WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |

Этот микроконтроллер имеет вычислительное ядро процессора 80С386SX. Являясь 32-разрядным микропроцессором, он обеспечивает высокое быстродействие. Внутренняя периферия 80С386EX аналогична составу устройств материнской платы персонального компьютера IBM PC AT 386SX, за исключением ПЗУ, ОЗУ и системных часов. Контроллер выпускается в малогабаритном 144-выводном корпусе. При стоимости около долларов он является хорошей базой для построения малогабаритных встраиваемых вычислительных систем повышенного быстродействия.

Аналогичные устройства выпускает фирма AMD (например, семейства Am186 и ELAN). По ряду параметров и по составу внутренней периферии они даже опережают контроллеры фирмы INTEL. Однако они менее известны и на отечественном рынке практически не представлены.

Разнообразие микроконтроллеров далеко не исчерпывается перечисленными типами. Для желающих получить информацию о других типах микроконтроллеров следует посмотреть содержание серверов фирм INTEL (Рис. 8), SIEMENS, PHILIPS, MOTOROLA, NATIONAL SEMICONDUCTOR, OKI, SAMSUNG, MICROCHIP, ATMEL, AMD, ANALOG DEVICES и других.

Устройства памяти Устройства памяти или запоминающие устройства являются необходимой частью любой вычислительной системы. Устройства памяти делятся на три основных типа: постоянные запоминающие устройства (ПЗУ), оперативные запоминающие устройства (ОЗУ) и энергонезависимые запоминающие устройства. Большинство типов запоминающих устройств имеют стандартный алгоритм чтения и записи и стандартное расположение выводов. Поэтому аналоги, выпускаемые различными фирмами обычно совместимы между собой.

Постоянные запоминающие устройства предполагают однократную запись информации (или многократную запись, но вне вычислительной системы). Обычно в ПЗУ хранится код исполняемой программы микропроцессора или микроконтроллера, а также та часть данных, которая в процессе работы не изменяется.

Очень часто ПЗУ уже имеется в составе микроконтроллеров. В этом случае внешнее ПЗУ необходимо лишь в случае, если объема встроенного ПЗУ недостаточно или на этапе отладки программного обеспечения, когда требуется часто изменять код исполняемой программы. В основном, ПЗУ делятся на три типа устройств:

однократно программируемые, многократно программируемые с ультрафиолетовым стиранием и многократно программируемые с электрическим стиранием.

Однократно программируемые ПЗУ (OTPROM) редко используются совместно с микроконтроллерами, так как их аналог обычно входит в состав микроконтроллеров.

Многократно программируемые ПЗУ с ультрафиолетовым стиранием (EPROM) применяются довольно часто и выпускаются большим числом фирм. Обобщенное обозначение этих микросхем следующее: 27СХ, где Х – 16, 64, 128, 256, 512, 010, 020 – число, обозначающее емкость памяти в килобайтах или мегабайтах.

Многократно программируемые ПЗУ с электрическим стиранием (EEPROM) в настоящее время постепенно вытесняют с рынка EPROM, так как они значительно удобнее в использовании.

Последнее определяется отсутствием необходимости длительного процесса предварительного стирания информации и возможностью побайтной произвольной записи в любую ячейку памяти.

Обобщенное обозначение этих микросхем – 28СХ, где Х – то же, что и предыдущем случае.

Микросхемы EPROM и EEPROM выпускают, в частности, фирмы THOMSON, AMD, MICROCHIP, ATMEL, ALLIANCE (рис. 9).

Рис. 9. Результат тематического поиска микросхем асинхронных статических ОЗУ емкостью 256 Кбит с помощью поисковой системы Questlink.

Оперативные запоминающие устройства служат для хранения таких данных, которые в процессе работы вычислительной системы могут изменяться. ОЗУ делятся на два основных класса:

динамические и статические.

Динамические ОЗУ обладают таким важным свойством, как большая емкость информации на одном кристалле. Именно поэтому этот тип является основным в производстве модулей памяти для персональных компьютеров. В настоящее время выпускаются микросхемы динамической памяти до 256 мегабит. Однако в вычислительных системах встраиваемого применения динамическая память используется редко, поскольку она требует дополнительных средств постоянной регенерации информации, что усложняет систему. Кроме того, как правило во встраиваемых системах не требуется таких объемов памяти, при которых преимущество динамической памяти было бы заметно.

Статические ОЗУ, в отличие от динамических, не требуют регенерации и, следовательно, проще в использовании. В большинстве микроконтроллеров уже имеется внутреннее ОЗУ объемом от 64 байт до 3 Кбайт. Внешнее ОЗУ требуется лишь в случаях, когда внутреннего ОЗУ недостаточно. ОЗУ, выпускаемые различными фирмами, также унифицированы и имеют схожие обозначения. Основной вариант обозначения статических ОЗУ – 62СХ, где Х – 16, 64, 256, 1000, 4000 – число, обозначающее емкость микросхемы в килобитах. При выборе следует обратить внимание на время доступа, определяющее быстродействие микросхемы. Оно может колебаться от 50 до 200 нс.

Статическую память выпускают, например, фирмы SONY, SAMSUNG, HUINDAI, MATSHUSHITA.

Энергонезависимые запоминающие устройства используются в системах, где время от времени изменяются данные, которые должны храниться длительное время, в том числе, и при выключенном питании. Они работают на различных принципах.

Наиболее интересными типами являются микросхемы FLASHпамяти и EEPROM с последовательным доступом.

FLASH-память была предложена фирмой INTEL и отличается большим объемом, малой стоимостью и большим числом циклов записи стирания (до 1 млн. циклов). Микросхемы FLASH-памяти выпускаются в малогабаритных корпусах, имеют объем от килобит до 64 мегабит. Существенным недостатком этого типа памяти является блочное стирание, то есть произвольная запись в ячейки памяти невозможна. Можно записывать данные в предварительно стертый блок объемом от 4 до 128 КБайт. Наиболее эффективными по критерию объем/цена являются микросхемы объемом 8 мегабит, например INTEL 28F008BV в малогабаритном корпусе TSOP-40 стоит около 15 долларов. Микросхемы FLASHпамяти кроме фирмы INTEL выпускаются фирмами AMD, THOMSON, SAMSUNG, SHARP, ATMEL. Фирмы стремятся к унификации выпускаемых микросхем. Однако, в отличии от других микросхем памяти эти микросхемы совместимы по расположению выводов, на не всегда совместимы по внутренней организации.



Например, следует обращать внимание на размер блоков и на алгоритмы записи и стирания.

Другим широко распространенным типом энергонезависимой памяти являются последовательные EEPROM. Факт использования последовательного канала обмена данными в этих микросхемах предполагает уменьшение числа выводов и увеличения времени передачи данных. Большинство микросхем последовательных EEPROM выпускаются в 8-выводных малогабаритных корпусах и имеют частоту передачи данных 400 КГц. Этот тип микросхем позволяет производить запись в произвольные ячейки памяти. Число циклов записи/стирания доходит до 10 млн. Емкость таких микросхем находится в пределах от 1 до 256 килобит. Стоимость их очень мала. Например, микросхема объемом 16 килобит стоит менее 2 долларов. Этот факт наряду с малыми габаритами корпуса делает этот тип микросхем исключительно удобным в сочетании с простыми микроконтроллерами типа PIC в простых и дешевых системах. Эти микросхемы унифицированы производителями и имеют обозначение 24СХ, где Х – 01, 02, 04, 08, 16, 32, 64, 128, 256 – емкость микросхемы в килобитах. Выпускаются этот тип микросхем фирмами MICROCHIP, ATMEL.

Традиционные цифровые микросхемы К таким микросхемам относятся цифровые схемы низкой и средней степени интеграции. Исторически параллельно развивались два класса таких микросхем. Это микросхемы на основе биполярной технологии – транзисторно-транзисторной логики (ТТЛ, TTL) и микросхемы на основе комплиментарной технологии металл-окиселполупроводник (КМОП, CMOS). Оба эти класса содержат большое количество различных логических элементов в различных комбинациях – логические схемы И, ИЛИ, НЕ, исключающее ИЛИ и их комбинации, триггеры, счетчики, дешифраторы, регистры, шинные формирователи и другие элементы. Оба класса имеют унификацию и производятся многими фирмами, в том числе и отечественными. Более подробную информацию об этих классах микросхем можно получить в [4 и 5]. Разница между этими классами заключалась, в основном, в энергопотреблении, величине логических уровней и быстродействии. По сравнению с КМОПмикросхемами микросхемы ТТЛ имели более высокое быстродействие, но и более высокое энергопотребление. При этом микросхемы ТТЛ имели более широкое применение и более широкую номенклатуру. Однако совершенствование КМОП технологии в недавнем прошлом привело к тому, что КМОПмикросхемы стали иметь практически равные характеристики по быстродействию с сохранением преимущества в энергопотреблении.

Поэтому в настоящее время предпочтение отдается микросхемам, выполненным по технологии КМОП. Однако для совместимости с классом ТТЛ-микросхем, они полностью повторяют номенклатуру последних и являются полностью совместимыми по выводам и величине логических уровней. Эти микросхемы обычно обозначаются как 74АСХХХ, где ХХХ - число, обозначающее тип логического элемента. Микросхемы в SMD-корпусах обычно обозначаются как 54АСХХХ. Отечественные аналоги этих микросхем – соответственно серии Кр1554 и Кф1554, но номенклатура отечественных микросхем значительно более узкая.

Имеются и другие серии цифровых микросхем, имеющие другие буквенные индексы. Эти серии отличаются по быстродействию и электропотреблению.

Цифровые микросхемы стандартной логики выпускаются многими фирмами, в частности, NACIONAL SEMICONDUCTOR, TEXAS INSTRUMENTS, HARRIS, SIEMENS, PHILIPS, THOMSON и другие.

Микросхемы для организации обмена данными Функция этого класса микросхем заключается в преобразовании сигнала для передачи его по линии связи и последующего приема. Обычно они являются связывающим звеном между процессором или процессорным блоком и внешними периферийными устройствами. В более сложных системах обмен может быть организаван между различными устройствами, каждое из которых имеет собственный процессор. Архитектура системы зависит от ее функций.

Близко расположенные устройства обычно не требуют физического преобразования сигнала. Если нет ограничения по нагрузочной способности линии, то можно ограничиться стандартными входами и выходами ТТЛ. Здесь имеет значение только логическая организация обмена.

Обмен может быть организован с использованием параллельной или последовательной передачи данных.

Параллельная передача осуществляется обычно со значительно более высокой скоростью, так как данные передаются по нескольким ( обычно восьми или шестнадцати) линиям.

Последовательная передача данных ведется всего лишь по трем или двум линиям. Поэтому последовательная связь более медленная, но зато имеет более простую физическую организацию.

Между разнесенными устройствами более предпочтительной является последовательная передача. Устройство для аппаратной поддержки последовательного порта (UART) обычно входит в состав микроконтроллера. Причем, некоторые типы микроконтроллеров имеют два таких порта, что позволяет создавать двухуровневую связь между устройствами.





Скорость передачи между устройствами может быть в пределах от 0,3 до 1500 килобит с секунду. Скорость передачи ограничивается двумя факторами: возможностями последовательного порта микроконтроллера и ограничениями, накладываемыми линией передачи. Последний фактор обычно имеет решающее значение.

Существует несколько стандартов последовательной передачи данных. Наиболее известными являются следующие.

Стандарт RS-232, который принят за основу в организации последовательного канала передачи в персональных компьютерах.

Логические уровни кодируются двумя уровнями напряжения (+12 В и –12 В). Для физической поддержки выпускаются специальные микросхемы, например, МАХ232 фирмы MAXIM.

Стандарт RS-485 предназначен для передачи по двухпроводной линии связи на расстояние 1200 метров и более.

Кодирование сигнала организовано на принципе изменения направления тока в линии, которое фиксируется приемникамикомпараторами. Так как приемник работает по дифференциальному сигналу, не требуется дополнительной третьей линии – общего провода. Для аппаратной поддержки этого стандарта имеется целый ряд микросхем, например, МАХ485 и LTC485 фирм MAXIM и LINEAR TECHNOLOGY, которые выпускаются в малогабаритных 8-выводных корпусах.

Довольно часто для защиты устройств используется гальваническая развязка между устройствами и линией связи. В этом случае обычно используется трансформаторный источник вторичного питания для гальванически развязанного блока и оптронные пары для развязки сигнальных цепей. В целом такой блок становится достаточно сложным и требует большого числа дискретных компонентов. Для упрощения построения гальванически развязанного блока целесообразно воспользоваться интегральными микросхемами, в которых уже объединены все составляющие части.

Например, микросхема МАХ1480 фирмы MAXIM, выпускаемая в корпусе DIP-28, уже имеет в своем составе источник вторичного электропитания на основе миниатюрного трансформатора, три оптронных пары и аналог микросхемы МАХ485. Примерно такую же микросхему можно встретить среди продукции фирмы NEWPORT.

Стандарт IIC (IC) предназначен для объединения в одну информационную магистраль устройств в переделах одного прибора или близкорасположенных частей одного комплекса. Отличительной чертой этого стандарта является наличие в системе одного ведущего устройства. Это устройство управляет передачей данных между ним и остальными устройствами, которые являются ведомыми. Стандарт IC, предложенный фирмой PHILIPS, в настоящее время используется многими другими фирмами, в числе которых SIEMENS, ATMEL, MICROCHIP, THOMSON и другие. Многие микроконтроллеры этих фирм имеют в составе своих внутренних периферийных устройств последовательный порт IC.

Среди других стандартов последовательной передачи данных можно отметить USB (фирма INTEL), LON TALK (MOTOROLA), CAN (SIEMENS).

Микросхемы программируемой логики Цифровые микросхемы программируемой логики представляют собой отдельный класс микросхем, позволяющих организовать произвольные логические функции. Для этого используются элементарные ячейки этих микросхем, которые путем программирования можно соединить в сложные логические структуры. При этом одна микросхема программируемой логики в зависимости от числа этих элементарных ячеек и числа выводов корпуса может заменить от нескольких до нескольких сотен микросхем низкой и средней степени интеграции.

Наиболее известным производителем микросхем программируемой логики является фирма ALTERA. Все выпускаемые ею микросхемы подразделяются на несколько семейств, отличающихся сложностью и способом загрузки конфигурирующей программы. Существуют микросхемы, конфигурацию которых можно изменять в процессе работы устройства путем замены информации в их запоминающем устройстве. Микросхемы программируемой логики выпускаются в различном исполнении в корпусах, содержащих от 20 до выводов. Микросхемы обеспечиваются развитой системой средств отладки. Примером является программный пакет MAX PLUS, позволяющих разрабатывать цифровую схему с использованием логических элементов стандартных серий цифровых микросхем в привычном графическом виде. Затем программа сама подготавливает данные для программирования микросхем и выбирает наиболее подходящий вариант микросхемы. Более подробную информацию об этом типе микросхем можно получить на сервере фирмы ALTERA.

Аналоговые микросхемы Аналоговые микросхемы выпускаются большинством фирм интегральной электроники. Они представлены значительно разнообразнее, чем цифровые микросхемы. Однако среди аналоговых микросхем можно выделить несколько основных классов, на основе которых строится большинство аналоговых устройств. К основным классам аналоговых микросхем относятся операционные усилители, компараторы, микросхемы фильтров, микросхемы источников питания, микросхемы для телевидения и звукотехники, аналоговые ключи и мультиплексоры, аналогоцифровые и цифроаналоговые преобразователи.

Операционные усилители и компараторы Операционные усилители являются наиболее распространенными интегральными микросхемами. На их основе могут быть построены практически все аналоговые устройства.

Обычно операционные усилители подразделяются на стандартные (общего назначения), быстродействующие, малопотребляющие, прецизионные и высоковольтные.

Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |










© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.