П. Вовк

Микроконтроллеры Cygnal Integrated c Flash-памятью программ

Микроконтроллеры с архитектурой MSC-51 на сегодняшний день остаются наиболее применяемыми в разработках. Это объясняется относительной простотой разработки новых программ, невысокой стоимостью, функциональной насыщенностью архитектуры, а также огромным количеством программного обеспечения и готовых программ, разработанных за многие годы успешного их применения.

Все это и объясняет причины регулярного появления новых семейств микроконтроллеров с 8051-совместимой системой команд. Компания Cygnal Integrated Products Inc. выпустила целое семейство микроконтроллеров с 8051-совместимой архитектурой, но значительно обновленной и функционально расширенной (Таблица 1). Тактовая частота ядра составила 20 МГЦ, а скорость исполнения 26 простейших инструкций составила 1 (один) такт. Еще 50 команд выполняется за 2 такта, 27 команд выполняются за 3-5 тактов, а самая сложная инструкция деления выполняется за 8 тактов. Таким образом, пиковая производительность составляет 20 MIPS (миллионов операций в секунду), а средняя производительность составляет 10-15 MIPS в зависимости от структуры программы. Замечу, что производительность похожего по функциональным возможностям микроконтроллера ADuC812 производства Analog Devices с аналогичной архитектурой составляет лишь 0,4-0,6 MIPS.

Таблица 1.

На рисунке 1. представлена упрощенная блок-схема семейства микроконтроллеров C8051Fxx на примере C8051F001. Все микроконтроллеры этого семейства имеют сходную архитектуру. Различия лишь в разрядности и числе входов АЦП и ЦАП, а также в объеме памяти программ или данных, числе таймеров и спектре поддерживаемых последовательных интерфейсов. Соответственно, все это сказывается и на типе корпуса. Эти микроконтроллеры выпускаются в корпусах TQFP48, TQFP64 и LQFP32. В таблице 2. представлены некоторые параметры микроконтроллера C8051F001 - типичного представителя данного семейства.

Рисунок 1.

Таблица 2.

В состав микроконтроллера входят четыре 16-битных таймера-счетчика. Из них три используются так же, как и в классических микроконтроллерах с 8051-архитектурой, а четвертый обслуживает АЦП и SMBus, но может использоваться и для общего применения. Все таймеры могут служить источниками ШИМ.

Важной особенностью нового семейства является наличие встроенного JTAG-порта, позволяющего применять внутрисхемные программирование и эмуляцию, что значительно сокращает время разработки и отладки и позволяет вносить изменения и коррективы в программу в готовом устройстве.

Также важной и весьма полезной особенностью можно считать наличие встроенного тактового генератора, который можно перепрограммировать ╚на лету╩, что позволяет оперативно, по ходу выполнения программы, менять тактовую частоту и, соответственно, потребление энергии. График зависимости потребляемого тока от тактовой частоты приведен на рисунке 2.

Рисунок 2.

Этот микроконтроллер служит прекрасной базой для построения измерительных систем любой сложности, не требующих преобразования с разрядностью более 12. Хотя наличие инструментального усилителя с программируемым коэффициентом усиления на входе АЦП (PGA) позволяет производить измерения с более высокой точностью. Также в разработках фирмы находится микроконтроллер с 16-разрядным встроенным АЦП, что еще более расширит его сферу применения в измерительных системах.

Более подробную информацию по семейству микроконтроллеров Cygnal можно получить на сайтах http://www.cygnal.com и http://www.eltis.kiev.ua. Естественно, измерительными системами не ограничивается сфера применения этих микроконтроллеров, поскольку высокопроизводительное ядро при наличии Flash-памяти программ достаточного объема само по себе является источником повышенного интереса разработчиков. Тем более, что программно-аппаратный комплекс для создания, отладки и программирования реально доступен и относительно недорог, особенно в сравнении с аналогичными системами для классических микроконтроллеров.