы увеличивает код независимо от выполняемой программы и при переполнении генерирует сигнал внутреннего сброса МК. Для исключения этого события прикладная программа должна периодически сбрасывать счетчик.

Контроллеры последовательного ввода/вывода

Задачи, которые решаются средствами контроллера последовательного ввода/вывода могут быть условно разделены на три группы:

• связь встраиваемой МПС с системой управления верхнего уровня: промышленным компьютером, офисным компьютером. Наиболее часто для этой цели используются интерфейсы RS-232 и RS-485;

• связь с внешними по отношению к МК периферийными ИС встраиваемой МПС, а также с датчиками физических величин с последовательным выходом. Для этой цели используются интерфейсы SPI, I2C;

• интерфейс связи с локальной сетью в мультимикропроцессорных системах. В сложных системах более популярным становится протокол типа CAN.

Минимизация потребления энергии в системах с мк

Кроме активного режима большинство современных МК могут быть переведены в режим ожидания и режим останова с пониженным энергопотреблением.

В режиме ожидания прекращает работу центральный процессор, но продолжают работать периферийные модули, которые отслеживают поведение объекта управления. При необходимости периферийные модули переводят МК в активный режим для вычисления корректирующих воздействий на объект управления. Мощность потребления снижается в 5–10 раз. Выход из режима по сбросу и прерыванию.

В режиме останова прекращают работу и ЦП, и большинство периферийных модулей. Мощность потребления составляет единицы мкВт. Выход из режима по сбросу.

Различают три группы исполнения по напряжению питания: 5 В±10 %, с расширенным диапазоном питания (от 2–3 до 5–7 В), с пониженным напряжением питания (от 1,8 до 3 В).

Примеры устройств, где используется режим пониженного энергопотребления: пульт дистанционного управления бытовой аппаратуры и счетчик тепловой энергии.

Микроконтроллер семейства АТ89 фирмы Atmel представляет собой восьмиразрядную однокристальную микроЭВМ с системой команд MCS-51 фирмы Intel. Базовая структура микроконтроллеров совпадает с базовой структурой микроконтроллеров семейства MCS-51 и отечественных микроконтроллеров МК51 серий К1816/51 и К1830/51, однако микроконтроллеры многих типов содержат новые запоминающие и периферийные устройства, а некоторые устройства базовой структуры имеют иные характеристики.

10 Микроконтроллеры семейства ат89 фирмы Atmel

В табл. 10.1 перечислены типы микроконтроллеров семейства АТ89, указаны запоминающие и периферийные устройства и некоторые узлы, входящие в состав микроконтроллеров каждого типа, и приведены их характеристики.

Таблица 10.1

Тип МК

FLASH

SRAM

EEPROM

EM

I/O

SP

T/С

IS

IV

SPI

WDT

AC

DPTR

АТ89С1051

1K

64

–

–

15

–

1

3

3

–

–

+

1

АТ89С1051U

1K

64

–

–

15

+

2

6

5

–

–

+

1

АТ89С2051

2K

128

–

–

15

+

2

6

5

–

–

+

1

АТ89С4051

4K

128

–

–

15

+

2

6

5

–

–

+

1

АТ89С51 АТ89LV51

4K

128

–

+

32

+

2

6

5

–

–

–

1

АТ89С52 АТ89LV52

8K

256

–

+

32

+

3

8

6

–

–

–

1

АТ89С55 АТ89LV55

20K

256

–

+

32

+

3

8

6

–

–

–

1

АТ89S53 АТ89LS53

12K

256

–

+

32

+

3

9

6

+

+

–

2

АТ89S8252 АТ89LS8252

8K

256

2K

+

32

+

3

9

6

+

+

–

2

АТ89S4D12

4K

256

128K

–

5

–

–

–

–

+

–

–

2

В число запоминающих устройств входят внутреннее постоянное запоминающее устройство (FLASH), предназначенное для хранения команд программы и констант, и внутреннее оперативное запоминающее устройство (SRАM), предназначенное для хранения данных. FLASH память программ выдерживает до 1000 циклов перепрограммирования. SRAM является статическим оперативным запоминающим устройством.

Микроконтроллеры некоторых типов имеют «новое» запоминающее устройство — внутреннее перепрограммируемое запоминающее устройство для хранения данных (EEPROM). Первоначальная запись данных в EEPROM производится при программировании микроконтроллера. В процессе выполнения программы обращения к EEPROM для чтения и записи выполняются с использованием команд с мнемокодами операции MOVX. После обращения для записи в EEPROM выполняется цикл записи длительностью несколько мс, в течение которого новое обращение к EEPROM невозможно.

В табл. 10.1 указана емкость названных запоминающих устройств (число восьмиразрядных ячеек памяти). К микроконтроллерам некоторых типов не может подключаться внешняя память (External Memory, EM). Отсутствие возможности подключения внешней памяти отмечено знаком <–> в колонке ЕМ.

К числу периферийных устройств относятся восьмиразрядные параллельные порты ввода-вывода Р0, Р1, Р2, Р3, последовательный порт SP, таймеры-счетчики Т/С0, Т/С1, Т/С2 и контроллер прерываний. Микроконтроллеры некоторых типов содержат меньшее число параллельных портов, а некоторые порты имеют меньшее число входов-выходов. Суммарное число входов-выходов параллельных портов у микроконтроллера указано в табл. 10.1 в колонке I/O. У микроконтроллеров некоторых типов отсутствует таймер-счетчик Т/С2, при этом у некоторых микроконтроллеров отсутствует также таймер-счетчик Т/С1. Число таймеров-счетчиков у микроконтроллера указано в колонке Т/С.

Система прерываний имеет два уровня приоритета. Число источников запросов прерывания (Interrupt Source, IS) и векторов прерывания (Interrupt Vector, IV) у микроконтроллеров разных типов указано в табл. 10.1 в колонках IS и IV соответственно. «Новыми» периферийными устройствами являются блок последовательного периферийного интерфейса (SPI), сторожевой таймер (WDT) и аналоговый компаратор (АС). Наличие у микроконтроллера названных устройств отмечено знаком <+> в колонках SPI, WDT и АС соответственно.

Блок SPI предназначен для последовательного ввода и вывода данных с использованием трех шин. При этом микроконтроллер может работать в качестве ведущего или ведомого устройства. Блок SPI может быть использован также для программирования микроконтроллера после установки его в аппаратуру.

Аналоговый компаратор сравнивает по величине напряжения сигналы, поступающие на входы Р1.0 и Р1.1. (рис. 10.1). Результат сравнения подается на вход Р3.6, не имеющий внешнего вывода. Процессор у микроконтроллеров некоторых типов содержит два регистра-указателя данных — DPTR0 и DPTR1. Количество регистров-указателей данных у микроконтроллера указано в колонке DPTR.

Микроконтроллеры семейства AT89 выпускаются для работы при разных значениях напряжения питания и тактовой частоты, определяемой частотой подключенного к микроконтроллеру кварцевого резонатора. Диапазоны значений напряжения питания (Vcc) и тактовой частоты (Fosc) у микроконтроллеров разных типов указаны в табл. 10.2. Ток потребления зависит от величины напряжения питания и тактовой частоты. В табл. 10.2 приведены значения тока потребления в рабочем режиме (Icc) при максимальном значении напряжения питания и Fosc=12 МГц.

Таблица 10.2

Тип МК	Vcc (В)	Fosc (МГц)	Icc (мА)	N
АТ89С1051	2,7–6,0	0–24	15	20
AT89C1051U	2,7–6,0	0–24	15	20
АТ89С2051	2,7–6,0	0–24	15	20
АТ89С4051	2,7–6,0	0–24	15	20
АТ89С51	4,0–6,0	0–24	20	40
АТ89LV51	2,7–6,0	0–12	20	40
АТ89С52	4,0–6,0	0–24	25	40
АТ89LV52	2,7–6,0	0–12	25	40
AT89C55	4,0–6,0	0–33	25	40
АТ89LV55	2,7–6,0	0–12	25	40
АТ89S53	4,0–6,0	0–33	25	40
АТ89LS53	2,7–6,0	0–12	25	40
АТ89S8252	4,0–6,0	0–33	25	40
АТ89LS8252	2,7–6,0	0–12	25	40
АТ89S4D12	3,3 (+–10%)	12–15	20	10

Ниже приведены основные характеристики двух микросхем семейства AT89.