Новое развитие 51-го ядра от Philips Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

Компоненты и технологии, № 8'2002

Новое развитие

51-го ядра от Philips

Новое 8-разрядное однокристальное семейство микроконтроллеров фирмы Philips основано на новом ядре, полностью совместимом со стандартным ядром 80С51.

Оно в шесть раз быстрее стандартного за счет выполнения инструкции за два такта вместо двенадцати. Выполненное по технологии 0,35 мкм, семейство LPC900 работает при напряжении питания от 2,4 до 3,6 В. В добавление к этому новые микропроцессоры обладают исключительными возможностями управления энергопотреблением, которые позволяют увеличивать время жизни батарей питания от нескольких месяцев до нескольких лет, и благодаря этому идеально подходят для изделий с батарейным питанием.

Компоненты

е-

Андрей Абрамов

abramov@microem.msk.ru

СС

С

99хт

98х

97х

96х

95х

94х

93х

92х

91х

90х

семейством LPC900 компания Philips значительно расширила возможности ядра 80С51. Семейство имеет высокоскоростное ядро, расширенное управление энергопотреблением и низкое электромагнитное излучение. Технология 0,35 мкм позволила разместить на одном кристалле 8 кбайт Flash-памяти с внутрисхемным программирование (ISP/IAP) и быстрым, не более 2 мс, временем записи или стирания сектора. Дополнительные удобства для пользователя — 512 байт EEPROM-данных и 768 байт ОЗУ.

Новое семейство также имеет расширенную периферию на кристалле, что делает его более универсальным в использовании. Большое разнообразие коммуникационных портов, расширенные возможности таймеров и усовершенствованная система энергопотребления будут доступны в широком диа-

80-pin

LQFP

80-pin

LQFP

20-pin

TSSOP, DIP

14/16-pin

TSSOP, DIP

Pin-Density

Рис. 1. Диаграмма соответствия корпусов с номерами серии

94

пазоне корпусов, имеющих от 8 до 80 выводов. На рис. 1 показана диаграмма соответствия различных корпусов с номерами серий нового семейства.

Первым изделием из новой серии стал микроконтроллер P89LPC932. Блок-схема показана на рис. 2. Этот однокристальный микроконтроллер разработан для недорогих приложений с высокими требованиями по производительности и габаритным параметрам. Многие периферийные устройства интегрированы на кристалле, что сокращает число дополнительных элементов, уменьшает размер печатной платы и значительно снижает стоимость системы в целом.

Высокопроизводительное ядро выполняет большинство инструкций за 167 нс при опорной частоте 12 МГц, что в шесть раз быстрее стандартного ядра 80С51, работающего на той же частоте. Более низкая частота при такой же производительности обеспечивает более низкое энергопотребление и электромагнитное излучение.

Flash-память, расположенная на кристалле, имеет объем 8 кбайт. Функция последовательного программирования (ISP) Flash-памяти уменьшает стоимость разработки в целом. При наличии этой функции отпадает необходимость в приобретении дорогостоящих программаторов и возрастает безопасность кода программы. Вдобавок к этому, функция программирования в режиме работы (IAP) позволяет обновлять программный код не только без демонтажа устройства, но и без его выключения.

Для хранения пользовательских данных имеется 512 байт EEPROM, где могут храниться таблицы и константы — все необходимые данные для полнофункциональной работы системы. Для хранения переменных имеется 768 байт ОЗУ. С таким объемом памяти микроконтроллер перекрывает большой спектр задач.

В дополнение к таймерам T0/T1, которые стали стандартом для микроконтроллеров семейства 51,

-------www.finestreet.ru-------------------------

Компоненты и технологии, № 8'2002

Компоненты

Ускоренное 2-тактное ядро 80С51

8 Кбайт FLASH

768 байт SRAM

Внутренняя

шина

512 байт EEPROM

Port З Configurable I/O

Port 2 Configurable I/O

Port 1 Configurable I/O

PortO Configurable I/O

I

Keypad

Interrupt

Programmable

Oscillator

Divider

3

„ CPU Clock

UART

w/Baud Rate Generator

I С

SPI

Timer 0 Timer 1

Watchdog Timer and Oscillator

CCU (Capture/ Compare Unit)

Analog

Comparator

Crystal or Configurable On-Chip

Resonator I Oscillator R/C Oscillator

Power Monitor (Power On-Reset, BrownOut Reset)

I

I

ё

uL

I

J=

I

I

I

Рис. 2. Блок-схема микроконтроллера P89LPC932

добавлены часы реального времени, которые могут быть использованы как системный таймер. Устройство захвата и сравнения (^^ может быть запрограммировано на входной захват, выходное сравнение и ШИМ. Сторожевой таймер имеет независимый генератор, расположенный на кристалле.

При необходимости связи микроконтроллера с другими устройствами имеются последовательные порты. Для связи с внешними устройствами используется последовательный асинхронный интерфейс UART. Для внутрисхемной связи используются последовательные интерфейсы и SPI. Первый интерфейс позволит объединить в одну двухпроводную сеть множество микросхем при скорости передачи данных до 400 кбод. Второй позволит подключить устройства для скоростной передачи данных до 3 Мбод.

Для полнофункциональной работы микроконтроллера необходимо подключить только напряжение питания. Это стало возможным за счет наличия внутреннего RC-генератора, который обладает достаточно хорошей стабильностью ±2,5%. Это означает, что двадцать шесть из двадцати восьми выводов могут быть использованы либо как порты ввода-вывода, либо как совмещенные функции (таймеры, последовательные порты и др.). Соответствие функциональных сигналов выводам микросхемы представлено на рис. 3. Порты ввода-вывода могут быть сконфигурированы как двунаправленные, с открытым стоком,

--------------------www.finestreet.ru -

Таблица. Основные технические характеристики P89LPC932

Ядро 2-тактное ядро 80С51

FLASH 8 кбайт с функциями ISP/IAP

ОЗУ 768 байт

EEPROM 512 байт

Система таймеров 16-разрядные таймера Т1, ТО Часы реального времени/ системный таймер Устройство захвата сравнения (CCU) Сторожевой таймер

Аналоговые функции Два аналоговых компаратора

Система прерываний Вход клавиатурного прерывания Два внешних прерывания Четыре уровня приоритета прерываний

Напряжение питания 2,4-3,6 В

Последовательные порты I2C, SPI, UART

Количество портов ввода/вывода до 26

Корпус TSSOP 28

«подтянуты» к напряжению питания через резисторы или только на вход. При этом каждый вывод может управлять светодиодом, что сокращает число дополнительных компонентов обвязки. Основные технические параметры приведены в таблице.

Микроконтроллер выполнен в 28-вывод-ном корпусе TSSOP. В настоящее время он доступен как в коммерческом температурном диапазоне, так и в индустриальном, что существенно расширяет область его при-

менения, в первую очередь, в автомобильной промышленности.

В конце этого года появится новый микроконтроллер этого семейства в 20-вывод-ном корпусе TSSOP. Это будет своего рода Flash-версия существующих LPC-микроконтроллеров, отличающихся более развитой периферией и расширенной системой управления энергосбережения на базе нового высокопроизводительного ядра. Параллельно с этим будет расширяться и периферия, доступная на кристалле: расширенные аналоговые функции АЦП и ЦАП, модуль CAN 2.0B и интерфейс USB 1.1.

В следующем году планируется активное развитие данного семейства. Ценовой диапазон будет на уровне популярных в нашей стране фирм Microchip и Atmel. Представители Philips утверждают, что каждые два-три месяца будет выходить новый микроконтроллер. Новая стратегия компании по развитию микроконтроллеров позволит ей укрепить свои позиции на сегменте рынка встраиваемых микроконтроллеров.

Более подробную техническую информацию можно получить на сайте производителя www.philipsmcu.com.

VDD VSS

КВЮ ► СМР2 •

KBI1 ► CIN2B -

KBI2 ► CIN2A -

KBI3 ► CIN1B -

KBI4 ► 1/ТЭ1С CIN1A ■ рмррсс.

rVDIO W OIVli ПЕГ

KBI6 ► СМР1 •

KBI7 ► Т1 •

CLKOUT4 XTAL2 ■

XTAL1 ■

S!

о

CL

-ICB

-OCD

-MOSI

-MISO

-SS

- SPICLK

-ОСА

-ICA

Рис. 3. Соответствие функциональных сигналов выводам микросхемы

95