Популярные 8-разрядные микроконтроллеры фирмы Holtek Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

Компоненты и технологии, № 4'2003

Популярные 8-разрядные микроконтроллеры

фирмы HOLTEK

Фирма HOLTEK ради удешевления конечного продукта взяла за правило выпускать микросхемы не только в традиционных корпусах, но и в бескорпусном варианте.

Уже давно перестали быть экзотикой бескорпусные микроконтроллеры, смонтированные прямо на печатной плате (технология chip-on-board), стеклянном корпусе (технология chip-on-glass) или на шлейфе ЖКИ. При этом сам индикатор становится интеллектуальным, а схема упрощается и удешевляется одновременно. Монтаж бескорпусного контроллера на шлейф или плату клавиатуры также позволяет удешевить этот узел, заставив его выдавать готовые коды клавиш, осуществлять буферирование клавиатуры. В этой статье мы познакомимся с представителями двух семейств микроконтроллеров HOLTEK — HT48 и HT49.

Юрий Ермаков

[email protected]

Потребность в дешевых микроконтроллерах на нашем рынке будет существовать всегда. Область применения таких микроконтроллеров — от приборостроения и систем управления технологическими процессами до автоматов осве-

щения, стиральных машин, игрушек, пылесосов и другой бытовой техники. Иначе говоря, они применяются везде, где необходимо снабдить привычные вещи новыми, полезными и неожиданными функциями, разместив при этом схему управления на площади 5-рублевой монеты.

Семейство НТ48 — это 8-разрядные микроконтроллеры с числом выводов от 24 до 64. Микросхемы предназначены для управления процессами в бытовой технике, игрушках. Говоря об их применении, можно провести параллель с контроллерами типа 8051.

Семейство НТ49 — это 8-бразрядные микроконтроллеры с числом выводов от 48 до 100. У этих микросхем порты приспособлены для управления ЖКИ разных типов.

Наиболее популярными на сегодняшний день оказались микроконтроллеры HT48R50A-1/HT48C50-1 и HT49R50A-1/HT49C50-1/HT49C50L, поэтому мы приведем краткое их описание.

HT48R50A-1/HT48C50-1 — 8-разрядные RISC-контроллеры (рис. 1), имеющие 35 двунаправленных линий ввода-вывода, однократно программируемую или масочную память программ — 4 Кх15; память данных — 160х8; два таймера: 16-разрядный и 8-разрядный. В контроллерах предусмотрено два внутренних и одно внешнее прерывание.

Микросхемы упакованы в корпуса DIP/SOP (28 ножек) и SSOP (48 ножек), ну и, конечно, бескор-пусный вариант (рис. 2, 3). Напряжение питания: 3,3-5,5 В при максимальной частоте 8 МГц и 2,2-5,5 В при максимальной частоте 4 МГц.

В составе микроконтроллера имеется встроенный монитор напряжения, дающий сигнал общего сброса при пониженном напряжении питания, 8- и 16-разрядные программируемые таймеры —

Компоненты и технологии, № 4'2003

PB5 II 1 48 □ PB6

PB4 II 2 47 □ PB7

РАЗ II 3 46 □ PA4

PA2 С 4 45 □ PA5

РАЇ II 5 44 □ PA6

РАО II 6 43 □ PA7

РВЗ II 7 42 □ NC

РВ2 II 8 41 □ NC

PBl/Iz"|I 9 40 □ NC

PBO/BZ II 10 39 □ NC

РВ5 Ц 1 28 □ PB6 NcC 11 38 □ OSC2/PG2

РВ4 □ 2 27 ЦРВ7 Nell 12 37 □ OSC1/PG1

РАЗ □ 3 26 □ PA4 NClI 13 36 □ VDD

РА2 □ 4 25 □ PA5 Nell 14 35 □ Ris

РА1 С 5 24 □ PA6 PD7 □ 15 34 □ tmri

РАО □ 6 23 □ PA7 PD6 □ 16 33 □ PD3

РВЗ Ц 7 22 □ OSC2/PG2 PD5 С 17 32 □ PD2

РВ2 Ц 8 21 □ OSC1/PG1 PD4 Г 18 31 I PD1

PB1/BZ- □ 9 20 □ VDD VSS Г 19 30 I PDO

PB0/BZ □ 10 19 □ RES PGO/INT II 20 29 □ PD7

VSS □ 11 18 □ PC5/TMR1 TMRO С 21 28 □ PC6

PGO/INT □ 12 17 □ PC4 PCO II 22 27 □ PC5

PC0/TMR0 Ц 13 16 □ PC3 PCI II 23 26 □ PC4

PCI □ 14 15 □ PC2 PC2 С 24 25 □ рсз

HT48R50A -1/НТ48С50-1-А HT48R50A -1/НТ48С50-1-А

-28 SKDIP-A/SOP-A - 48 SSOP-A

Рис. 2

-о T3 rp -0-0 22 IP IP

* The 1C substrate should be connected to VSS in the PCB layout artwork.

Рис. 3

счетчики событий, вырабатывающие пре- Таблица 1. Назначение выводов контроллеров HT48R50A-1/HT48C50-1

рывание по переполнению. Генератор способен работать как от внутренней RC-цепочки, так и с использованием внешних кварцевых резонаторов, в том числе и «часовых»

(32x768 Гц), либо от внешней RC-цепочки.

Для защиты от «зависаний» предусмотрен сторожевой таймер. Имеются парафазные выходы с поддержкой программируемого делителя частоты. Для уменьшения потребляемой мощности предусмотрены функции останова и запуска (HALT и wake up). Контроллер имеет однократно программируемое ПЗУ программ емкостью 4096x15 и ОЗУ 160x8 бит.

Поддержка 6-уровневого вложения подпрограмм осуществляется 63 мощными инструкциями, есть инструкции для операций с отдельными битами. Все инструкции выполняются за 1-2 машинных цикла.

HT49C50-1 и HT49C50L — 8-разрядные высокоэффективные контроллеры, приспособленные для работы с ЖКИ с организацией сегментов 33х2, 33х3 или 32х4 (рис. 4).

Они содержат: однократно программируемую или масочную память программ —

4 Кх15; ОЗУ — 160x8; 8 линий ввода; 12 двунаправленных линий ввода-вывода; два 8-разрядных таймера-счетчика с функцией программного делителя частоты. Контроллеры имеют 2 вывода для внешних прерываний и 2 парафаз-ных выхода, управляемых программируемым делителем частоты. Микросхемы упакованы в корпуса SSOP-A (48 ножек) и QFP-A (100 ножек), есть и бескорпусный вариант (рис. 5, 6, 7).

Напряжение питания при 4 МГц —

2,2-5,5 В для HT49R50A- 1/HT49C50-1; при 8 МГц — 3,3-5,5 В для HT49R50A-1/HT49C50-1; при 500 кГц — 1,2-2,2 В для HT49C50L.

В составе микроконтроллеров HT49R50A-1/HT49C50-1 имеется встроенный монитор напряжения, дающий сигнал общего сброса при пониженном напряжении питания. Генераторы (один — тактовый, второй — часы реального времени) способны работать как от

Обозначение выводов Вход/выход Варианты Комментарии

PA0~PA7 Вх/вых Входы с притягивающим верхним резистором, входы с триггером Шмитта, wake up, или обычные выходы Двунаправленный 8-разрядный порт. Каждый бит может быть сконфигурирован, как вход wake up. Программное конфигурирование вывода позволяет создать выход, совместимый с КМОП-уровнями, или вход с верхним притягивающим резистором, или вход с триггером Шмитта с КМОП-уровнями.

PB0/BZ PB1/BZ PB2~PB7 Вх/вых Входы с притягивающим верхним резистором, парафазные выходы Двунаправленный 8-разрядный порт. Каждый бит может быть сконфигурирован как выход, совместимый с КМОП-уровнями, или вход с верхним притягивающим резистором, или вход с триггером Шмитта с КМОП-уровнями. Порты РВ0 и РВ1 могут работать как парафазные выходы с внутреннего программируемого делителя, работающего вместе с таймером-счетчиком 0.

PD0~PD7 Вх/вых Входы с притягивающим верхним резистором или обычные выходы Двунаправленный 8-разрядный порт. Каждый бит может быть сконфигурирован как выход, совместимый с КМОП-уровнями, или вход с верхним притягивающим резистором, или вход с триггером Шмитта с КМОП-уровнями.

VSS - - «-» источника питания, «земля»

PG0/INT Вх/вых Входы с притягивающим верхним резистором или обычные выходы Двунаправленный 8-разрядный порт. Каждый бит может быть сконфигурирован как выход, совместимый с КМОП-уровнями, или вход с верхним притягивающим резистором, или вход стриггером Шмитта с КМОП-уровнями. PG0 может программно переключаться как вход внешнего прерывания. Прерывание осуществляется по отрицательному перепаду на этом входе.

TMR0 Вх - Вход таймера-счетчика 0. На входе триггер Шмитта без подтягивающего резистора.

PC0~PC7 Вх/вых Входы с притягивающим верхним резистором или обычные выходы Двунаправленный 8-разрядный порт. Каждый бит может быть сконфигурирован как выход, совместимый с КМОП-уровнями, или вход с верхним притягивающим резистором, или вход с триггером Шмитта с КМОП-уровнями.

TMR1 Вх - Вход таймера-счетчика 1. На входе триггер Шмитта без подтягивающего резистора.

RES Вх - Вход сброса. На входе триггер Шмитта, активный уровень - низкий.

VDD - - Положительное напряжение питания.

OSC1/PG1 OSC2/PG2 Вх/вых Входы с притягивающим верхним резистором или обычные выходы, подключение внешней RC-цепочки или кварцевого резонатора, или работа от внешнего источника синхроимпульсов К этим выводам подключается внешняя RC-цепочка или кварцевый резонатор, на вывод OSC2 программно могут быть выведены импульсы с частотой, равной 1/4 частоты системных часов. Эти выводы могут быть программно сконфигурированы для работы с «часовым» кварцем (32 768 Гц). При конфигурации этих выводов как линий порта G работа контроллера осуществляется от внутреннего RC-генератора, работающего на одной из 4 частот (3,2 МГц, 1,6 МГц, 800 кГц, 400 кГц). Биты порта могут быть сконфигурированы как выход, совместимый с КМОП-уровнями, или вход с верхним притягивающим резистором, который можно программно включить и выключить. В случае использования этих выводов для работы с времязадающими цепочками биты PG1, PG2 можно использовать как внутренние регистры. В этом случае использование притягивающих резисторов запрещено.

е

Компоненты и технологии, № 4'2003

4----IE OSC3

----HE OSC4

=S| PC \t---------->63 peo-рез

PORT В ____

----------IE PB0/INT0

----------IE PB1/ÍÑTÍ

----------IE PB2/TMR0

----------IE PB3/TMR1

----------И PB4-PB7

EpAO/BZ >EPA1/BZ >EpA2 >E PA3/PFD HE PA4-PA7

HALT EN/DIS ____________i_

LVD/LVR

PORTA

PA

£ ЯІ Я si I ^ § І G § 5 z z 2 S z 5 5 §

пппппппппппппппппп

PA5 С / 100 1 99 98 97 96 95 94 93 92 91 90 89 88 87 В6 85 84 83 В2 81 80 □ sEGl

NC С 2 79 □ SEG2

NC с 3 78 □ sEG3

NC с 4 77 □ nc

NC с 5 76 □ nc

NC с 6 75 □ nc

PA6 с 7 74 □ SEG4

PA7 с 8 73 □ SEG5

PBO/INTO с ? 72 □ SEG6

PB1/INT1 с 10 71 □ SEG7

PB2/TMR0 с 11 70 □ SEGB

PB3/TMR1 с 12 69 □ SEG9

PM с 13 68 □ SEG10

PBS с 14 67 □ SEG11

PB6 с 15 HT49R50A-1 /НТ49С50-1 /HT49C50L 66 □ SEG12

PB7 с lé -100 QFP-A 65 □ SEG13

PCO с 17 64 □ seG14

PCI с 18 63 □ sEG15

PC2 с 19 62 □ SEG16

PCS с 20 61 □ SEG17

NC С 21 60 □ SEGl 8

NC с 22 59 □ SEG19

NC с 23 58 □ SEG20

NC с 24 57 □ sEG21

NC С 25 56 □ NC

NC с 26 55 □ nc

NC с 27 54 □ nc

NC с 2В 53 □ nc

NC с 29 52 □ nc

VSS с 30 51 □ nc

un

s <

33 34 35 36 37 ЗВ 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 4? 50

uuuuuuuuuuuuuuuuuu

й ! й 8

" і

Рис. 5

внутренней RC-цепочки, так и с использованием внешних кварцевых резонаторов, в том числе и «часовых» (32 768 Гц), либо от внешней RC-цепочки. Для защиты от «зависаний» предусмотрен сторожевой таймер. Для уменьшения потребляемой мощности предусмотрены функции останова и запуска (HALT и wake up).

Поддержка 6-уровневого вложения подпрограмм осуществляется 63 мощными инструкциями, есть инструкции для операций с отдельными битами. Все инструкции выполняются за 1-2 машинных цикла.

«Высоковольтные» версии этих контроллеров предназначены для приложений, требующих высокой скорости работы, а вообще семейство

НТ49 применяется в интеллектуальных ЖК-дисплеях, калькуляторах, электронных весах, часах, таймерах, игрушках и досуговых приборах (вроде «тетриса»), а также многих других устройствах с батарейным питанием и ЖКИ.

Все микроконтроллеры могут храниться при температуре от -50 до +125 °С, рабочая температура — от -40 до +85 °С. Выводы пор-

PAO/BZ Ц i 48 □ RES

PA1/BZ С 2 47 □ OSC1

PA2 □ 3 46 □ OSC2

PA3/PFD □ 4 45 □ VDD

PA4 Ц 5 44 □ OSC3

PA5 Ц 6 43 □ OSC4

PA6 Ц 7 42 □ SEG10

PA7 □ 8 41 □ SEG11

PBO/INTO □ 9 40 □ SEG12

PB1/INT1 □ 10 39 □ SEG13

PB2/TMR0 С 11 38 □ SEG14

PB3/TMR1 □ 12 37 □ SEG15

PB4 □ 13 36 □ SEG16

PB5 □ 14 35 □ SEG17

VSS □ 15 34 □ SEG18

VLCD Ц 16 33 □ SEG19

VI □ 17 32 □ SEG20

V2 Ц 18 31 □ SEG21

ci □ 19 30 □ SEG22

C2E 20 29 □ SEG23

COMO □ 21 28 □ SEG24

COMI □ 22 27 □ SEG25

СОМ2Ц 23 26 □ SEG26

COM3/SEG32 Ц 24 25 □ SEG27

HT49R5 0A-1 / HT49C5 0-1 / HT49C50L

-48 SSOP-A

Рис. 6

TRIM2 TRIM1

PA6 H

PA7 и

INTO/PBO и

INT1/PB1 и

TMR0/PB2 и

TMR1/PB3 H Л

PB4 и (0,0)

PB5 и —1 ►

PB6 и

PB7 и

PCO 0

PCI 0

PC2 и

PC3 и

VSS 0

|j¡][i9][2¡>][íi][¡3 [ШИШИ [¡¡і dEd*] S i®l HU mi di d3[H] IHI

и SEG4

[я] SEG5

ии SEGÓ

0 SEG7

0 SEG8

и SEG9

0 SEG10

0 SEG11

н SEG12

0 SEG13

0 SEG14

@ SEG15

0 SEG16

0 SEG17

@ SEG18

НЕ] SEG19

0 SEG20

SEG21

ел trt <л

OOOOOOOGO

ыиююыююмы

Рис. 7

" The 1C substrate should be connected to VSS in the PCB layout artwork.

Компоненты и технологии, № 4'2003

Таблица 2. Назначение выводов контроллеров HT49C50-1 и HT49C50L

Обозначение выводов Вход/ выход Варианты Комментарии

PA0/BZ PA1/BZ PA2 PA3/PFD PA4-PA7 Вх/вых Входы с притягивающим верхним резистором или без, wake up, выходы КМОП, N-МОП РА0~РА7 являются 8-разрядными двунаправленными портами ввода-вывода с триггерами Шмитта на входе, каждый бит порта может быть сконфигурирован как вход инициализации режима wake up, РА0~РА3 могут конфигурироваться как КМОП-выход или N-МОП вход-выход с или без притягивающего верхнего резистора. РА4~РА7 всегда с верхним притягивающим резистором в режиме входа и N-МОП в режиме выхода. РА0~РА1 могут быть установлены как входы-выходы или парафазные выходы. РАЗ может конфигурироваться как вход-выход или вывод программируемого делителя частоты.

PB0/INT0 PB1/INT1 PB2/TMR0 PB3/TMR1 PB4~PB7 Вх - РВ0~РВ7 являются 8-разрядными портами ввода с триггерами Шмитта на входе, каждый бит порта может быть сконфигурирован как вход с верхним притягивающим резистором. РВ0 и РВ1 могут быть установлены как входы внешних прерываний INT0 и INT1 соответственно. РВ2 и РВ3 могут быть программно установлены как входы таймеров-счетчиков TMR0 и TMR1.

PC0~PC3 Вх/вых Входы с притягивающим верхним резистором или без, выходы КМОП, N-МОП PC0~PC3 являются 4-разрядными портами ввода с триггерами Шмитта на входе, могут конфигурироваться как КМОП-выход или N-МОП вход-выход с или без притягивающего верхнего резистора.

VSS - - Отрицательный вывод питания, «земля».

V2 Вх - Питание ЖКИ для HT49C50L, напряжение накачки HT49R50A-1/HT49C50-1.

VLCD Вх - Напряжение накачки для HT49C50L, питание ЖКИ для HT49R50A-1/HT49C50-1.

V1,C1,C2 Вх - Выводы схемы накачки напряжения.

SEG32/COM3 C0M2~C0M0 Вых S, 1/3 или j (скважность) SEG32 может быть установлен как сегмент или общий вывод ЖК-панели, C0M2~C0M0 — общие выводы для ЖК-панели.

SEG31~SEG0 Вых - Выходы сегментов ЖК-панели.

0SC4 0SC3 Вых/вх Часы реального времени или системные часы Часы реального времени. 0SC4 и 0SC3 - выводы для подключения часового кварца 32 768 Гц. Дополнительная синхронизация от отдельных часов или от тактовых импульсов. Конденсатор не требуется.

VDD - - Положительное напряжение питания.

0SC2 0SC1 Вых/вх Подключение кварца или RC-цепочки Выводы служат для подключения внешней RC-цепочки или кварца, если рабочая частота должна отличаться от задаваемой внутренней RC-цепочкой. 0SC2 является выходом тактовых импульсов с частотой, равной j системной частоты. Системные тактовые импульсы могут программно получаться от часов реального времени, в этом случае эти выводы могут быть не подключены.

RES Вх - Вход системного сброса с триггером Шмитта, активный низкий уровень.

тов рассчитаны на максимальный ток -8/25 мА при напряжении питания 5 В.

Команды выполняются за 1-2 цикла, этим контроллеры напоминают немного упрощенные знаменитые AVR-контроллеры фирмы ATMEL. Но в отличие от них, количество уровней вложения у HT больше.

Применение однократно программируемого ПЗУ сразу отсекает небольшую группу потребителей, которым необходимы штучные или мелкосерийные изделия. Отладка становится слишком дорогой. Зато крупные производители значительно выигрывают в себестоимости изделий. Даже PIC-контроллеры фирмы MICROCHIP с однократно программируемым ПЗУ имеют более высокую цену

и немного меньшее быстродействие на той же тактовой частоте.

Если говорить о ценах, имеет смысл привести ориентировочные цены для партий от 5000 штук:

HT48R50A-1 $0,95 (в корпусах 28DIP, 28S0P, 48SS0P)

HT48R50A-1 $0,68 (бескорпусный)

HT49R50A-1 $1,34 (в корпусах 100QFP, 48SS0P)

HT49R50A-1 $0,72 (бескорпусный)

Если партия очень крупная, можно заказать масочную версию. Цена при этом снизится дополнительно на 30-50%.

Вот вам и секрет дешевизны электроники — микроконтроллер практически по цене транзистора.