|
Евгений Горчагов
51'LPC микроконтроллеры Philips Semiconductors
Функции, реализуемые на микроконтроллерах, вышли за пределы области привычных применений. Самые простые микроконтроллеры производства фирмы Philips Semiconductor позволяют создавать устройства с доступом и управлением через Интернет (программное обеспечение Embedded Micro Internetworking Technology (EMIT®) предоставляет компания emWare Inc.). Наряду с этим микроконтроллеры используются и для замены дешевых схем на элементах простой логики.
В данной области продукция Philips представлена специализированными и универсальными микроконтроллерами с ядром 8051. Микроконтроллеры LPC (low package count) серии имеют уникальные особенности для создания на них устройств, не требующих большой вычислительной мощности. В таблице 1 приведены параметры LPC-микроконтроллеров (курсивом выделены их уникальные свойства). По уровню цены они входят в нишу дешевых микроконтроллеров (дешевле только микроконтроллеры без последовательных портов). Philips 51'LPC выгодно отличает то, что они имеют систему команд 8051 (максимум 300 нс при 6 тактах на команду) и, как следствие, большое количество библиотек программ. Philips Semiconductor обеспечивает техническую поддержку на этапе разработки проекта. Для крупносерийного производства работает конкурентоспособная ценовая политика.
Из недостатков периферии LPC-микроконтроллеров имеет смысл отметить разве что отсутствие аппаратной реализации захвата значения таймера по фронту внешнего сигнала. Это могло бы быть полезным для реализации DMX-интерфейса через UART. Для определения начала посылки протокол DMX использует низкий уровень сигнала в течение 80 мкс. Измерить этот интервал было бы удобно с помощью упомянутой аппаратной возможности. Когда-то мне нужно было разработать такой интерфейс на микроконтроллере AVR 8535, в котором есть аппаратная функция захвата значения таймера. Но ни мне, ни моим коллегам не удалось использовать эту функцию из-за ее ненадежной работы — начало примерно каждой сотой посылки определялось неправильно. В конце концов пришлось прибегать к особым ухищрениям. Между тем, все можно было сделать на программном уровне, если бы в AVR были приоритеты прерываний, как в LPC. Тогда все закончилось удачно, но я не раз посетовал на то, что у Atmel нет технической поддержки — это сэкономило бы немало времени.
Что касается достоинств микроконтроллеров LPC, то к ним относится, во-первых, наличие аппаратного определения адреса у UART — без этого не обойтись, если нужен, например, контроллер для музыкального инструмента, управляемого по интерфейсу MIDI. Во-вторых, следует отметить высокую нагрузочную способность выходов и их количество (до 18 в 20-выводном корпусе). Немаловажна для многих задач возможность работы при напряжениях питания от 2,7 В и напряжение хранения ОЗУ 1,5 В при встроенной функции Reset по питанию. Ну и, конечно же, главное — это высокая надежность работы этих функций даже в индустриальном диапазоне температур.
По потреблению микроконтроллеры LPC на сегод- няшний день имеют стандартные показатели 2.15 мА на полном ходу в зависимости от частоты работы и напряжения питания. Здесь они значительно уступает микроконтроллерам MSP производства Texas Instruments, однако для большинства задач потребление можно снизить до уровня менее 1 и даже 0,5 мА, используя спящий режим, в котором потребление составляет около 1 мкА.
Программирование микроконтроллеров осуществляется внутрисхемно. Для этого семейства микроконтроллеров Philips Semiconductor предлагает демонстрационную систему (Evaluation Kit — LINK-51), систему разработки (Development System — PDS76xSD) и программатор (P76xLCPSD). Система разработки и программатор предлагают стандартные возможности; подключение к компьютеру через COM-порт. В программаторе используется 20-контактный ZIF-разъем для программируемых микроконтроллеров. Кроме того, система разработки имеет 20-контактный разъем на гибком шлейфе для подключения его к месту установки микроконтроллера разрабатываемой системы.
Демонстрационная система поставляется совместно с программным обеспечением EMIT 3.0 производства компании emWare, которое позволяет разрабатывать приложения, предназначенные для работы с использованием сети Интернет в качестве канала управления и передачи данных. Демонстрационная система также включает в себя плату с микроконтроллером серии LPC, которой можно управлять через web-интерфейс.
| Приложение |
Требования приложения к микроконтроллеру и уникальные свойства Philip’s 51'LPC |
| Часы
со всевозможными часовыми функциями
(например, четыре кнопки,
LCD/LED до 2ґ16 сегментов,
функции будильника, времени для двух поясов,
таймер, секундомер, Интернет-время,
счетчик до даты, мелодии и др. |
• Питание 2,7...6 В.
• До 18 входов/выходов в SOIC20.
• Нагрузка на выход до 20 мА.
• Нагрузка в сумме до 80 мА.
• Два 16 битных счетчика-таймера.
• – 40 ...+ 85 °С (P87LPCxxxBx).
• – 50 ...+ 120 °С (P87LPCxxxFx).
• 128 байт ОЗУ.
• Рабочий режим 5 мА @ 3 В, 10 МГц.
• Спящий режим 1 мкА («sleep»).
для данной задачи: более 80 % времени — режим «sleep», среднее потребление не более 1 мА. |
| МК к телефону
(LCD/LED, клавиатура, АОН, память номеров, автонабор) |
То же, плюс:
• Прерывание от любого входа с аппаратной возможностью объединения
прерывания одного из портов (8 бит), как от клавиатуры.
• I2C для подключения внешней памяти, DTMF микросхемы. |
| MIDI-инструмент
Контроллер
(например, четырех шаговых двигателей),управляется по последовательному интерфейсу
(например, RS-232/485, I2C, CAN, LIN, MIDI) |
• Возможность использовать внутренний RC генератор увеличивает число выходов и не нужен кварц,
плюс возможность использовать внутренний reset по питанию, т.е. только земля и питание
не задействуются под вх/вых.
• Наличие аппаратного I2C и полнодуплексного UART (до 115,2 кБ)
с возможностью аппаратной идентификации адреса. |
| Адаптер сенсоров
например, пара аналоговых сенсоров как терморезистор, емкостной датчик или тензомост;
несколько датчиков и других устройств, подключаемых через I2C-интерфейс |
• 8 бит АЦП (100 кГц, 4 канала).
• 8 бит ЦАП.
• ШИМ.
• Два аналоговых компаратора (10 мВ смещение, 10 мкА ток утечки, 250 нс реакция)
плюс два 16-битных счетчика таймера (для реализации интегрирующих или 8–12 бит
дельта-сигма АЦП). Позволяет использовать более дешевую версию микроконтроллера без АЦП. |
| Диммер
ШИМ-контроллер для управления 16 симмисторами
с регулировкой угла отпирания при дискретности
не хуже 512 (синхронизируется с силовой сетью) |
• 16-битные счетчики-таймеры для реализации программного ШИМ.
• Аналоговый компаратор для синхронизации ШИМ.
• Управление симмисторамипо трехквадрантной схеме, позволяя избежать промежуточных буферов,
снаберцепей (ограничивающих скорость нарастания напряжения от питающей сети.
и последовательных индуктивностей (ограничивающих скорость нарастания тока на нагрузке
и симмисторе).
• Полнодуплексный UART для управления микроконтроллером от внешней линии
(например, DMX в светотехнике). |
| Все микроконтроллеры серии LPC (P87LPC762, P87LPC764, P87LPC767, P87LPC768, P87LPC769) имеют защиту программного кода от считывания, внутрисхемное программирование (однократное),
watchdog, I2C, UART, 128 byte RAM, два 16-битных счетчика-таймера, 4К OTP (P87LPC762 — 2К), стек в ОЗУ, четырехуровневый приоритет прерываний,
напряжение хранения данных в ОЗУ 1.5 В, SOIC/DIP20 |
| АЦП имеются в P87LPC767, P87LPC768, P87LPC769; ЦАП в P87LPC769; ШИМ в P87LPC768. |
Евгений Горчагов
|
