Микроконтроллеры фирмы NEC. Часть 1.
Японская фирма NEC (Nippon Electric Corporation) уже более 15 лет выпускает микроконтроллеры (МК), предназначенные для встраивания в различные приборы и системы управления. К настоящему времени фирмой разработаны и изготавливаются МК более чем 450-ти типов. Фирма продолжает создавать новые и совершенствовать выпущенные ранее микросхемы.
Микроконтроллер фирмы NEC имеет стандартную структуру. Он содержит циклор, внутреннее постоянное запоминающее устройство для хранения программы (по терминологии NEC — IROM), внутреннее оперативное запоминающее устройство для хранения данных (IRAM) и набор периферийных устройств.
В группу периферийных устройств входят параллельные порты ввода/вывода, каналы последовательного интерфейса, таймеры и таймеры-счетчики, контроллер прерываний. Кроме того, многие микроконтроллеры имеют многоканальные аналого-цифровые преобразователи (ADC), цифро-аналоговые преобразователи (DAC), цифровые компараторы, дополнительные запоминающие устройства, широтно-импульсные модуляторы (PWM), устройства для подключения электролюминесцентных и жидкокристаллических индикаторов и другие устройства.
Множество выпускаемых фирмой NEC микроконтроллеров делится на семейства. Семейства делятся на серии. В состав серии входят микроконтроллеры нескольких типов. Семейства различаются возрастом разработки, разрядностью данных (4, 8, 16 бит), быстродействием, энергопотреблением и рядом других характеристик. Серии в пределах семейства различаются, в основном, составом и параметрами периферийных устройств. Микроконтроллеры разных типов в пределах серии различаются, главным образом, составом и емкостью запоминающих устройств.
В табл. 1 перечислены наименования семейств, указано число серий и суммарное число типов МК в семействе, приведена структура обозначения типа и серии МК в семействе и указана разрядность микроконтроллеров. Таблица составлена по данным на конец 1997 года.
Таблица 1
| Семейство | Число серий | Число типов | Обозначении серии и типа МК | Число разрядов | | 750 | 1 | 12 | mPD75ZZ | 4 | | 75X | 11 | 65 | mPD75ZZZ | 4 | | 75XL | 9 | 34 | mPD75ZZZZ | 4 | | 17K | 7 | 55 | mPD17ZZZ
mPD17ZZZZ | 4
8 | | 78AD | 1 | 9 | mPD78CZZ | 8 | | 78K/O | 29 | 133 | mPD780ZZ
mPD780ZZZ | 8
8 | | 78K/OS | 16 | 47 | mPD789ZZZ | 8 | | 78K/1 | 2 | 8 | mPD781ZZ | 8 | | 78K/2 | 3 | 14 | mPD782ZZ | 8 | | 78K/3 | 8 | 30 | mPD783ZZ | 16 | | 78K/4 | 13 | 50 | mPD784ZZZ | 16 | | Z = 0, 1,..., 9 |
Микроконтроллеры фирмы NEC выпускаются с IROM масочного типа. При этом практически в каждую серию входит МК с программируемой памятью (UVEPROM или Flash), имеющей, наибольший для данной серии объем. При отсутствии в корпусе микросхемы окна возможно лишь однократное программирование памяти (OTPROM). Память типа Flash (с электрическим стиранием записи) допускает многократное перепрограммирование.
В обозначение типа микроконтроллера с программируемой памятью после номера семейства вводится буква Р (EPROM) или F (Flash). Например, mPD75PZZZ или mPD78 F9ZZZ. Кроме того, в обозначение типа МК после последней цифры (Z) могут входить одна или несколько букв, обозначающих модификацию исходной серии. Например, mPD75 PZZZB.
Семейства 7500, 78AD, 78K/1 и 78K/2 относятся к числу «старых» и в настоящее время не получили развития. В семейство 17К входят микроконтроллеры, предназначенные для работы в специальной аппаратуре (аудио, видео, пейджеры и др.). Далее в аналитической статье рассматриваются микроконтроллеры широкого применения новых и новейших развивающихся семейств, к числу которых относятся семейства 75X и 75XL (4 бита), 78K/0 и 78K/0S (8 бит) и 78K/3 и 78K/4 (16 бит).
1. Четырехразрядные микроконтроллеры (семейства 75X и 75 XL)
Четырехразрядные микроконтроллеры фирмы NEC по особенностям их структуры, влияющим на выбор МК для работы в конкретной аппаратуре, могут быть отнесены к одной из четырех групп:
- микроконтроллеры общего назначения без АЦП (General Purpose, GP);
- микроконтроллеры общего назначения с АЦП (GPADC);
- микроконтроллеры с выводами для подключения электролюминесцентных индикаторов (Fluorescent Indicator Panel, FIP);
- микроконтроллеры с выводами для подключения жидкокристаллических индикаторов (Liquid-Crystal Display, LCD).
Микроконтроллеры семейства 75XL представляют собой усовершенствованную версию микроконтроллеров семейства 75X. Они отличаются повышенным быстродействием, пониженным энергопотреблением и некоторыми другими параметрами.
В табл. 2 указаны серии и типы микроконтроллеров семейств 75X (ZZZ) и 75XL (ZZZZ), отмечена принадлежность к одной из названных выше групп, указано число типов МК в серии, отмечены отличительные особенности микроконтроллеров разных серий и указано минимальное число выводов корпуса микросхемы.
Таблица 2
| Группа | Семейство | Серия. Тип
mPD75ZZZ
mPD75ZZZZ | Число типов | Особенности МК | Число выводов | | GP | 75X | 004-008 | 4 | | 42 | | 104-116 | 10 | Компаратор | 64 | | 108-117 | 5 | Компаратор | 64 | | 402 | 2 | Наименьшие возможности | 28 | | 75XL | 0004-0016 | 4 | | 42 | | 0104-0116 | 4 | RC-генератор | 42 | | 4302-4308 | 3 | | 36 | | GP ADC | 75X | 028-048 | 5 | EEPROM | 64 | | 064-068 | 4 | | 42 | | 512-518 | 6 | Наибольшие возможности | 80 | | 75XL | 0064-0076 | 4 | | 42 | | 4202-4264 | 5 | EEPROM. KeylessEntry | 20 | | FIP | 75X | 206-268 | 9 | PWM | 64 | | 236-238 | 4 | ADC, PWM | 94 | | LCD | 75X | 304-316 | 12 | | 80 | | 328-336 | 4 | ADC | 80 | | 75XL | 3012-3018 | 4 | | 80 | | 3036 | 2 | ADC | 80 | | 3104-3116 | 4 | | 64 | | 3204-3216 | 4 | | 48 |
Система команд микроконтроллеров разных типов и серий содержит разное число команд (от 61 у серии 402 до 143 у МК типов 517, 518 и некоторых других). При этом обеспечивается программная совместимость снизу вверх. По командам выполняются операции с битами, нибблами (4 бита) и байтами. В микроконтроллерах некоторых типов и серий с байтами выполняются только операции пересылки.
Цикл команды при неизменной частоте кварцевого резонатора может иметь разную, устанавливаемую по выбору длительность. В табл. 3 указаны максимальное значение тактовой частоты (FOSC MAX) и устанавливаемые при этом по выбору значения длительности цикла команд Т ЦК.
Таблица 3
| Семейство | FOSCmax (MГц) | TЦК (мкс) | | 75Х | 4,19 | 0,95 | 1,91 | 3,81 | 15,3 |
Кроме базовой системы синхронизации (main clock) микроконтроллеры имеют вспомогательную систему (subclock) с тактовой частотой 32 КГц и длительностью цикла команды 122 мкс. Переход на работу с пониженным быстродействием на этапе выполнения программы, где это допустимо, позволяет существенно уменьшить ток потребления МК. Кроме того, МК по команде программы может быть переведен в режим холостого хода (HALT mode), в котором циклор остановлен, но работают периферийные устройства, или в режим пониженного энергопотребления (STOP mode), когда остановлен генератор тактового сигнала. В первом случае ток потребления уменьшается в 5-10 раз, а во втором — снижается до десятых или сотых долей мкА.
Память микроконтроллера содержит:
- один или четыре регистровых банка с изменяемой по выбору структурой (восемь четырехразрядных регистров или четыре восьмиразрядных);
- постоянное запоминающее устройство (ЗУ) для хранения программы (IROM) емкостью от 2Kх8 бит до 32Kх8 бит:
- оперативное ЗУ для хранения данных емкостью от 320х4 бит до 1024х4 бит.
Кроме того, у микроконтроллеров некоторых серий имеется дополнительное ЗУ с электрическим стиранием и сохранением записи данных при отключении питания (EEPROM) емкостью от 16х4 бит до 1024х4 бит.
Параллельные порты имеют разное число линий ввода/вывода (от 13 до 64), при этом используются выводы разных типов (КМОП вход, КМОП вход/выход, NМОП вход/выход с высоким уровнем сигнала от 9...13 В). У микроконтроллеров группы FIP имеются также высоковольтные РМОП выходы. Многие выходы допускают непосредственное подключение светодиодов. Некоторые выводы по командам программы могут переводиться из режима работы с тремя состояниями в режим работы с двумя состояниями (programmable pull up, maskable pull down).
Контроллер прерывания векторного типа принимает запросы прерывания от внешних и внутренних источников, при этом общее число запросов может быть от трех до восьми.
В состав периферийных устройств микроконтроллеров всех семейств входят от одного до пяти таймеров и таймеров-счетчиков разных типов (таймер/счетчик событий, таймер-датчик времени, сторожевой таймер и др.). При этом некоторые таймеры допускают каскадное соединение. В некоторых сериях таймеры имеют внешние выходы, которые могут использоваться для формирования синхронизирующих и тональных (звуковых) сигналов.
Микроконтроллеры всех типов (кроме серии 402) имеют канал последовательного интерфейса, который по выбору может работать по стандартному последовательному протоколу фирмы NEC (CSI) с использованием двухпроводной (SBI) или трехпроводной (IОE) линии связи. Трехпроводный протокол IOE представляет собой вариант стандартного протокола SРI. Двухпроводный протокол SBI не совпадает со стандартным двухпроводным протоколом I2C.
Микроконтроллеры, входящие в группы FIP и LCD, имеют в составе периферийных устройств контроллеры FIP и LCD соответственно, которые формируют сигналы выбора знакомест и сегментные сигналы для индикаторных панелей.
Аналого-цифровые преобразователи (ADC) содержат восемь каналов преобразования (кроме серии 402) с формированием восьмиразрядного двоичного кода.
В состав периферийных устройств некоторых микроконтроллеров входят четырехканальные четырехразрядные цифровые компараторы.
Широтно-импульсный модулятор строится на базе 14 разрядного таймера.
Для питания микроконтроллеров используются источники с напряжением 1,8–5,5 В и током потребления от 1 до 5 мА в зависимости от выбранного быстродействия работы МК.
Автор: Гребнев ВладимирЧитайте далее: Два способа получения NaOH в домашних условиях, Нанесение гальванических покрытий, Интегральные стабилизаторы напряжения 78хх, 79хх, 78Lxx, 79Lxx и LMxxx, Характеристики некоторых фоторезистов применяемых в промышленности, Изготовление высококачественных печатных плат в «домашних» условиях, Устройство телефонного аппарата и основы телефонной связи, Интегральные микросхемы и работа с ними, Простой и быстрый способ расчета источников питания, Практическое применение таймера 555, Применение микросхем A277D (К1003ПП1), Запуск ИС таймера 555 положительным импульсом, Необычный режим работы полевого транзистора, Мембранная клавиатура, КР174УН31 - низковольтный усилитель мощности звуковой частоты, Некоторые применения операционного усилителя типа 741 (140УД7), Изготовление трансформаторов, Защита СВЧ транзисторов, Механическое ускорение травления, Изготовление корпуса за 5 минут,
|
