ВОСЬМИРАЗРЯДНЫЕ МИКРОКОНТРОЛЛЕРЫ КОМПАНИИ FREESCALE SEMICONDUCTOR В КОРПУСАХ С МАЛЫМ ЧИСЛОМ ВЫВОДОВ

Анализируя пути совершенствова­ния элементной базы микроконтрол­леров, можно заметить, что развитие их архитектуры подобно спирали:

• на первом витке производитель­ность процессорного ядра не толь­ко достаточна, но даже избыточ­на для используемых алгоритмов управления, а структура перифе­рийных устройств далека от совер­шенной;
• на следующем витке производи­тельность процессорного ядра оказывается минимально доста­точной, а совершенствование структуры периферийных моду­лей позволяет разгрузить процес­сорное ядро от несвойственных ему операций.

Когда все возможности по оптими­зации структуры периферии исчер­паны, начинается новый виток раз­вития, отмеченный скачкообразным увеличением производительности процессорного ядра.

Ещё недавно различные произво­дители совершенствовали 8-разряд­ные микроконтроллеры (МК), пред­лагая МК верхней гаммы с объёмами памяти 40...60 Кб и множеством пе­риферийных устройств. Достаточно быстро для требовательных прило­жений были предложены 16-разряд­ные МК, в том числе с сигнальным процессорным ядром. Можно пред­положить, что теперь 8-разрядным МК уготована судьба цифровых ИС малой и средней степени интеграции, которые производятся и приме­няются, но функциональное совер­шенствование которых замедлилось. Однако производители 8-разрядных МК опровергли пессимистичный прогноз, предложив два актуальных направления развития 8-разрядной элементной базы.

Первое направление - оптимиза­ция 8-разрядных МК нижней гаммы, которые выполняются в корпусах с малым числом выводов (6 - 16). Вто­рое направление - интеграция МК в один корпус с силовыми ключами, трансиверами, аналоговыми схема­ми, входными и выходными форми­рователями с нестандартными уров­нями сигналов. Компания Freescale Semiconductor активно совершен­ствует свои продукты в каждом из этих направлений. В данном реферате подробно остановимся на МК с малым числом выводов.

МОДЕЛЬНЫЙ РЯД МК

В 2006 г. компания Freescale Semiconductor практически пол­ностью обновила свои продукты в сегменте маловыводных 8-разряд­ных МК. В настоящее время она пред­лагает разработчикам 16 моделей в корпусах с шестью, восемью или 16 выводами (табл. 1). Казалось бы, имея столь малое число выводов корпуса, эти МК должны быть очень похожи друг на друга, поскольку на малое число выводов корпуса трудно «спроецировать» большое количество периферийных модулей. Однако, обладая одним и тем же корпусом, предлагаемые модели отличаются достаточно сильно.

Первым отличием являются про­цессорные ядра. При формальной принадлежности к одному семей­ству, а именно НС08, фактически в составе моделей МК реализованы три процессорных ядра. Модели QT/QY/QB/QL обладают самым «ста­рым» ядром НС08, модели QG и QD - более производительной версией этого ядра HCS08, которая разраба­тывалась для верхней гаммы 8-раз­рядных МК. Модели КА оснащены последней версией ядра RS08, кото­рая существенно упрощена по отно­шению к своему родоначальнику - процессорному ядру НС08.

Второе отличие - функциональная насыщенность периферийны­ми модулями. Микроконтроллеры серии КА (с предельно упрощён-­
ным процессорным ядром) имеют в своем составе упрощённый таймер, аналоговый компаратор и несколько линий портов с функцией внешнего прерывания KBI. Такое решение позволило уменьшить
площадь полупроводникового кристалла МК более чем в три раза по сравнению с другими МК, пере­численными в таблице 1. Поэтому модели MC9RS08KA1/ КА2 размеща­ются в сверхминиатюрных корпу­сах 3x3 мм и имеют предельно низ­кую стоимость. Напротив, МК серии QG и QD, обладающие самым произ­водительным процессорным ядром HCS08, имеют в своём составе пол­нофункциональный модуль процес­сора событий, три контроллера по­следовательных интерфейсов и 10-разрядный АЦП. Входы и выходы этих периферийных модулей мно­гократно мультиплексированы на ножках корпуса МК. Поэтому в каж­дом конкретном приложении разра­ботчик может воспользоваться толь­ко частью ресурсов этих МК, но та­ким образом предоставляется воз­можность использования одной мо­дели МК в разных приложениях.

Третье отличие - возможнос­ти модулей таймеров. Модели MC9RS08KA1/KA2 оснащены упро­щённым 8-разрядным модулем тай­мера, который не имеет функций входного захвата и выходного срав­нения. Все остальные модели МК об­ладают 16-разрядным таймерным модулем с функциями входного за­хвата или выходного сравнения или многоканальным ШИМ.

Перечислив основные отличия, от­метим общие черты рассматривае­мых микроконтроллеров. Все они имеют внутренний модуль тактиро­вания с точностью поддержания частоты ±2% от указанного в техничес­ком описании значения. Все модели реализуют режим программирова­ния и отладки в системе благодаря наличию в их составе модуля внут­рисхемной отладки. Все МК оснаще­ны несколькими режимами низкого энергопотребления.

Таблица 1. Технические характеристики микроконтроллеров семейства НС08/НСS08/RS08 в корпусах с числом выводов от 6 до 16.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: