М. Ахметов

SAMSUNG, MITSUBISHI, HITACHI, TOSHIBA, NEC, OKI, FUJITSU, PANASONIC, HOLTEK

    Перед вами последняя заключительная статья цикла, посвящённого 8-разрядным микроконтроллерам (начало и продолжение в номерах “Chip News” №9, 1999 г. и №1, 2000 г.). Вслед за быстрыми 8-разрядными RISC МК, аккумулировавшими все технические достижения последнего десятилетия, а затем и микросхемами известных западных фирм, пришла очередь микроконтроллеров японских и южнокорейских компаний. Десятилетиями, с момента возникновения рынка 8-разрядных микропроцессорных устройств, японские корпорации шли бок о бок со своими западными конкурентами, забрав в итоге под свой контроль до 40% рынка 8-разрядных микроконтроллеров. Естественно, деление МК на восточные и западные достаточно условно, большинство японских компаний имеют свои исследовательские и технические центры на Западе, и наоборот. Стоит только, к примеру, вспомнить, что первые микропроцессоры 4004 были заказаны у INTEL заказчиком из страны восходящего солнца.

SAMSUNG. SAM86, SAM88

    8-разрядные микроконтроллеры SAM86 южнокорейской компании Samsung Electronics послужат нам переходным мостиком между известным Западом и таинственным Востоком. Микроконтроллеры этого семейства разработаны на основе ядра Z8 компании ZiLOG (№1, 2000 г.), но имеют несколько видоизмененную архитектуру и более простую систему команд.

    Процессор SAM86, как и Z8, адресует три области памяти: регистровый файл, включающий от 112 до 208 регистров общего назначения, память программ до 8 Кбайт и память данных.

    Как и инженеры ZiLOG, создавшие следующее поколение Z8Plus, разработчики Samsung также не остановились на достигнутом и разработали улучшенное процессорное ядро SAM88, адресующее до 64 Кбайт памяти программ и данных.

    В систему команд SAM88 вернулись команды работы с 16-разрядными операндами, команды загрузки с автоинкрементом, команды двоично-десятичной арифметики. Появились новые инструкции, отсутствовавшие в Z8, такие как коман-ды умножения (24 системных цикла процессора), команды деления 16/8 (12 системных циклов), команды битовых операций, включающие в себя инструкции логических операций с битами. В результате, количество команд увеличилось с 41 до 78 инструкций.

    Минимальное время исполнения инструкций SAM86 и SAM88 составляет 750 нс при внешней тактовой частоте 8 МГц (для регистровых операций), что соответствует аналогичным характеристикам Z8. Некоторые версии микроконтроллеров SAM работают на тактовых частотах до 25 МГц.

    В настоящее время выпускается около 40 моделей микроконтроллеров KS86 и KS88, построенных, соответственно, на основе процессоров SAM86 и SAM88. Для большинства производимых МК доступны однократно программируемые версии (ОТР).

    Поскольку Samsung является довольно большой корпорацией, преуспевающей во многих областях производственной технической деятельности, то не стал удивительным тот факт, что многие модели выпускаемых МК приобрели полузаказной характер, соответствующий приложению, где они применяются. Так появились микроконтроллеры для аудио- и видеоприложений, для работы с жидкокристаллическими инди-каторами, микроконтроллеры, встраиваемые в пластиковые карты, контроллеры шины USB и так далее.

    Кроме специализированных МК, Samsung Electronics выпускает 19 моделей микроконтроллеров общего назначения, в число которых входят микросхемы обоих подсемейств KS86 и KS88. Кроме архитектурных отличий, микроконтроллеры KS88 имеют также расширенный регистровый файл (до 1040 байт, доступных в страничном режиме) и, как правило, больший объём внутренней памяти программ (от 16 до 32 Кбайт).

    Производимые Samsung МК отличает большое разнообразие таймерных модулей на основе семи типов 8- и 16-разрядных таймеров-счётчиков, различающихся реализуе-мыми функциями.

    В таймерный блок могут входить 8-разрядный базовый таймер с возможностью работы в качестве сторожевого таймера, 8- и 16-разрядные таймеры-счётчики, реализующие функции ШИМ, счёта внешних событий, входного захвата, счёта с автоперезагрузкой.

    В периферию МК общего назначения также входят:

• два типа аналогово-цифровых преобразователей с разрядностью 8 и 10 бит и числом каналов от 4 до 12. Длительность цикла преобразования составляет для 8-разрядного АЦП 24 мкс, а для 10-разрядного АЦП — 25 мкс при внешней тактовой частоте 8 МГц. Кроме этого, аналоговый блок может включать схему детектора перехода состояния внешнего вывода через ноль (zero cross detection);
• ШИМ-контроллер. В зависимости от модели, он может быть одноканальным или двухканальным с разрешением от 8 до 14 бит;
• блок прерываний поддерживает до 11 внутренних и 12 внешних источников прерываний;
• система последовательного интерфейса представлена UART (до двух на кристалле), синхронным интерфейсом SCI, а также контроллером I2C.

    Почти все микроконтроллеры общего назначения имеют специальный встроенный генератор сигналов звуковой частоты от 20 Гц до 20 КГц (buzzer output).

    Наиболее дешёвые версии МК KS86 и KS88 выпускаются в 16/18/20/32/40-выводных пластиковых корпусах.

    Большинство микроконтроллеров начинают работать при напряжении питания 2,7 В, некоторые версии ещё более “низковольтны” и устойчиво работают при напряжении 2 В.

    Аппаратные отладочные средства для МК представлены внутрисхемным полнофункциональным эмулятором SMD32. Из программных средств доступны ассемблеры SASM88 и SAMA ASSEMBLER. Известный поставщик программных продуктов IAR Systems, так же поддерживает программное обеспечение для 8-разрядных микроконтроллеров Samsung.

MITSUBISHI. 740

    Oдин из лидеров мирового “микроконтроллеростроения” (по крайней мере, по количеству и номенклатуре выпускаемых микросхем), компания Mitsubishi Semiconductors предлагает более 600 моделей 8-разрядных микроконтроллеров на основе единого базового ядра 740. Стратегия компании весьма похожа на философию известного западного производителя MOTOROLA. Большинство производимых микроконтроллеров (23 серии из 34) относятся к полузаказным подсемействам и ориентированы на работу в специализированных приложениях, таких как контроллеры клавиатуры и жидкокристаллических индикаторов, телевизионная и видеоаппаратура, управление автономными источниками питания, контроллеры CAN и USB-интерфейсов.

    Отдельную группу представляют универсальные микроконтроллеры (11 серий) семейства 38000, различающиеся исполнением и номенклатурой периферийных устройств.

    Почти все производимые МК с внутренней памятью выпускаются с масочным ПЗУ и ориентированы соответственно на крупносерийного потребителя. Как и MOTOROLA, развернувшая в 1998 году программу “No Excuse”, компания Mitsubishi анонсировала подобную же программу перевода части своих изделий на технологию OTP (однократно программируемое ПЗУ). Но пока в активе этой программы числится всего 7 моделей 8-разрядных МК, среди которых, что воистину печально, только лишь 3 версии универсальных микроконтроллеров (в 42- и 80-выводном исполнении).

    Неймановский 740 процессор Mitsubishi построен по классиче-ской аккумуляторной архитектуре и имеет некоторое сходство в программной модели и системе команд с процессорами HC05 и HC08, занимая по своей производительности промежуточное положение. Процессорное ядро адресует 64 Кбайт памяти и содержит регистр аккумулятор, два 8-разрядных индексных регистра Х и Y (с функциями инкремента, декремента, сравнения и пересылки, что позволяет использовать эти регистры как простые аккумуляторы), 8-бит регистр стека и регистр состояния.

    Система команд включает 71 инструкцию, в том числе, команды умножения 8х8 (15 системных циклов) и деления 16/8 (16 циклов). Минимальное время выполнения команды составляет 500 нс (2 системных цикла) при внешней тактовой частоте 8 МГц. Команды выполняются с перекрытием во времени, код следующей команды загружается во время выполнения текущей инструкции, что позволяет несколько повысить производительность процессора. Процессор поддерживает 17 способов адресации, в том числе, и короткую адресацию так называемой нулевой страницы, области внутреннего ОЗУ с быстрым доступом, используемой также для размещения регистров специальных функций, работающих с периферией.

    Большинство универсальных МК Mitsubishi (те, у которых достаточное количество “ногов”), адресуют внешнюю память, используя не мультиплексированные шины адреса и данных. Такие микроконтроллеры, адресующие внешнюю память, выпускаются в многовыводном исполнении (64- и 80-выводные QFP-корпуса) с большим количеством параллельных портов ввода/вывода. К сожалению, производимые Mitsubishi серии недорогих малопотребляющих МК в 32- и 42-выводном исполнении, такие как 7470/71, 7477, 7531, существуют на сегодняшний день только в вариантах с масочным ПЗУ, за исключением двух моделей микроконтроллеров M37471E4SP и М37471E8SP с однократно программируемым ПЗУ.

    Почти все универсальные МК Mitsubishi (за исключением серии 3800) оснащены встроенным многоканальным аналогово-цифровым преобразователем двух конфигураций: 10-разрядным АЦП и 8-разрядным АЦП со временем преобразования 12,5 мкс. У некоторых моделей МК в блок аналоговой обработки входит 2-канальный 8-разрядный ЦАП со временем преобразования 3 мкс.

    Таймерный модуль в универсальных МК в зависимости от модели микроконтроллера содержит следующие устройства:

• МК серии 3807. Два 16-разрядных таймера-счётчика, реализующие 7 режимов работы: таймер, счётчик внешних событий, генерация выходного сигнала, измерение периода внешнего импульса, измерение ширины внешнего импульса, программируемая выходная последовательность сигналов, генерация одиночного импульса, широтно-импульсная модуляция. Два дополнительных 16-разрядных таймера-счётчика с 4 режимами работы. Три 8-разрядных с функциями счёта внешних событий и ШИМ. 16-разрядный сторожевой таймер;
• МК серий 3800, 3802, 3806, 3850. Четыре 8-разрядных таймера-счётчика с режимами счёта внешних событий и ШИМ;
• МК серии 7451. Один 16-разрядный и три 8-разрядных таймера-счётчика с режимами работы, аналогичными таймерам микроконтроллеров серии 3807;
• МК серий 7470/71, 7477/78. Четыре 8-разрядных таймера-счётчика с функциями измерения ширины внешнего импульса, генерации выходного сигнала, счёта внешних событий и ШИМ. 15-разрядный сторожевой таймер;
• МК серии 7531. Всё как у предыдущей серии 7470, но только три 8-разрядных таймера-счётчика и один 16-разрядный сторожевой таймер.

    Для общения с внешним миром по последовательному каналу микроконтроллеры Mitsubishi используют стандартный UART и последовательный синхронный порт. Только одна модель 38512 имеет встроенный контроллер I2C.

    Стандартное напряжение питания для МК составляет 5 В. В зависимости от версии, минимальное рабочее напряжение может быть снижено до 2,5 В. При этом соответственно снижается допустимая внешняя тактовая частота. Большинство микроконтроллеров Mitsubishi поддерживают малопотребляющий режим работы от вспомогательного внешнего тактового генератора частотой 32768 Гц. Одной из последних разработок Mitsubishi являются заказные (с периферией, определяемой заказчиком) МК серии 7600 с несколько модифицированным процессорным ядром с расширенным адресным пространством, работающими на повышенной тактовой частоте и выполняющими команды за меньшее число циклов (минимальное время исполнения инструкции 100 нс).

    Программные средства отладки для микроконтроллеров Mitsubishi представлены интегрированной программной оболочкой со встроенными программным симулятором, ассемблером и С-компилятором.

HITACHI. H8/300L, H8/300

    Производимые с начала 90-х годов 8-разрядные микроконтроллеры Hitachi семейств H8/300 и Н8300L low-end (которые, при ближайшем рассмотрении, вовсе и не такие уж low-end) насчитывают в настоящее время более 60 представителей, в том числе и с флэш ПЗУ, а объём их производства в 1998 году составил внушительные 9% от общемирового производства 8-разрядных МК. Уникальность микроконтроллеров H8/300 состоит в одинаковой быстроте выполнения и лёгкости поддержки операций как с 8-бит, так и 16-бит операндами. Семейством low-end они были названы только потому, что явились отправной точкой для создания программно совместимых, но более мощных 16-разрядных High-end микроконтроллеров H8/300H.

    Процессор H8/300 имеет простую и эффективную регистровую структуру. Кроме 16-разрядного программного счётчика и регистра состояния, он включает 16 8-разрядных регистров, используемых как регистры-аккумуляторы, регистры общего назначения или адресные регистры. Для поддержки 16-бит операций регистры объединяются в 16-разрядные регистровые пары. Способы адресации включают в себя прямую и косвенную регистровую адресации, косвенную регистровую адресацию со смещением, постинкрементом и предекрементом.

    Система команд H8/300 состоит из 57 инструкций, имеющих длину от 2 до 4 байт. Большинство инструкций выполняются за 2–4 цикла процессора. Длительность процессорного цикла составляет 62,5 нс для семейства H8/300 и 125 нс для микроконтроллеров H8/300L, соответственно, при внешней тактовой частоте 16 и 8 МГц. При использовании внешней памяти программ (только для H8/300), длительность выполнения инструкции увеличивается на один или более дополнительных циклов, в зависимости от разрядности передаваемых данных. Набор команд поддерживает почти полный спектр 16-бит операций: пересылку, сложение, вычитание, инкремент, декремент, сравнение, причём самое интригующее — то, что благодаря симметричной структуре регистров, время выполнения 16-бит операций не превышает времени выполнения обычных байтовых операций, то есть 125 нс. Система команд также включает эффективные команды для битовых операций (14 команд), а также команды умножения 8*8 и деления 16/8, выполняемые за 14 циклов процессора.

    Доступ к внутренней памяти программ и данных осуществляется по сдвоенной 8-разрядной внутренней шине данных, то есть одновременно могут загружаться два последовательно расположенных байта данных (16-бит слово) или кода программы. При работе с внешней памятью используется 8-разрядная шина данных, по которой 16-разрядные данные загружаются последовательно в два приёма с использованием дополнительных циклов процессора.

    Основное различие между базовыми микроконтроллерами семейства H8/300 и гораздо боле многочисленными МК H8/300l состоит в том, что представители H8/300 работают на повышенной тактовой частоте до 16 МГц и могут адресовать не только внутреннюю, но и внешнюю память.

    Объём встроенного ПЗУ у микроконтроллеров обоих семейств составляет от 8 до 60 Кбайт, ёмкость ОЗУ — от 1 до 2 Кбайт. Кроме традиционных версий с масочным и однократно программируемым ПЗУ, компания Hitachi, начиная с 1994 года, всё активнее расширяет номенклатуру микроконтроллеров с флэш ПЗУ и с возможностью внутрисхемного программирования. Пока список моделей с флэш ПЗУ включает 11 представителей.

    Микроконтроллеры H8/300 выпускаются в 64/80/100/144-выводных корпусах и имеют, в зависимости от модели, до 89 линий ввода/вывода.

    Широкая номенклатура периферийных устройств превращает МК H8/300 в мощный инструмент для построения многофункциональных контроллеров, используемых в самых разнообразных приложениях.

    Почти все микроконтроллеры комплектуются 8- или 10-разрядным АЦП c числом входных каналов от 8 до 12 и временем преобразования до 8,4 мкс. В блок аналоговой обработки входят также два 8-разрядных ЦАП с циклом преобразования длительностью 10 мкс.

    Таймерный модуль содержит от двух до четырёх 8-разрядных таймеров-счётчиков и до двух 16-разрядных free-running таймеров, реализующих различные режимы работы, в том числе режимы захвата/сравнения, широтно-импульсную модуляцию. Большинство МК H8/300 содержат отдельный ШИМ-контроллер.

    Блок прерываний поддерживает от 4 до 13 внешних источников прерываний, не считая прерываний типа wake-up, обеспечивающих выход из режима пониженного энергопотребления. В систему последовательного интерфейса входят контроллеры синхронного интерфейса SCI, синхронно-асинхронного SIO, двухпроводной шины I2C.

    Дополнительными устройствами у некоторых версий H8/300 являются встроенный контроллер ЖК-индикаторов, схема тактирования процессора от вспомогательного генератора 32768 Гц (H8/300L), а также контроллер 8-разрядного хост-интерфейса (H8/300).

    Стандартный диапазон напряжения питания для микроконтроллеров H8/300 составляет 3–5,5 В. Производятся также MK с пониженным напряжением питания 1,8 В (H8/300L) и 2,7 В (H8/300).

    Для отладки систем на базе микроконтроллеров H8/300 предлагается стандартный набор ПО, включающий ассемблер, программный отладчик, С-компилятор. Из аппаратных средств производится внутрисхемный эмулятор Е3000.

TOSHIBA. TLCS-90

    Система команд микроконтроллеров TLCS-90 включает базовый набор инструкций известного микропроцессора Z80. Но в отличие от Z80, который является микропроцессором, TLSC-90 имеет ПЗУ и ОЗУ на кристалле и целый ряд встроенных периферийных устройств. Процессор TLSC-90 включает такой же двойной набор из восьми 8-разрядных регистров, объединяемых по мере надобности в регистровые пары, как и Z80. В дополнение к двум 16-разрядным индексным регистрам TLSC-90 имеет два же 8-разрядных регистра расширения адреса, посредством которых процессор может адресовать до 8 Мбайт памяти.

    Система команд поддерживает ин-струкции битовых операций — сброс, установку, проверку и логические операции, инструкции умножения с накоплением, знакового умножения 8*8, знакового деления 16/8, инструкции блочных пересылок данных. Операционный код в команде занимает 1 или 2 байта, максимальная длина команды составляет 5 байт (2 байта операционного кода и 4 байта данных). Двухступенчатый конвейер команд обеспечивает некоторый дополнительный прирост производительности. При внешней тактовой частоте 16 МГц минимальное время выполнения команды составляет 250 нс.

    В настоящее время выпускается 14 моделей микроконтроллеров семейства TLSC-90 без встроенного ПЗУ, но зато с внутренним ОЗУ ёмко-стью от 128 байт до 4 Кбайт и 20 моделей МК с однократно программируемым ПЗУ объёмом от 4 до 60 Кбайт.

    Большинство МК TLSC-90 включают в свой состав следующие периферийные устройства:

• 8-разрядный многоканальный (от 8 до 16 каналов) аналогово-цифровой преобразователь;
• таймерный модуль на основе четырёх 8-разрядных и одного 16-разрядного таймеров-счётчиков. Сторожевой таймер;
• синхронный SCI и асинхронный UART последовательные интерфейсы;
• контроллер шагового двигателя.

    Микроконтроллеры TLSC-90 выпускаются в многовыводных QFP и PLCC корпусах, за исключением трёх версий, выпускаемых в исполнении DIP40 и SOP40. Рабочее напряжение питания МК не должно быть ниже 4,5 В.

TLSC-870, TLSC870/C, TLSC870/X

    В отличие от микроконтроллеров общего назначения, представители семейства TLSC-870 специализированы под использование в телевизионной, видео- и аудиотехнике, а также в телефонии. Представители семейства содержат аналого-циф-ровой преобразователь, драйвер управления ЖК-индикаторами, систему последовательного интерфейса UART и так называемый On-Screen Display (OSD) controller, встроенный контроллер, обеспечивающий выведение символов на телевизионный экран и ряд других функций. В дополнение к TLSC870, Toshiba не так давно анонсировала семейство TLSC-870/X с расширенными функ-циональными возможностями. Также выпускается около десятка представителей семейства TLSC-870/C, представляющее собой “урезанный” малопотребляющий базовый вариант для низкостоимостных применений.

    TLSC-870 основаны на регистровой архитектуре, объединяющей 16 регистровых банков по восемь 8-разрядных регистров общего назначения, в отличие от TLSC-90, которые имели только два подобных банка. Регистры могут использоваться как 8-разрядные регистры-аккумуляторы или объединяться в регистровые пары для поддержки 16-бит операций. Кроме этого, процессор содержит программный счётчик, адресующий до 64 Кбайт памяти, два 16-разрядных индексных регистра, 16-разрядный указатель стека и аппаратный стек для быстрой обработки прерываний. Система команд включает 41 базовую инструкцию длиной от 1 до 5 байт, требующих для своего выполнения от 1 до 10 системных циклов. Минимальное время исполнения команды для TLSC-870 составляет 500 нс при внешней тактовой частоте 8 МГц. Система команд содержит инструкции, поддерживающие 16-бит операции, пересылки память–память, команды знакового умножения 8*8 и деления 16/8.

    Процессорное ядро TLSC-870/X включает расширенные 20-разрядные индексные регистры, счётчик команд, соответственно адресующий до 1 Мбайт памяти, и указатель стека. Для адресации внешней памяти введены дополнительные способы адресации. Система команд расширена до 50 инструкций. TLSC-870/X работает на повышенной тактовой частоте до 16 МГц и обеспечивает двукратное повышение производительности по сравнению с базовым семейством. TLSC-870/C содержит только один банк регистров и упрощённую систему команд. Зато микроконтроллеры TLSC-870/C имеют наименьшее энергопотребление по сравнению с МК других семейств Toshiba и начинают работать от напряжения питания 1,8 В.

    Дополнительная периферия мик-роконтроллеров включает таймерный модуль на основе 8- и 16-разрядных таймеров-счётчиков, сторожевой таймер, цифро-аналоговый преобразователь, ШИМ-контроллер, драйвер флуоресцентного дисплея с высоковольтными выходами, схему тактирования от вспомогательного генератора частотой 32768 Гц, контроллер шины I2C, от 22 до 89 линий ввода/вывода.

    МК TLSC-870 и TLSC870/C имеют встроенное однократно программируемое ПЗУ ёмкостью от 4 до 60 Кбайт и ОЗУ ёмкостью от 256 байт до 2 Кбайт. Микроконтроллеры TLSC870/X расширяют объём внутреннего ПЗУ до 96 Кбайт.

    Toshiba предлагает типовой набор программных и аппаратных отладочных средств: макроассемблер, ANSI С-компилятор, программный отладчик и внутрисхемный эмулятор.

NEC. K0, K0S, K4

    Mикроконтроллеры NEC образуют три семейства — K0, K0S и K4, базирующиеся на общей архитектуре. Семейство K0 представляет основную линию 8-разрядных микроконтроллеров NEC и включает более 200 моделей, объём производства которых занимает примерно 10% от общемирового выпуска. 16-разрядные микроконтроллеры K4 программно совместимы с базовыми К0 и являются их дальнейшим развитием для применений, требующих повышенной производительности. Семейство К0S содержит Low-end микроконтроллеры с упрощённой архитектурой и системой команд, с меньшим объёмом ПЗУ и ОЗУ.

    Процессор K0 имеет схожую регистровую структуру с процессором TLSC-870 и содержит 4 регистровых банка по восемь 8-разрядных регистров общего назначения, объединяемых по мере необходимости в регистровые пары. Картину дополняют программный счётчик, адресующий до 64 Кбайт памяти, 16-разрядный указатель стека и 8-разрядный статусный регистр.

    Система команд содержит инструкции, поддерживающие 16-разрядные операции сложения, вычитания, сравнения, пересылки, команды битовых операций, включающие логические операции с битами, команды умножения 8*8 и деления 16/8. Более простые K0S имеют только один регистровый банк и лишены возможности умножать и делить одной командой. Длительность исполнения команд составляет в среднем от 250 нс до 2,5 мкс, при внутренней тактовой частоте 8 МГц.

    Внутренняя память программ содержит 64-байт таблицу точек входа в подпрограммы, что позволяет использовать короткие однобайтные команды вызова подпрограммы по сравнению с обычными командами вызова, имеющих 3-байт длину. Встроенная память данных разделена на две области. Блок внутреннего ОЗУ ёмкостью до 1 Кбайт, включающий 32 рабочих регистра общего назначения, используется для поддержки быстрых пересылок. Вторая дополнительная область памяти может пригодиться для хранения реже требуемых данных или исполняемого кода программы.

    В рамках своих семейств микроконтроллеры К0 и К0S подразделяются по следующим группам:

• МК общего назначения, с наличием АЦП или без него;
• МК со встроенными драйверами ЖК-индикаторов;
• МК со схемой управления флуоресцентными индикаторами;
• МК с контроллером шины USB и МК с контроллером CAN-интерфейса;
• МК для систем управления элект-роприводом.

    Блок аналоговой обработки для микроконтроллеров семейства К0 включает два типа 8- и 10-разрядных 8-канальных АЦП с циклом преобразования 14 мкс.

    Таймерный модуль содержит сторожевой таймер, два или три 8-разрядных каскадируемых таймера-счётчика и от одного до двух 16-разрядных таймеров-счётчиков, реализующих функции счёта внешних событий, генерации выходных сигналов и одиночных импульсов, ШИМ, режимов сравнения и входного за-хвата. Для микроконтроллеров, ориентированных на применение в системах управления электроприводом, введён дополнительный 10-разрядный таймер, обеспечивающий вставку интервалов “мёртвого времени” и 6 противофазных выходов ШИМ. К таймерному модулю можно, наверное, отнести и Buzzer output, обеспечивающий вывод прямоугольных импульсов звуковой частоты.

    Система последовательного интерфейса представлена стандартным UART и синхронными 2- и 3-проводными SCI.

    Блок прерываний поддерживает от 5 до 8 источников внешних прерываний.

    Режим пониженного потребления обеспечивается вспомогательным тактовым генератором с внешней тактовой частотой 32768 Гц.

    К дополнительным периферийным устройствам относятся драйверы управления жидкокристалличе-скими и флуоресцентными индикаторами.

    Микроконтроллеры К0 имеют от 8 до 60 Кбайт масочного, однократно программируемого или флэш встроенного ПЗУ. Емкость внутреннего ОЗУ составляет от 256 байт до 2 Кбайт. Большинство МК К0 обладают увеличенным количеством параллельных портов ввода/вывода (от 51 до 79 линий) и выпускаются в многовыводных корпусах с 60/80/100 выводами.

    “Облегченный” вариант базово-го семейства — микроконтроллеры K0S кроме архитектурных отличий имеют более ограниченный набор периферийных устройств, меньший объём встроенной памяти и производятся в большинстве своём в недорогих 20/28/30-выводных корпусах.

    Диапазон напряжений питания МК обоих семейств составляет 1,8–5,5 В, в зависимости от модели.

    Из отладочных средств предлагается интегрированная программная среда, включающая менеджер проектов, программный симулятор и обеспечивающая поддержку как дополнительных программных средств, таких как ассемблер и С-компилятор, так и подключение аппаратных средств (внутрисхемный эмулятор, оценочные платы, программаторы).

OKI. 65K

    По утверждению специалистов, программный код, написанный для микроконтроллеров семейства MCS-51, с некоторыми изменениями можно успешно перевести в код для МК семейства 65К компании Oki, хотя напрямую они несовместимы. 65К содержат четыре банка по шестнадцать 8-разрядных регистров, отображаемых на область внутренней памяти данных. 4 регистра из каждого банка могут быть объединены в 16-разрядные регистровые пары для адресации. Процессор 65К также включает два регистра аккумулятора, указатель стека, регистр статуса программы и 16-разрядный программный счётчик.

    Микроконтроллеры 65К имеют 64-Кбайт адресное пространство для памяти программ и данных. Память данных разделена на две страницы по 256 байт, адресуемых посредством 8-разрядных регистров. Для памяти программ используется 16-разрядная адресация.

    Система команд содержит 83 основных инструкции, в состав которых входят команды битовых операций, умножения 8*8, деления 8/16, проверки чётности. Минимальное время выполнения команды составляет 400 нс при внешней тактовой частоте 10 МГц.

    Периферия микроконтроллеров Oki содержит следующие устройства:

• 8-разрядный 8-канальный аналогово-цифровой преобразователь с циклом преобразования длительностью 16 мкс на канал;
• таймерный модуль, построенный на основе 8- и 16-разрядных таймеров-счётчиков и 16-разрядных free-running таймеров, работающих в режимах ШИМ, входного захвата выходного сравнения, счёта внешних событий и счёта с автоперезагрузкой. В таймерный блок также входят таймер временной базы и сторожевой таймер;
• синхронно-асинхронный USART и последовательный сдвиговый регистр;
• блок прерываний поддерживает 3 внешних и до 16 внутренних источников прерываний.

    Емкость встроенного масочного или однократно программируемого ПЗУ для МК 65К составляет от 8 до 32 Кбайт, объём внутреннего ОЗУ — от 256 до 640. Новый микроконтроллер MSM65518 расширяет внутреннее ОЗУ до 12 Кбайт.

    С WEB страницы Oki доступна информация только о пяти представителях семейства 65 К. Есть подозрения, что реально их столько и есть.

    МК 65К выпускаются в 40/44/64/68-выводном DIP и QFP исполнении. Минимальное рабочее напряжение питания составляет 2,7 В.

    Программное обеспечение включает ассемблер, линковщик, библиотеки программ и, что самое интересное, конвертер кода.

FUJITSU. F2MC-8L

    Oчень интересное семейство с достаточно нестандартной для 8-разрядных микроконтроллеров архитектурой. Большинство производимых Fujitsu 8-разрядных МК (около 3% общемирового выпуска в 1998 г.) предназначены для критичных к энергопотреблению и стоимости применений. Микроконтроллеры Fujitsu широко используются в портативных или автономных с батарейным питанием системах, таких как сотовые и радиотелефоны, видеокамеры, радиопередающие устройства. В настоящее время Fujitsu выпускает 6 основных групп 8-разрядных микроконтроллеров, насчитывающих более 140 представителей.

    Процессорное ядро F2MC-8L имеет 16-разрядную регистровую структуру, куда входят 16-разрядный программный счётчик, два 16-разрядных аккумулятора (основной и дополнительный для временного хранения операнда), 16-разрядный индексный регистр, 16-разрядный регистр указатель адреса и 16-разрядный же указатель стека. Дополняющий картину статусный 16-разрядный регистр разделён на две половинки и включает собственно 8-разрядный регистр состояния программы, а также указатель регистрового банка. Указатель банка, соответственно, подразумевает существование регистров, а именно 8-разрядных регистров общего назначения, расположенных в области внутреннего ОЗУ и поделенных в зависимости от версии МК на 8 или 16 регистровых банков, по 8 регистров в каждом.

    Набор команд расширен до 136 инструкций, из которых 110 приходятся на команды пересылки и арифметических операций. Увеличение количества команд объясняется дублированием инструкций с 8- и 16-разрядными операндами. Система команд включает полный спектр инструкций, поддерживающих пересылку и обработку 16-разрядных операндов (кроме команды умножения 16*16). Единственное неудобство представляет 8-разрядная внутренняя шина данных, работа с 16-разрядными операциями требует соответственно дополнительных циклов процессора. В систему команд также входят инструкции операций умножения 8*8, выполняемого за 19 системных циклов, и деления 16/16 (21 цикл).

    Процессор F2MC-8L работает на внутренней частоте 4 МГц (до 6,25 МГц у некоторых моделей) и выполняет большинство команд за 1–5 системных цикла или, иначе говоря, за 0,5–2,5 мкс. Для эффективного использования в применениях критичных к энергопотреблению многие версии 8-разрядных микроконтроллеров Fujitsu работают на внутренней тактовой частоте, пониженной до 2 МГц.

    Объём внутренней памяти программ (масочной или однократно программируемой) составляет от 4 до 32 Кбайт. Емкость встроенного ОЗУ в среднем составляет от 128 байт до 1 Кбайт. Некоторые МК Fujitsu расширяют объём внутреннего ОЗУ до 4 Кбайт.

    Большинство микроконтроллеров содержит два 8-разрядных таймера-счётчика (каскадируемых в один 16-разрядный) и 21-разрядный таймер временной базы. Ряд моделей содержат дополнительный 8-разрядный таймер с автоперезагрузкой, используемый для широтно-импульсной модуляции, и 8-разрядный таймер, реализующий функцию измерения ширины входного сигнала.

    Система аналоговой обработки представлена двумя типами аналогово-цифровых преобразователей: 8-разрядным АЦП с количеством каналов от 4 до 8 и со временем преобразования 41,9 мкс и быстрым 8–12-канальным 10-разрядным АЦП с циклом преобразования, занимающим 16,5 мкс (временные характеристики для обоих АЦП приведены при работе микроконтроллера на внутренней тактовой частоте 2 МГц).

    Все МК F2MC-8L имеют встроенный контроллер последовательного синхронного интерфейса. Ряд МК может общаться с внешним миром посредством одного или двух UART.

    Схема сброса МК по включению питания позволяет в некоторых случая отказаться от применения внешних супервизорных схем.

    Дополнительные периферийные устройства в зависимости от модели микроконтроллера включают в себя драйверы жидкокристаллических и флуоресцентных индикаторов, цифро-аналоговый преобразователь, генератор DTMF, контроллер для управления системой электропривода, уже знакомый Buzzer output, детектор падения напряжения питания, вспомогательный тактовый генератор с частотой 32768 Гц, контроллеры шины USB и I2C и так далее.

    МК F2MC-8L отличает большое разнообразие видов исполнения, от недорогих 20- и 30-выводных DIP и SOP до 64/80/100-выводных QFP-корпусов.

    Минимальное рабочее напряжение питания составляет 2,2 В, при понижении напряжения до 1,5 В, микроконтроллеры F2MC-8L в режиме останова сохраняют содержимое регистров и ОЗУ.

    Из отладочных программных средств известна интегрированная отладочная оболочка SOFTUNE, обеспечивающая поддержку ассемблера и С-компилятора.

PANASONIC. MN10100

    Cамые быстрые 8-разрядные микроконтроллеры семейства MN10100 компании PANASONIC имеют 100-нс минимальный цикл исполнения команд и обеспечивают неплохую конкуренцию своим западным собратьям. Panasonic производит полный спектр устройств с разрядностью от 4 до 32 бит на основе общей идеологии, позволяющей разработчику без больших умственных усилий плавно переходить от 4-разрядной архитектуры к 8-разрядной, от 8-разрядных МК MN10100 к 16-разрядным кристаллам MN10200 и так далее. К настоящему времени известно 26 базовых представителей серии MN101C00 и 9 моделей микроконтроллеров MN101D00 с расширенными функциональными возможностями.

    Процессор содержит 9 системных регистров. 19-разрядный счётчик команд адресует 256 Кбайт памяти программ и данных, разделяющих общее адресное пространство, правда, область данных ограничена только первыми 64 Кбайт (может и не хватить!). Вообще-то 19 разрядов хватает на адресацию 512 Кбайт памяти, но процессор MN10100 име-ет возможность адресовать память потетрадно (рудимент, оставшийся в наследство от предыдущего 4-разрядного семейства). Два 16-разрядных адресных регистра с возможностью индексации и 16-разрядный ре-гистр стека адресуют до 64 Кбайт памяти. Четыре 8-разрядных регистра общего назначения, объединяемые по мере необходимости в две 16-разрядные регистровые пары используются для арифметических, логических и сдвиговых операций.

    Для повышения производительности используется трёхуровневый конвейер команд (занесение инструкции, декодирование, выполнение и сохранение результатов).

    Достаточно простая система команд содержит 37 основных инструкций, поддерживающих как 8-бит, так и 16-бит операции. Команды поддержки 16-разрядных операндов включают в себя операции пересылки, сложения, вычитания, сравнения. Кроме этого, в набор команд входят инструкции битовых операций, сброс, установка, проверка, а также команды умножения 8*8 и деления 16/8, выполняемых соответственно за 8 и 9 системных циклов. Команды могут иметь длину, кратную не только байту, но и 4 бит. Процессор работает на внутренней тактовой частоте 10 МГц и выполняет большинство команд за 2–5 системных циклов. Самые быстрые команды требуют на исполнение всего один цикл процессора. Инструкции 16-разрядных операций требуют соответственно больше времени на выполнение (до 7 циклов).

    Микроконтроллеры MC10100 обладают встроенным однократно программируемым или масочным ПЗУ объёмом от 16 до 128 Кбайт и ёмко-стью ОЗУ от 256 байт до 10 Кбайт. В состав внутреннего ОЗУ входят 256 байт памяти с короткой адресацией, то есть с более быстрым доступом. Область памяти программ содержит таблицу адресов наиболее часто используемых подпрограмм.

    Номенклатура периферийных устройств включает в себя следующие компоненты:

• 8-канальный 10-разрядный АЦП со временем преобразования до 9 мкс и схема детектора пере-хода через нуль AC Zero-cross detection;
• таймерный модуль построен на основе 8- и 16-разрядных таймеров-счётчиков, реализующих функции каскадирования, счёта внешних событий, генерацию синхронизирующих импульсов для систем с дистанционным управлением, широтно-импульсной модуляции. В зависимости от версии, микроконтроллер может содержать до шести 8-разрядных и двух 16-разрядных таймеров-счётчиков на кристалле. В таймерный блок также входят сторожевой таймер и таймер подсчёта временной базы;
• драйверы жидкокристаллических и флуоресцентных индикаторов;
• система последовательного ввода/вывода представлена асинхронным UART и синхронным SCI. Многие МК содержат контроллеры шины I2C;
• устройство контроля автоматической передачи данных, которое по своим функциям сходно с контроллером ПДП, но осуществляет передачу блочную данных в память только от периферийных устройств, таких как АЦП, таймерный блок, система последовательного интерфейса;
• блок прерываний поддерживает до 28 источников прерываний.

    Микроконтроллеры MN10100 могут работать в одном из трёх режимов обращения к памяти: однокристальном, расширенном (адресуется как внутреннее, так и внешнее ПЗУ) и в процессорном, когда обращение идёт только к внешнему ПЗУ.

    МК MN10100 за одним исключением имеют большое количество линий ввода/вывода (от 54 до 88) и выпускаются в многовыводных корпусах QFP с 64/80/100 выводами.

    Минимальное рабочее напряжения для гарантированной работы микроконтроллеров в зависимости от версии составляет 2, 2,7 и 4,5 В.

    Программные средства для МК включают кросс-ассемблер, С-компилятор, программный отладчик.

HOLTEK. HT48

    Простые до безобразия 8-разрядные микроконтроллеры тайваньской компании Holtek Semiconductor чем-то напоминают low-end серию PIC16C5xx производства MICROCHIP, но отличаются от последних более низкой производительностью 1 MIPS (для однократно программируемых версий). Основные преимущества МК Holtek — невысокая стоимость и низкое энергопотребление.

    Гарвардский процессор содержит 7 системных регистров, отображаемых на область внутренней памяти данных, в число которых входят: счётчик команд с разрядностью от 10 до 13 бит, адресующий соответственно от 1 до 8 Кбайт памяти, 8-раз-рядный аккумулятор, 8-разрядный регистр косвенной адресации и статусный регистр. Как и у PIC-микроконтроллеров, присутствует аппаратный стек глубиной от двух до восьми уровней, в котором сохраняется содержимое программного счётчика, причём при возникновении переполнения стека новое прерывание не обслуживается до тех пор, пока стек не будет очищен. Для реализации загрузки констант из памяти программ введена 16-разрядная регистровая пара, указывающая на адрес константы в памяти.

    Набор команд включает 63 базовые инструкции, выполняемые с перекрытием во времени, что позволяет выполнять текущую инструкцию и одновременно заносить следующую. Инструкции имеют одинаковый формат от 14 до 16 бит, в зависимости от версии микроконтроллера. При работе на внешней тактовой частоте 4 МГц большинство команд, за исключением команд перехода и за-грузки констант из памяти программ, выполняются за 4 такта внешнего генератора или за 1 мкс. Инструкции перехода требуют дополнительного холостого цикла процессора и требуют на выполнение 2 мкс. Команды обработки и пересылки данных требуют обязательного участия регистра аккумулятора.

    Микроконтроллеры наиболее распространённых серий HT48 имеют объём внутренней однократно программируемой или масочной памяти программ от 1 до 8 Кслов и ёмкости памяти данных от 64 до 224 байт.

    Периферия самых недорогих МК ограничена наличием 8-разрядного таймера-счётчика, сторожевого таймера и параллельных портов ввода/вывода (от 18 до 32 линий). Блок прерываний поддерживает один-единственный источник внешнего прерывания, линии одного из параллельных портов могут использоваться для реализации режима wake-up или, иначе говоря, вывода чипа из режима останова. Все микроконтроллеры Holtek оснащены схемой сброса по включению питания.

    В номенклатуру дополнительных периферийных устройств входят часы реального времени, схема управления жидкокристаллическими индикаторами, детектор понижения напряжения питания, выход зуммера — buzzer output.

    Микроконтроллеры с масочным ПЗУ работают при повышенной до 8 МГц внешней тактовой частоте. Большинство МК выпускается в недорогих маловыводных корпусах и работают при напряжении питания от 2,4 В (версии с масочным ПЗУ) и от 3 В (однократно программируемые микроконтроллеры).

    Для отладки предлагается интегрированная среда Holtek-IDE Design Environment System, обеспечивающая разработчика полным набором программного обеспечения.

E-mail: