HIGH-SPEED микроконтроллеры от DALLAS SEMICONDUCTOR. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Микроконтроллеры

 Комментарии к статье

В продаже появилось много новых восьмиразрядных микроконтроллеров (МК). Они весьма привлекательны с точки зрения отношения цены к производительности. Однако в стоимость разработки входит не только цена самого МК, но и стоимость средств отладки, без которых не обойтись, и программного обеспечения (если разработка начинается не с нуля). Этим объясняется приверженность отечественных разработчиков х51-совместимым МК.

МК "High Speed" фирмы Dallas Semiconductor полностью программно и аппаратно совместимы с MCS51. Однако возможности их гораздо шире. Выпускаются они как без памяти программ, так и с таковой. Последние могут быть однократно (OTP EPROM) или многократно программируемыми, причем в этом случае стирание осуществляется облучением ультрафиолетовыми лучами (UV EPROM). Наибольший интерес для радиолюбителей представляют перепрограммируемые МК, поэтому в статье подробно рассматриваются только два представителя семейства - DS87C520 и DS87C530.

Основные технические характеристики МК семейства "High Speed" приведены в таблице. Как видно, оно состоит из пяти модификаций, различающихся своими возможностями. Так, в DS80C320 и DS80C323 внутреннее ПЗУ отсутствует, в DS83C520 имеется масочное ПЗУ объемом 16 Кбайт, а в DS87C520 и DS87C530 - однократно программируемое или стираемое ультрафиолетовым облучением ПЗУ такого же объема. Внешнее ОЗУ на кристалле имеется только в трех последних модификациях, а часы-календарь - только в DS87C530.

(нажмите для увеличения)

ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ

Увеличение производительности "High Speed" микроконтроллеров обусловлено тем, что их машинный цикл состоит не из 12 машинных тактов, как у 87С51, а всего из четырех. Поэтому при одинаковой тактовой частоте простейшая одноцикловая команда выполняется МК DS8xC5xx втрое быстрее, чем любым представителем х51. Так, на максимальной тактовой частоте 33 МГц время ее выполнения DS87C520 и DS87C530 составляет 121 нс, что было бы доступно для 87С51 лишь при частоте 100 МГц. Но не все инструкции выполняются столь же быстро - в среднем быстродействие программ возрастает примерно в 2,5 раза. Это объясняется тем, что некоторые инструкции "High Speed" МК выполняют за большее количество циклов, чем 87С51.

ПАМЯТЬ ПРОГРАММ И ДАННЫХ

Память программ, расположенная на кристалле, занимает младшие адреса в адресном пространстве МК. Предусмотрена ее стандартная трехуровневая защита от несанкционированного доступа. Обращение к внешней памяти программ происходит в том случае, когда счетчик команд превышает максимальное значение адреса внутренней памяти. Заметим, что этот максимальный адрес может программно управляться путем установки трех бит в SFR-регистре ROMSIZE - размер памяти может быть задан 0, 1, 2, 4, 8 или 16 Кбайт. В процессе выполнения программы можно даже полностью запретить работу от внутренней памяти программ и перейти на работу от внешней.

На кристалле DS87C520/530 находятся как стандартные 256 байт ОЗУ, доступ к которым осуществляется аналогично 87С52, так и дополнительная память объемом 1 Кбайт. Доступ к последней осуществляется с помощью команды MOVX. Эта память трактуется как внешняя, несмотря на то, что физически она находится на кристалле МК. В адресном пространстве она расположена от 0000 до 03FF. Обращения к внешней памяти по адресам выше 03FF автоматически выбирают память вне кристалла, если таковая имеется. Доступ к упомянутому однокилобайтному массиву ОЗУ можно программно запретить - при этом любое обращение к внешней памяти данных будет выполняться аналогично тому, как это делается в МК семейства MCS-51.

МК DS87C520/530 допускают программную регулировку времени доступа к внешней памяти. Инструкция MOVX минимально выполняется за два машинных цикла, причем при обращении к внешней памяти как на кристалле, так и вне его. Однако для работы с "медленными" микросхемами внешнего ОЗУ число циклов может увеличиваться вплоть до девяти. При сбросе их число устанавливается равным трем.

УКАЗАТЕЛИ ДАННЫХ

Стандартный DPTR, обозначаемый как DPTR0, располагается по адресам 82H и 83H, чем обеспечивается совместимость "High Speed" МК с 87С51. Второй указатель, расположенный по адресам 84H и 85H, обозначается как DPTR1. Выбор конкретного DPTR осуществляется сбросом/установкой нулевого бита в SFR-регистре по адресу 86H. Используя два указателя для адресации "откуда" и "куда", можно эффективно осуществлять блоковые пересылки.

УПРАВЛЕНИЕ ПОТРЕБЛЯЕМОЙ МОЩНОСТЬЮ

Кроме Idle и Power Down, имеется еще один режим пониженного энергопотребления, получивший название Power Management Mode (PMM). В нем процессор продолжает свою работу без каких-либо ограничений, однако потребление снижается за счет уменьшения тактовой частоты. Возможно ее снижение в 16 или 256 раз (режимы РММ1 и РММ2 соответственно). На тактовой частоте 11059,2 кГц в стандартном режиме "High Speed" МК потребляют 15,5, в режиме РММ1 - 4,8, РММ2 - 4 мА, (последнее даже меньше, чем у 87С51/52 в режиме Idle, причем без остановки процессора). Кроме того, в DS87C520/530 допустимо использовать в качестве тактового внутренний генератор, работающий на частоте 2...4 МГц. Однако указанная частота нестабильна, в связи с чем это решение нельзя применять в устройствах, где необходимы точные измерения временных интервалов.

При снижении тактовой частоты пропорционально изменяется скорость передачи по последовательному каналу. В "High Speed" МК реализованы технические решения, позволяющие легко устранить этот недостаток.

Для уменьшения электромагнитного излучения от МК в случаях, когда в сигнале ALE нет необходимости, формирование его можно программно запретить.

ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫЕ ПОРТЫ И ТАЙМЕРЫ

МК DS87C520 и DS87C530 снабжены двумя последовательными портами, идентичными имеющемуся в 87С51, причем второй использует выводы Р1.2 (RXD1) и Р1.3 (TXD1), а также регистры SCON1 (C0H) и SBUF1 (C1H). Оба порта могут функционировать одновременно, но работать при этом на разных скоростях или в разных режимах. Для задания скорости передачи второй порт может использовать только первый таймер/счетчик.

Для обеспечения совместимости таймеры в рассматриваемых МК используют в качестве задающей тактовую частоту, деленную на 12. Однако можно перейти и на тактовую частоту, деленную на 3, что осуществляется установкой соответствующего бита в SFRрегистре CKCON.

Сторожевой таймер сбрасывает МК всякий раз, когда происходит его переполнение. Чтобы избежать этих пересбросов, его нужно периодически обнулять, что возможно только в нормально работающей системе. Инкрементирование сторожевого таймера происходит один раз за период тактовой частоты. Установкой соответствующих битов можно задать четыре значения его пересчета, в результате чего число тактов до переполнения станет равным двум в 17, 20, 23 или 26-й степени. Таймер также выставляет флаг прерывания (если он программно разрешен) за 512 тактов до пересброса.

СБРОС ПО СНИЖЕНИЮ ПИТАЮЩЕГО НАПРЯЖЕНИЯ, ПРЕРЫВАНИЯ И ЧАСЫ РЕАЛЬНОГО ВРЕМЕНИ

Снижение питающего напряжения до значения, меньшего 4,13 В, приводит к тому, что соответствующее внутреннее устройство МК вырабатывает сигнал сброса, удерживающийся до возврата напряжения к указанному уровню. Для этого не нужно никаких дополнительных внешних элементов или изменений в программе. При уменьшении напряжения до значения 4,38 В может вырабатываться сигнал прерывания (если оно разрешено).

МК DS87C520 и DS87C530 имеют шесть внешних прерываний: два стандартных, аналогичных таковым в 87С51, и четыре дополнительных. Последние отличаются от стандартных тем, что срабатывают только по фронту или спаду прерывающего сигнала - для INT2 и INT4 активным является фронт, а для INT3 и INT5 - спад. Обработка прерываний от таймеров осуществляется аналогично 87С52. Каждый таймер имеет свой флаг разрешения, вектор и приоритет.

Часы реального времени (Real Time Clock, RTC), которыми оснащен МК DS87C530, позволяют хранить текущее время, число, день недели, месяц, год. Для этого к МК необходимо подключить соответствующим образом кварцевый резонатор с собственной частотой 32,768 кГц и литиевую батарею питания. RTC обладают возможностью формировать сигнал тревоги (ALARM) по достижении запрограммированного времени, при этом флаг прерывания, если оно разрешено, выставляется даже в режиме микропотребления.

Автор: А.Горбачев, г.Москва

Смотрите другие статьи раздела Микроконтроллеры.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Польза белкового завтрака 14.01.2026

Правильное питание по утрам играет ключевую роль в поддержании здоровья и контроле веса. Многочисленные исследования подтверждают, что состав завтрака может влиять на аппетит в течение всего дня и качество употребляемой пищи. Австралийские ученые провели масштабный эксперимент, который показал, что употребление белковой пищи с утра помогает дольше чувствовать сытость и предотвращает переедание. В исследовании участвовали более 9 тысяч человек среднего возраста 46 лет. В период с 2011 по 2012 год специалисты анализировали рационы респондентов, оценивая долю основных макронутриентов. В среднем участники потребляли 43% углеводов, 31% жиров, 18% белков, 2% клетчатки и 4% алкоголя. Такой рацион позволил ученым проследить взаимосвязь между утренним приемом пищи и пищевым поведением в течение дня. Выяснилось, что участники, чей завтрак содержал недостаточное количество белка, ощущали повышенный аппетит в течение дня. Они ели больше, чем необходимо, и часто выбирали продукты с высоким со ...>>

Технология SmartPower HDR 14.01.2026

Ноутбуки стремительно развиваются в плане графики и мультимедийных возможностей, но яркие дисплеи с высоким динамическим диапазоном (HDR) часто становятся серьезной нагрузкой для аккумуляторов. Длительная работа с видео высокого качества или играми в HDR приводит к быстрой разрядке батареи, что ограничивает мобильность пользователей и снижает комфорт работы. Решить эту проблему призвана новая технология SmartPower HDR, разработанная совместно компаниями Samsung Display и Intel. Суть технологии заключается в динамическом управлении напряжением OLED-панелей. Чипсет ноутбука в реальном времени анализирует пиковую яркость каждого кадра и передает эти данные контроллеру дисплея, который оптимизирует подачу напряжения в зависимости от количества активных пикселей. В отличие от традиционных режимов HDR, где яркость часто фиксируется на максимальном уровне, SmartPower HDR адаптируется к конкретному контенту, что снижает энергопотребление без потери качества изображения. Технология позвол ...>>

Недосып существенно сокращает жизнь 13.01.2026

Сон является одной из самых фундаментальных потребностей человека. Он влияет на обмен веществ, работу сердца и мозга, иммунитет и общее самочувствие. Современный ритм жизни часто заставляет людей жертвовать сном ради работы, учебы или развлечений, но ученые предупреждают: регулярный недосып может иметь далеко идущие последствия для здоровья и долголетия. Исследователи из Орегонского университета здравоохранения и науки пришли к выводу, что сон менее семи часов в сутки связан с сокращением продолжительности жизни. По данным специалистов, хроническая нехватка сна не только вызывает усталость и снижение работоспособности, но и постепенно сказывается на здоровье органов и систем, увеличивая риски развития различных заболеваний. Для анализа ученые использовали обширную национальную базу данных США, сопоставляя показатели ожидаемой продолжительности жизни на уровне штатов с результатами опросов Центров контроля и профилактики заболеваний за период с 2019 по 2025 годы. Они учитывали мно ...>>

Случайная новость из Архива Исследование костей откроет новые прочные материалы 02.04.2020 Команда опытных специалистов по материальному инжинирингу из Нью-Йоркского Университета Корнуэлла представила проект, нацеленный на выявление принципов того, как костная ткань может самостоятельно укрепляться и как можно использовать этот принцип для того, чтобы делать известные нам материалы и устройства еще более устойчивыми и надежными в своей продолжительной и иногда даже экстремальной эксплуатации. В частности, работа команды специалистов сосредоточилась на первом этапе на выявлении того, по какому принципу кость может сопротивляться высоким нагрузкам на себя. Оказалось, что в основе ее решетчатой структуры лежит наложение горизонтальных и вертикальных "стоек", которые не только выдерживают продолжительные циклы нагрузок, но которые могут также увеличивать устойчивость самой костной ткани. С течением возраста люди теряют в первую очередь горизонтальные костяные стойки, что существенно уменьшает уровень ее устойчивости к различным нагрузкам, а помимо этого кость становится более хрупкой и в отношении небольших нагрузок. Создав уникальный 3D-принт такой конструкции динамического костного типа, команда специалистов установила, что имеется возможность увеличить уровень прочности такого материала, подредактировав решетку строения костной ткани - а соответственно, такой же принцип может быть применен и в отношении сторонних материалов и устройств, которые нас окружают. Кроме того, отформатированные костяные стойки могут стать не только основным опорным пунктом в отношении увеличения прочности материала, но также своего рода основной базой для поддержания дополнительных нагрузок. Это означает, что в своем адаптированном виде такие варианты материалов могут стать частью тех же элементов космических кораблей, которым необходимо быть не только крайне прочными, но и крайне гибкими при эксплуатации.

Другие интересные новости:

▪ Уровень мирового океана повышается за счет подземных вод

▪ Антенна L-диапазона с поддержкой сверхширокополосных и многодиапазонных сетей

▪ Квантовый процессор на 127 кубитов

▪ Радиопосуда в столовых

▪ Сон удваивает эффективность памяти

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Звонки и аудио-имитаторы. Подборка статей

▪ статья Джеральд Даррелл. Знаменитые афоризмы

▪ статья Где и когда мужчины прицепляли к шляпам лобковые волосы своих возлюбленных? Подробный ответ

▪ статья Буйволиная трава. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Устройство автоматической сушки обмоток электродвигателя. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Электросварочные установки. Требования к помещениям для электросварочных установок и сварочных постов. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026