П. Вовк
Новейшие семейства микроконтроллеров С8051F06x и C8051F32x фирмы Cygnal
Скорость, с которой компания Cygnal Integrated Products Inc. разрабатывает новые семейства микроконтроллеров, заслуживает удивления. Ни один из известных производителей не реагирует так быстро на изменяющиеся требования рынка. При этом скорость разработки не идет в ущерб продуманности архитектуры и качеству производства. И это не может не заслуживать восхищения и всеобщего одобрения.
Компания Cygnal Integrated Products Inc. расширила свой спектр производимых микроконтроллеров двумя новыми семействами микроконтроллеров с усовершенствованной MCS-51 архитектурой. Одно из семейств – C8051F06x – базируется на уже известной архитектуре микроконтроллеров C8051F04x, содержащих аппаратный контроллер интерфейса CAN. Описание этого микроконтроллера было дано в предыдущем номере журнала [1]. Но, учтя потребности современного рынка систем для построения промышленных контроллеров, компания заменила базовый 12-разрядный сравнительно медленный (100 ksps) АЦП и вспомогательный 8-разрядный 8-канальный АЦП быстрым (производительность до 1 Msps) двухканальным 16-разрядным АЦП последовательного приближения и 10-разрядным 8-канальным вспомогательным АЦП.
16-разрядный АЦП в С8051F06x обладает параметрами, приведенными в таблице 1.
Таблица 1. Параметры 16-разрядного АЦП из С8051F06x
|
Параметр
|
Условие
|
мин.
|
тип.
|
макс.
|
Ед. изм.
|
|
Разрядность
|
|
|
16
|
|
бит
|
|
Интегральная нелинейность
|
Стандартный режим
Дифференциальный режим
|
|
±0,75
±0,5
|
±2
±1
|
МЗР
|
|
Дифференциальная нелинейность
|
|
|
±0,5
|
|
МЗР
|
|
Отношение "сигнал - шум+искажения"
|
Fвх=10 кГц, стандартный режим
Fвх=10 кГц, дифференциальный режим
|
86
89
|
|
дБ
|
|
Общие гармонические искажения
|
Fвх=10 кГц, стандартный режим
Fвх=10 кГц, дифференциальный режим
|
96
103
|
|
дБ
|
|
Динамический диапазон
|
Fвх=10 кГц, стандартный режим
Fвх=10 кГц, дифференциальный режим
|
97
104
|
|
дБ
|
|
Производительность
|
|
1
|
Msps
|
|
Диапазон входного напряжения
|
Стандартный режим (AINn – AINnG)
Дифференциальный режим (AIN0 – AIN1)
|
0
-Vref
|
|
Vref
Vref
|
B
|
|
Потребляемый ток (каждый АЦП)
|
1 Msps
"Спящий" режим
|
|
5,5
1
|
|
мА
мkА
|
Входы 16-разрядного АЦП могут конфигурироваться как самостоятельные, так и как один дифференциальный, что дает возможность использования этого микроконтроллера в различного рода промышленных обработчиках сигналов от тензодатчиков и других датчиков, построенных на мостовом принципе.
Вспомогательный 10-разрядный АЦП имеет совмещенные с портом Р1 8 мультиплексированных входов. Девятый вход аналогового мультиплексора заведен на встроенный датчик температуры.
Для обеспечения максимальной функциональности нового семейства добавлен контроллер DMA, обеспечивающий параллельный канал передачи данных "микроконтроллер - внешние устройства". В качестве внешних устройств может быть применено как ОЗУ (внутреннее - XRAM - или внешнее), так и другие устройства с параллельным интерфейсом.
Блок-схема микроконтроллера C8051F060 приведена на рисунке 1.
Рисунок 1. Блок-схема микроконтроллера C8051F060
Из стандартных устройств на кристалле реализованы:
- три компаратора с программируемым гистерезисом, которые могут выполнять свою прямую функцию, а могут и служить источником прерывания.
- два 12-разрядных ЦАП, которые могут быть использованы для управления цепями обратной связи и могут быть синхронизированы по таймеру для получения максимально точного выходного сигнала.
- Источник опорного напряжения.
- Прецизионный монитор питающего напряжения, RESET-генератор и сторожевой таймер.
- Массив из шести 16-разрядных дополнительных (кроме пяти стандартных 16-разрядных) таймеров, которые могут быть использованы для точного ШИМ управления электроприводами или для программной эмуляции часов реального времени.
Начиная с серии C8051F04x стало хорошей традицией у Cygnal включать в состав микроконтроллера два аппаратно реализованных USART. Для обеспечения корректной работы этих интерфейсов в режиме тактирования от встроенного генератора тактовой частоты, точность этого генератора доведена до значения 2% на частоте 25 МГц. Наряду с USART на кристалле также реализованы на аппаратном уровне контроллеры протоколов последовательных интерфейсов SPI и I²C.
Все перечисленные выше параметры значительно расширяют сферу применения микроконтроллеров семейств C8051Fххх в сторону автомобильной электроники (благодаря встроенному контроллеру CAN), систем промышленных измерений массы, давления, параметров быстротекущих процессов с широким динамическим диапазоном.
Микроконтроллеры серии C8051F04x выпускаются в индустриальном температурном диапазоне –40..+85ºС в 100- и 64-выводных корпусах TQFP.
Другой, не менее, а может, и более интересной новинкой от Cygnal является семейство C8051F32x. Прототип этого семейства также был описан в [1]. Являясь дальнейшим развитием семейств C8051F31x, он отличается наличием встроенного аппаратного контроллера протокола USB 2.0. Это расширяет диапазон применения этих микроконтроллеров до беспрецедентного максимума. Совместив такие достоинства, как высокая производительность, малое потребление мощности, удобный миниатюрный корпус, встроенные многоканальный 10-разрядный АЦП, компараторы и полный набор популярных интерфейсов, Cygnal создал действительно универсальную микроконтроллерную систему. Эта система найдет себе применение во всех областях промышленных, бытовых и телекоммуникационных контроллерах и системах автоматизации самых разнообразных процессов.
Встроенные контроллер и драйвер USB поддерживают полноскоростной (12 Мбит/с) и низкоскоростной (1,5 Мбит/с) режимы передачи данных. Для работы контроллера USB не требуется дополнительных источников тактирования. В кристалл также встроена система восстановления синхронизации после сбоя и 1 кбайт ОЗУ, предназначенного для обслуживания интерфейса USB.
Для обеспечения корректной работы контроллера и драйвера USB~в кристалл встроен калиброванный тактовый генератор с точностью 0,25% и линейный регулятор-стабилизатор напряжения питания. Таким образом, микроконтроллеры данного семейства могут питаться как от стандартного напряжения питания 2,7..3,6 В, так и от повышенного 4,5..5,5 В, что еще более расширяет потенциальный спектр применения.
Кроме контроллера и трансивера интерфейса USB в микроконтроллер встроены также аппаратные контроллеры интерфейсов SPI и I2C, четыре 16-разрядных таймера-счетчика общего назначения и массив из пяти дополнительных 16-разрядных независимых таймеров. Все 25 линий ввода-вывода могут работать с 5-вольтовыми уровнями и рассчитаны на повышенные уровни втекающих токов в режиме логического "0".
Блок-схема микроконтроллера C8051F320 приведена на рисунке 2, а таблица сравнительных параметров микроконтроллеров серии C8051F3xx - в таблице 2.
Рисунок 2. Блок-схема микроконтроллера C8051F320
Таблица 2. Таблица сравнительных параметров микроконтроллеров серии C8051F3xx
|
Наименование
|
fOSC, МГц
|
Flash, кбайт
|
Интерфейсы
|
Таймеры (16 бит)
|
Линий I/O
|
Разр. АЦП
|
ИОН
|
PCA*
|
Корпус
|
|
UART
|
I²C
|
SPI
|
USB
|
|
C8051F300
|
0..25
|
8
|
+
|
+
|
|
|
3
|
8
|
8
|
|
|
MLP11
|
|
C8051F301
|
0..25
|
8
|
+
|
+
|
|
|
3
|
8
|
|
|
|
MLP11
|
|
C8051F302
|
0..25
|
8
|
+
|
+
|
|
|
3
|
8
|
8
|
|
|
MLP11
|
|
C8051F303
|
0..25
|
8
|
+
|
+
|
|
|
3
|
8
|
|
|
|
MLP11
|
|
C8051F304
|
0..25
|
4
|
+
|
+
|
|
|
3
|
8
|
|
|
|
MLP11
|
|
C8051F305
|
0..25
|
2
|
+
|
+
|
|
|
3
|
8
|
|
|
|
MLP11
|
|
C8051F310
|
0..25
|
16
|
+
|
+
|
+
|
|
4
|
29
|
10
|
|
5
|
LQFP32
|
|
C8051F311
|
0..25
|
16
|
+
|
+
|
+
|
|
4
|
25
|
10
|
|
5
|
MLP28
|
|
C8051F320
|
0..25
|
16
|
+
|
+
|
+
|
+
|
4
|
25
|
10
|
+
|
5
|
|
|
C8051F321
|
0..25
|
16
|
+
|
+
|
+
|
+
|
4
|
21
|
10
|
+
|
5
|
MLP28
|
|
C8051F330
|
0..25
|
8
|
+
|
+
|
+
|
|
4
|
17
|
10
|
+
|
3
|
MLP20
|
|
C8051F331
|
0..25
|
8
|
+
|
+
|
+
|
|
4
|
17
|
|
|
3
|
MLP20
|
*Program Counter Array - Массив из дополнительных 16-разрядных независимых таймеров-счетчиков. Цифра в ячейке показывает число счетчиков в массиве.
Таким образом, с вступлением в строй этих двух новых семейств, микроконтроллеры Cygnal на сегодняшний день и в обозримом будущем занимают заслуженное первое место среди 8-ми и 16-разрядных микроконтроллеров всех известных производителей, продукция которых реально присутствует на рынке Украины.
Литература:
- Вовк П. Микроконтроллеры C8051F04x, C8051F12x и C8051F31x фирмы Cygnal. "Chip News Украина" 2002, №8, с. 30
- http://www.cygnal.com/datasheets/c8051f06x.pdf
- http://www.cygnal.com/datasheets/c8051f32x.pdf
|
