Новые микроконтроллеры MEGA51 — широкие возможности по низкой цене

В статье пойдет речь о новых MCS.51.совместимых микроконтроллерах фирмы Megawin семейства MEGA51.

Несмотря на непрерывное усложнение радиоэлектронных устройств, совершенствование методологии их функционирования, увеличение требований к производительности, микроконтроллеры малой и средней производительности по-прежнему не сдают свои позиции. Почему? Отчасти потому, что на таких микроконтроллерах, как правило, реализуются несложные узлы, не требующие высоких параметров работы. К тому же эффективнее распределить решение общей задачи, поставленной перед устройством, на несколько микроконтроллеров, чем задействовать один высокопроизводительный процессор с солидным объемом ОЗУ. Продажи в секторе микроконтроллеров малой и средней производительности стабильно растут. Объяснить это можно стремлением использовать данный вид микроконтроллеров в приложениях, ранее выполнявшихся на дискретных компонентах. Стремление это понятно каждому: возможностей устройства под управлением микроконтроллера значительно больше, его легко обновлять и дополнять новыми функциями, устранять ошибки проектирования уже на стадии эксплуатации. Кроме того, в отличие от устройства на дискретных компонентах, его надежность выше, в связи с существенно меньшим общим числом входящих элементов. И наконец, последний аргумент — цена микроконтроллеров названного класса сравнима со стоимостью одного транзистора. Поэтому разработчики постепенно отказываются от выполнения устройств на дискретных компонентах, используя элементную базу более высокой степени интеграции. Наряду с микроконтроллерами PIC и AVR в этой категории лидирующие позиции удерживает разработанная Intel архитектура MCS-51, и практически каждый полупроводниковый производитель поставляет серию своих микроконтроллеров, архитектурно совместимых с MCS-51.

Мы рассмотрим еще одного представителя данного класса — семейство микроконтроллеров MEGA51 производства компании Megawin. Они представляют собой MCS-51-совместимые 8-битные микроконтроллеры. Имеют большой объем флэш-памяти программ (63 кбайт) и поддерживают режим внутрисхемного программирования (ISP), а также обладают довольно большим объемом ОЗУ (1280 байт), позволяющим использовать их в приложениях с самой разнообразной требовательностью к системным ресурсам. Что касается производительности, микроконтроллеры Megawin, так же, как и большинство микроконтроллеров Atmel, могут работать в двух режимах: на частоте до 48 МГц при стандартном для 80С51 быстродействии (12 тактов за машинный цикл) либо на частоте до 24 МГц при быстродействии 6 тактов за цикл. Поддержка двух режимов тоже расширяет область применения этих микроконтроллеров, например, в случае модернизации уже имеющегося прибора замена микроконтроллера на один из семейства Mega51 позволит оставить практически без изменений существующее микропрограммное обеспечение, а в случае разработки нового устройства можно воспользоваться вторым режимом быстродействия. Микроконтроллеры оснащены несколькими 16-битными таймерами/счетчиками, а таймер 2 может работать как в режиме декремента, так и инкремента, кроме того, его можно запрограммировать на выдачу на вывод P1.0 сигнала определенной частоты.

Микроконтроллеры имеют до 8 источников прерывания, 4-уровневые приоритеты. Продолжая перечисление основных характеристик семейства, не могу не сказать о наличии механизмов энергосбережения: предусмотрен режим ожидания (idle mode) и режим пониженного энергопотребления (powerdown mode), для выхода из которых могут использоваться выводы P3.2/P3.3/P4.31. Структурная схема микроконтроллера семейства MEGA51 приведена на рисунке. Среди основных характеристик этого семейства отметим и поддержку внутрисхемного программирования с возможностью программирования внутри приложения (IAP — In-application Programming), причем максимальное число циклов перезаписи составляет 100k2, а гарантированное время сохранности данных — до 7 лет. Поддержка технологии IAP имеется только у новых микроконтроллеров разных производителей и пока недостаточно распространена, хотя обладает колоссальными преимуществами:

• дистанционное обновление программного обеспечения удаленного устройства в условиях функционирования практически по любому каналу связи;
• параллельная флэш-память поддерживает режим одновременного чтения/записи;
• автоматическое распределение памяти.

Рисунок

Кроме этого, у программного кода есть хорошие возможности защиты: предусмотрено 3 уровня защиты. Микросхемы имеют защиту от электростатического разряда до 6 кВ.

Микроконтроллер MPC89L556, принадлежащий к рассматриваемому семейству, обладает встроенным 8-битным АЦП.

В серии MEGA51 присутствуют микроконтроллеры как для приложений 5 В (табл. 1), так и для 3,3 В (табл. 2). Как видно из обеих таблиц, серия представлена моделями с разнообразными наборами параметров, поэтому можно выбрать оптимальный для вашего приложения прибор. Если необходимо осуществлять ввод аналоговых сигналов, следует обратить внимание на микроконтроллер MPC89L556 со встроенным 8-битным АЦП, а если требуется несколько последовательных интерфейсов UART — будет интересен микроконтроллер MPC89L532A, который к тому же имеет вдвое больший объем перезаписываемого ПЗУ, 128 кбайт. Примечательно, что в этом микроконтроллере на выполнение одной инструкции затрачивается 1 такт. Подобной производительностью обладает микроконтроллер MPC89L516. Массовое производство данных микроконтроллеров планируется в начале 2006 года.

В таблице 3 представлено соответствие популярных микроконтроллеров фирм Atmel, Winbond и Philips новым микроконтроллерам семейства MEGA51 компании Megawin. Впрочем, микроконтроллеры MEGA51 тоже не лишены недостатков. Таковым, например, можно считать отсутствие (кроме UART) других последовательных интерфейсов, особенно учитывая, что большинство современных микроконтроллеров с архитектурой MCS-51 снабжены набором из трех-четырех последовательных интерфейсов. С другой стороны, если имеются свободные выводы портов ввода/вывода, можно реализовать, например, SPI или I2C программно, благо производительность микроконтроллеров довольно высока.

Где же используются такие микроконтроллеры? Без сомнения, область чрезвычайно широка: они успешно применяются и в детских игрушках, и в системах автоматизации производственных процессов. Однако следует выделить наиболее массовые применения:

• игрушки и игровые автоматы;
• бытовая, аудио/видеотехника;
• кондиционеры, системы климат-контроля;
• беспроводные телефоны, радиостанции, радиомодемы;
• системы с нечеткой логикой и системы искусственного интеллекта;
• системы промышленной автоматизации и мониторинга данных;
• вспомогательные системы обеспечения функционирования основного прибора.

При выборе микроконтроллера для вашего прибора важно также учитывать наличие инструментов их конфигурирования. Для семейства MEGA51 предлагаются не только индивидуальный USB-программатор, но и программатор для серийного производства, позволяющий одновременно конфигурировать до 8 устройств. Кроме того, микроконтроллеры поддерживаются такими программаторами, как All-Lab/All-11 и Leaper-483. На сегодня, рынок микроконтроллеров средней производительности пополнился новым семейством — качественным, производительным и недорогим. Наличие технической поддержки и всего необходимого для работы инструментария позволяет без проблем начать использование микроконтроллеров MEGA51 в новых разработках.

Таблица 1

Примечание: 6T и 12T — число тактов за машинный цикл

Таблица 2

Таблица 3. Замена микроконтроллеров Winbond, Atmel и Philips

Роман АЛЕКСАНДРОВ

Статьи по: ARM PIC AVR MSP430, DSP, RF компоненты, Преобразование и коммутация речевых сигналов, Аналоговая техника, ADC, DAC, PLD, FPGA, MOSFET, IGBT, Дискретные полупрoводниковые приборы. Sensor, Проектирование и технология, LCD, LCM, LED. Оптоэлектроника и ВОЛС, Дистрибуция электронных компонентов, Оборудование и измерительная техника, Пассивные элементы и коммутационные устройства, Системы идентификации и защиты информации, Корпуса, Печатные платы