Microcontrôleurs HIGH-SPEED de DALLAS SEMICONDUCTOR

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Microcontrôleurs HIGH-SPEED de DALLAS SEMICONDUCTOR. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique

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De nombreux nouveaux microcontrôleurs huit bits (MK) sont apparus en vente. Ils sont très attractifs en termes de rapport qualité-prix. Cependant, le coût de développement comprend non seulement le prix du MK lui-même, mais aussi le coût des outils de débogage, indispensables, et des logiciels (si le développement ne part pas de zéro). Cela explique l'engagement des développeurs nationaux envers MK compatible x51.

Les microcontrôleurs "haute vitesse" de Dallas Semiconductor sont entièrement compatibles au niveau logiciel et matériel avec le MCS51. Cependant, leurs possibilités sont beaucoup plus larges. Ils sont produits à la fois sans mémoire de programme et avec elle. Cette dernière peut être programmable une seule fois (OTP EPROM) ou répétable, auquel cas l'effacement est réalisé par irradiation aux ultraviolets (UV EPROM). Les MK reprogrammables sont du plus grand intérêt pour les radioamateurs, par conséquent, seuls deux membres de la famille, DS87C520 et DS87C530, sont examinés en détail dans l'article.

Les principales caractéristiques techniques de la famille MK "High Speed" sont données dans le tableau. Comme vous pouvez le voir, il se compose de cinq modifications qui diffèrent par leurs capacités. Ainsi, dans DS80C320 et DS80C323, il n'y a pas de ROM interne, dans DS83C520, il y a une ROM de masque d'une capacité de 16 Ko, et dans DS87C520 et DS87C530 - une ROM programmable ou effaçable une seule fois du même volume avec irradiation UV. La RAM externe sur puce n'est disponible que dans les trois dernières modifications, et un calendrier d'horloge n'est disponible que dans le DS87C530.

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PERFORMANCE

L'augmentation des performances des microcontrôleurs "High Speed" est due au fait que leur cycle machine n'est pas constitué de 12 cycles machine, comme dans le 87C51, mais seulement de quatre. Par conséquent, à la même fréquence d'horloge, l'instruction à cycle unique la plus simple est exécutée par le DS8xC5xx MC trois fois plus rapidement que n'importe quel représentant x51. Ainsi, à la fréquence d'horloge maximale de 33 MHz, le temps d'exécution des DS87C520 et DS87C530 est de 121 ns, ce qui ne serait disponible pour le 87C51 qu'à une fréquence de 100 MHz. Mais toutes les instructions ne sont pas exécutées aussi rapidement - en moyenne, la vitesse des programmes augmente d'environ 2,5 fois. C'est parce que certaines instructions "haute vitesse" dans le MCU prennent plus de cycles que le 87C51.

MÉMOIRE DE PROGRAMME ET DE DONNÉES

La mémoire de programme sur puce occupe les adresses inférieures dans l'espace d'adressage du MCU. Sa protection standard à trois niveaux contre les accès non autorisés est fournie. La mémoire de programme externe est accessible lorsque le compteur de programme dépasse la valeur maximale de l'adresse de la mémoire interne. Notez que cette adresse maximale peut être contrôlée par programme en définissant trois bits dans le registre ROMSIZE SFR - la taille de la mémoire peut être définie sur 0, 1, 2, 4, 8 ou 16 Ko. Pendant l'exécution du programme, vous pouvez même interdire complètement le travail à partir de la mémoire de programme interne et passer au travail à partir de la mémoire externe.

Sur la puce DS87C520/530 se trouvent à la fois les 256 octets de RAM standard, accessibles de la même manière que le 87C52, et 1 Ko de mémoire supplémentaire. Ce dernier est accessible à l'aide de la commande MOVX. Cette mémoire est traitée comme externe, malgré le fait qu'elle soit physiquement située sur la puce MK. Dans l'espace d'adressage, il est situé de 0000 à 03FF. Les accès à la mémoire externe aux adresses supérieures à 03FF sélectionnent automatiquement la mémoire hors puce, le cas échéant. L'accès à la matrice de RAM d'un kilo-octet mentionnée peut être interdit par programme - dans ce cas, tout accès à la mémoire de données externe sera effectué de la même manière que dans la famille de microcontrôleurs MCS-51.

Les MK DS87C520/530 permettent un réglage logiciel du temps d'accès à la mémoire externe. L'instruction MOVX est exécutée en un minimum de deux cycles machine, de plus, lors de l'accès à la mémoire externe à la fois sur puce et hors puce. Cependant, pour travailler avec des puces RAM externes "lentes", le nombre de cycles peut augmenter jusqu'à neuf. Lors de la réinitialisation, leur nombre est fixé à trois.

POINTEURS DE DONNÉES

Le DPTR standard, appelé DPTR0, est situé aux adresses 82H et 83H, ce qui rend le MCU "High Speed" compatible avec le 87C51. Le deuxième pointeur, situé aux adresses 84H et 85H, est appelé DPTR1. La sélection d'un DPTR spécifique se fait en réinitialisant/définissant un bit zéro dans le registre SFR à l'adresse 86H. En utilisant deux pointeurs pour les adresses "de" et "vers", les transferts de blocs peuvent être effectués efficacement.

GESTION DE L'ALIMENTATION

En plus de l'inactivité et de la mise hors tension, il existe un autre mode de faible consommation appelé mode de gestion de l'alimentation (PMM). Dans celui-ci, le processeur continue son travail sans aucune restriction, cependant, la consommation est réduite en réduisant la fréquence d'horloge. Il est possible de le réduire de 16 ou 256 fois (modes PMM1 et PMM2, respectivement). A une fréquence d'horloge de 11059,2 kHz en mode "High Speed" standard, les MK consomment 15,5, en mode PMM1 - 4,8, PMM2 - 4 mA, (ce dernier est encore inférieur à celui des 87C51/52 en mode Idle , et sans arrêter le processeur). De plus, dans DS87C520/530, il est permis d'utiliser un oscillateur interne fonctionnant à une fréquence de 2...4 MHz comme horloge. Cependant, la fréquence indiquée est instable, et donc cette solution ne peut pas être utilisée dans des appareils où des mesures précises d'intervalles de temps sont requises.

La diminution de la vitesse d'horloge modifie proportionnellement la vitesse de la liaison série. Dans le MK "High Speed", des solutions techniques sont mises en œuvre qui permettent d'éliminer facilement cet inconvénient.

Pour réduire le rayonnement électromagnétique du MK dans les cas où le signal ALE n'est pas nécessaire, sa génération peut être désactivée par programmation.

PORTS SÉRIE ET MINUTEURS

Les DS87C520 et DS87C530 ont deux ports série identiques au 87C51, le second utilisant les broches P1.2 (RXD1) et P1.3 (TXD1), ainsi que les registres SCON1 (C0H) et SBUF1 (C1H). Les deux ports peuvent fonctionner en même temps, mais en même temps fonctionner à des vitesses différentes ou dans des modes différents. Le deuxième port ne peut utiliser que le premier temporisateur/compteur pour définir le débit en bauds.

Pour assurer la compatibilité, les temporisateurs des MK considérés utilisent comme horloge de réglage la fréquence d'horloge divisée par 12. Cependant, vous pouvez également passer à la fréquence d'horloge divisée par 3, ce qui se fait en définissant le bit correspondant dans le registre SFR CKCON.

Le temporisateur de chien de garde réinitialise le MC chaque fois qu'il déborde. Pour éviter ces réinitialisations, il doit être réinitialisé périodiquement, ce qui n'est possible que dans un système fonctionnant normalement. Le temporisateur chien de garde est incrémenté une fois par période d'horloge. En définissant les bits appropriés, vous pouvez définir quatre valeurs de son recalcul, à la suite de quoi le nombre de cycles avant le débordement devient deux à la puissance 17, 20, 23 ou 26. Le temporisateur définit également le drapeau d'interruption (s'il est activé par le logiciel) 512 horloges avant la réinitialisation.

RÉINITIALISATION SOUS-TENSION, INTERRUPTION ET HORLOGE EN TEMPS RÉEL

La réduction de la tension d'alimentation à une valeur inférieure à 4,13 V amène le dispositif interne correspondant du MK à générer un signal de réinitialisation, qui est maintenu jusqu'à ce que la tension revienne au niveau spécifié. Cela ne nécessite aucun élément externe supplémentaire ni modification du programme. Lorsque la tension chute à 4,38 V, un signal d'interruption peut être généré (si activé).

MK DS87C520 et DS87C530 ont six interruptions externes : deux standard, similaires à celles du 87C51, et quatre supplémentaires. Ces derniers diffèrent des standards en ce qu'ils n'opèrent que sur le front ou la chute du signal d'interruption - pour INT2 et INT4, le front est actif, et pour INT3 et INT5, la chute. Les interruptions de minuterie sont gérées de la même manière que le 87C52. Chaque temporisateur a son propre indicateur d'activation, vecteur et priorité.

L'horloge en temps réel (RTC), équipée du MK DS87C530, vous permet de stocker l'heure, la date, le jour de la semaine, le mois et l'année actuels. Pour ce faire, il est nécessaire de connecter un résonateur à quartz avec une fréquence propre de 32,768 kHz et une batterie au lithium au MK de manière appropriée. Les RTC ont la capacité de générer une alarme (ALARME) lorsque l'heure programmée est atteinte, tandis que le drapeau d'interruption, s'il est activé, est défini même en mode micro-consommation.

Auteur : A.Gorbatchev, Moscou

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