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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Microcontroladores de ALTA VELOCIDAD de DALLAS SEMICONDUCTOR. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Microcontroladores Han aparecido a la venta muchos microcontroladores (MK) nuevos de ocho bits. Son muy atractivos en términos de relación precio-rendimiento. Sin embargo, el costo de desarrollo incluye no solo el precio del MK en sí, sino también el costo de las herramientas de depuración, que son indispensables, y el software (si el desarrollo no comienza desde cero). Esto explica el compromiso de los desarrolladores nacionales con MK compatible con x51. Los MCU de "alta velocidad" de Dallas Semiconductor son totalmente compatibles con el software y el hardware con el MCS51. Sin embargo, sus posibilidades son mucho más amplias. Se fabrican tanto sin memoria de programa como con ella. Este último puede ser programable una vez (OTP EPROM) o repetidamente, en cuyo caso el borrado se realiza por irradiación con rayos ultravioleta (UV EPROM). Los MK reprogramables son de gran interés para los radioaficionados, por lo tanto, solo dos miembros de la familia, DS87C520 y DS87C530, se consideran en detalle en el artículo. Las principales características técnicas de la familia MK "High Speed" se indican en la tabla. Como puede ver, consta de cinco modificaciones que difieren en sus capacidades. Entonces, en DS80C320 y DS80C323 no hay ROM interna, en DS83C520 hay una ROM de máscara con una capacidad de 16 KB, y en DS87C520 y DS87C530, una ROM programable o borrable de una sola vez del mismo volumen con radiación UV. La RAM externa en un chip está disponible solo en las últimas tres modificaciones, y un reloj-calendario está disponible solo en el DS87C530.
RENDIMIENTO El aumento en el rendimiento de los microcontroladores de "alta velocidad" se debe a que su ciclo de máquina no consta de 12 ciclos de máquina, como en 87C51, sino solo de cuatro. Por lo tanto, a la misma frecuencia de reloj, el MC DS8xC5xx ejecuta la instrucción de ciclo único más simple tres veces más rápido que cualquier representante x51. Entonces, a la frecuencia de reloj máxima de 33 MHz, el tiempo de ejecución del DS87C520 y DS87C530 es de 121 ns, lo que estaría disponible para el 87C51 solo a una frecuencia de 100 MHz. Pero no todas las instrucciones se ejecutan tan rápido: en promedio, la velocidad de los programas aumenta aproximadamente 2,5 veces. Esto se debe a que algunas instrucciones de "alta velocidad" en la MCU toman más ciclos que el 87C51. PROGRAMA Y MEMORIA DE DATOS La memoria de programa en chip ocupa las direcciones más bajas en el espacio de direcciones de la MCU. Se proporciona su protección estándar de tres niveles contra el acceso no autorizado. Se accede a la memoria del programa externo cuando el contador del programa excede el valor máximo de la dirección de la memoria interna. Tenga en cuenta que esta dirección máxima se puede controlar mediante programación configurando tres bits en el registro ROMSIZE SFR: el tamaño de la memoria se puede configurar en 0, 1, 2, 4, 8 o 16 KB. Durante la ejecución del programa, puede incluso prohibir por completo el trabajo desde la memoria interna del programa y cambiar al trabajo desde la externa. En el chip DS87C520/530 se encuentran los 256 bytes estándar de RAM, a los que se puede acceder de la misma manera que el 87C52, y 1 KB adicional de memoria. A este último se accede mediante el comando MOVX. Esta memoria se trata como externa, a pesar de que se encuentra físicamente en el chip MK. En el espacio de direcciones, se ubica desde 0000 hasta 03FF. Los accesos a la memoria externa en direcciones superiores a 03FF seleccionan automáticamente la memoria fuera del chip, si corresponde. El acceso a la matriz de RAM de un kilobyte mencionada se puede prohibir mediante programación; en este caso, cualquier acceso a la memoria de datos externa se realizará de la misma manera que se realiza en la familia de microcontroladores MCS-51. MK DS87C520/530 permite el ajuste por software del tiempo de acceso a la memoria externa. La instrucción MOVX se ejecuta en un mínimo de dos ciclos de máquina, además, al acceder a la memoria externa tanto en el chip como fuera del chip. Sin embargo, para trabajar con chips de RAM externos "lentos", la cantidad de ciclos puede aumentar hasta nueve. Cuando se reinicia, su número se establece en tres. PUNTEROS DE DATOS El DPTR estándar, denominado DPTR0, se encuentra en las direcciones 82H y 83H, lo que hace que la MCU de "alta velocidad" sea compatible con el 87C51. El segundo puntero, ubicado en las direcciones 84H y 85H, se denomina DPTR1. La selección de un DPTR específico se realiza restableciendo/estableciendo un bit cero en el registro SFR en la dirección 86H. Mediante el uso de dos punteros para las direcciones "desde" y "hasta", las transferencias en bloque se pueden realizar de manera eficiente. GESTIÓN DE ENERGÍA Además de Inactivo y Apagado, existe otro modo de bajo consumo llamado Modo de administración de energía (PMM). En él, el procesador continúa su trabajo sin restricciones, sin embargo, el consumo se reduce al reducir la frecuencia del reloj. Es posible reducirlo 16 o 256 veces (modos PMM1 y PMM2, respectivamente). A una frecuencia de reloj de 11059,2 kHz en el modo estándar "Alta velocidad", el MK consume 15,5 mA, en el modo PMM1 - 4,8, PMM2 - 4 mA (este último es incluso menor que el 87C51 / 52 en el modo inactivo y sin detener el procesador). Además, en DS87C520/530 se permite utilizar un oscilador interno que funcione a una frecuencia de 2...4 MHz como reloj. Sin embargo, la frecuencia indicada es inestable y, por lo tanto, esta solución no se puede utilizar en dispositivos donde se requieren mediciones precisas de intervalos de tiempo. Disminuir la velocidad del reloj cambia proporcionalmente la velocidad del enlace serial. En el MK "High Speed" se implementan soluciones técnicas que facilitan la eliminación de este inconveniente. Para reducir la radiación electromagnética del MK en los casos en que no se necesita la señal ALE, su generación se puede deshabilitar mediante programación. PUERTOS SERIE Y TEMPORIZADORES El DS87C520 y el DS87C530 tienen dos puertos seriales idénticos al 87C51, el segundo usa los pines P1.2 (RXD1) y P1.3 (TXD1), así como los registros SCON1 (C0H) y SBUF1 (C1H). Ambos puertos pueden funcionar al mismo tiempo, pero al mismo tiempo operar a diferentes velocidades o en diferentes modos. El segundo puerto puede usar solo el primer temporizador/contador para establecer la velocidad en baudios. Para garantizar la compatibilidad, los temporizadores en los MK considerados utilizan como reloj de configuración la frecuencia de reloj dividida por 12. Sin embargo, también puede cambiar a la frecuencia de reloj dividida por 3, lo que se hace configurando el bit correspondiente en el registro SFR CKCON. El temporizador de vigilancia restablece el MC cada vez que se desborda. Para evitar estos reinicios, debe reiniciarse periódicamente, lo que solo es posible en un sistema que funcione normalmente. El temporizador de vigilancia se incrementa una vez por ciclo de reloj. Al configurar los bits apropiados, puede configurar cuatro valores de su recálculo, como resultado de lo cual el número de ciclos antes del desbordamiento se convierte en dos a la potencia 17, 20, 23 o 26. El temporizador también establece el indicador de interrupción (si está habilitado por software) 512 relojes antes del reinicio. RESETEO DE BAJO VOLTAJE, INTERRUPCIÓN Y RELOJ EN TIEMPO REAL Reducir la tensión de alimentación a un valor inferior a 4,13 V hace que el dispositivo interno correspondiente del MK genere una señal de reinicio, que se mantiene hasta que la tensión vuelve al nivel especificado. Esto no requiere ningún elemento externo adicional o cambios en el programa. Cuando el voltaje cae a 4,38 V, se puede generar una señal de interrupción (si está habilitada). MK DS87C520 y DS87C530 tienen seis interrupciones externas: dos estándar, similares a las del 87C51, y cuatro adicionales. Estos últimos difieren de los estándar en que operan solo en el borde o caída de la señal de interrupción: para INT2 e INT4, el borde está activo y para INT3 e INT5, la caída. Las interrupciones del temporizador se manejan de manera similar al 87C52. Cada temporizador tiene su propio indicador, vector y prioridad de habilitación. El reloj en tiempo real (RTC), que está equipado con MK DS87C530, le permite almacenar la hora actual, la fecha, el día de la semana, el mes y el año. Para ello, es necesario conectar un resonador de cuarzo con una frecuencia natural de 32,768 kHz y una batería de litio al MK de forma adecuada. Los RTC tienen la capacidad de generar una alarma (ALARMA) cuando se alcanza el tiempo programado, mientras que el indicador de interrupción, si está habilitado, se establece incluso en modo de microconsumo. Autor: A.Gorbachov, Moscú
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