MCS51 - wykład 6

Wykład 5 1/32

Dołączanie układów zewnętrznych

Wbudowane peryferia

Przegląd rodziny MCS51

MCS51 - rozbudowa systemu z MCS51 2/32

Przy projektowaniu systemu bazującego na MCS51 należy pamiętać o:

• multipleksowaniu danych D0..D7 z adresami A0..A7 na porcie P0,

co wymaga stosowania dodatkowego zatrzasku na młodszy bajt

adresowy;

• obciążalności poszczególnych linii mikroprocesora;

• braku specjalnych sygnałów sterujących do portów zewnętrznych

(oznacza to jednolity sposób adresowania urządzeń zewn.

i pamięci RAM);

• rozdzieleniu przestrzeni adresowych zewnętrznej pamięci programu

i danych;

• możliwości stosowania zamiennie różnych odmian mikroprocesora

(rodzaj i wielkość wewnętrznej pamięci programu).

EA/VP31

X119

X218

RESET9

RD17

WR16

INT012INT113

T014T115

P101

P112

P123

P134

P145

P156

P167

P178

P0039

P01 38

P02 37

P0336

P04 35

P0534

P06 33

P07 32

P20 21

P21 22

P2223

P23 24

P24 25

P2526

P26 27

P27 28

PSEN 29ALE/P30TXD 11RXD10

U1

8031

OC1C11

1D22D3 3D

4 4D5 5D6 6D7

7D8 8D9

1Q 192Q 183Q

174Q 165Q156Q 14

7Q 138Q12

U2

74HC573

A010

A19

A28

A37

A46

A55

A64

A73

A825

A924

A1021

A1123

A122

CE20

OE22

PGM27

VPP1

D011

D1 12

D2 13

D315

D4 16

D517

D6 18

D7 19

U3

2764

A[0..15]

D[0..7]

A010

A19

A28

A37

A46

A55

A64

A73

A825

A924

A1021

A1123

A122

A1326

A141

CS20

OE22

WE27

O0 11

O112

O2 13

O3 15

O416

O5 17

O6 18

O719

U4

62256

A0A1A2A3A4A5A6A7A8A9A10A11A12A13A14

A0A1A2A3A4A5A6A7A8A9A10A11A12

A15

A0A1A2A3A4A5A6A7

A8A9A10A11A12A13A14A15

12MHz

30p

30p

10u8k2

Vcc

Vcc


Dołączanie zewnętrznych pamięci:


Dołączanie modułów peryferyjnych z serii 8085:

EA/VP31

X119

X218

RESET9

RD17WR16

INT012 INT113

T014 T115

P101

P112

P123

P134

P145

P156

P167

P178

P00 39

P01 38

P02 37

P03 36

P04 35

P05 34

P06 33

P07 32

P20 21

P21 22

P22 23

P23 24

P24 25

P25 26

P26 27

P27 28

PSEN 29ALE/P 30TXD 11RXD 10

U1

8051

12MHz

30p

30p

10u

8k2Vcc

AD012 PA0 21

AD113 PA1 22

AD214 PA2 23

AD315 PA3 24

AD416 PA4 25

AD517 PA5 26

AD618 PA6 27

AD719 PA7 28

PB0 29

CE8 PB1 30

RD9 PB2 31

WR10 PB3 32IO/M7 PB4 33

ALE11 PB5 34

PB6 35

PB7 36

TMROUT6

PC0 37

PC1 38

TMRIN3 PC2 39

PC3 1

PC4 2

RESET4 PC5 5

U2

8155

1N41481

23

A

74LS132

1

23

A

74LS132

RESETinput

/RESET

RESET


Dołączanie modułów peryferyjnych z serii 8080:

EA/VP31

X119

X218

RESET9

RD17

WR16

INT012 INT113

T014 T115

P101

P112

P123

P134

P145

P156

P167

P178

P00 39

P01 38

P02 37

P03 36

P04 35

P05 34

P06 33

P07 32

P20 21

P21 22

P22 23

P23 24

P24 25

P25 26

P26 27

P27 28


U1

87C51

12MHz

30p

30p

10u

8k2Vcc

1N41481

23

A

74LS132

1

23

A

74LS132

RESETinput

/RESET

RESET

D034

D133

D232

D331

D430

D529

D628

D727

PA0 4

PA1 3

PA2 2

PA3 1

PA4 40

PA5 39

PA6 38

PA7 37

PB0 18

PB1 19

PB2 20

PB3 21

PB4 22

PB5 23

PB6 24

PB7 25

PC0 14

PC1 15

PC2 16

PC3 17

PC4 13

PC5 12

PC6 11

PC7 10

RD5

WR36

A09

A18

RESET35

CS6

U3

8255

OC1C11

1D2 2D3 3D4 4D5 5D6 6D7 7D8 8D9

1Q 192Q 183Q 174Q 165Q 156Q 147Q 138Q 12U2

74573

Vcc

D[0..7]

A0A1A2A3A4A5A6A7

A0A1

A7

Adresy portów:PA: xx7ChPB: xx7DhPC: xx7EhRS: xx7Fh


Dołączanie modułów peryferyjnych z serii 8080 (inny wariant):

EA/VP31

X119

X218

RESET9

RD17

WR16

INT012 INT113

T014 T115

P101

P112

P123

P134

P145

P156

P167

P178

P00 39

P01 38

P02 37

P03 36

P04 35

P05 34

P06 33

P07 32

P20 21

P21 22

P22 23

P23 24

P24 25

P25 26

P26 27

P27 28


U1

87C31

12MHz

30p

30p

10u

8k2Vcc

1N41481

23

A

74LS132

1

23

A

74LS132

RESETinput

/RESET

RESET

D034

D133

D232

D331

D430

D529

D628

D727

PA0 4

PA1 3

PA2 2

PA3 1

PA4 40

PA5 39

PA6 38

PA7 37

PB0 18

PB1 19

PB2 20

PB3 21

PB4 22

PB5 23

PB6 24

PB7 25

PC0 14

PC1 15

PC2 16

PC3 17

PC4 13

PC5 12

PC6 11

PC7 10

RD5

WR36

A09

A18

RESET35

CS6

U3

8255

Vcc

D[0..7]

D08 OUT0 10

D17 GATE0 11

D26 CLK0 9

D35

D44

D53

D62 OUT1 13

D71 GATE1 14

CLK1 15

CS21

RD22

WR23

OUT2 17

A019 GATE2 16

A120 CLK2 18

U?

8254

Adresy portów:RT0: 0BCxxhRT1: 0BDxxhRT2: 0BExxhRS: 0BFxxh

Adresy portów:PA: 7CxxhPB: 7DxxhPC: 7ExxhRS: 7Fxxh

MCS51 - wbudowane peryferia 7/32

Synchronizowany 2-kierunkowy port równoległy:

• dodatkowy port wyposażony w 4 sygnały do transmisji z potwierdzeniem

• może też pracować jako zwykły port quasi-dwukierunkowy.


Podstawowe przebiegi portu synchronizowanego

wprowadzanie informacji

wyprowadzanie informacji


Uniwersalny interfejs urządzenia peryferyjnego:

• działa na bazie P0 uzupełnionego o dodatkowe rejestry;

• mikrokontroler działa jak programowalny układ sterujący urządzenia zewn.;

• system nadrzędny widzi P0 jako podwójny port 2-kierunkowy;

• wykorzystywane są linie: /RD, /WR, /CS (P2.5) i A0 (P2.4);

• /CS=0 uaktywnia UPI do transmisji z zewnątrz;

• A0=0 wybiera bufor/rejestr danych, A0=1 wybiera rejestr sterujący/stanu.

Wirtualne porty równoległe:

• do kilkunastu portów równoległych;

• porty są dostępne programowo tak jak porty wbudowane;

• część z portów ma bity bezpośrednio adresowalne.



Wyjścia PWM

fPWM = fOSC : 2 : 255 : (1+PWMP)


Komparatory analogowe

89C1051, 89C2051 Atmela:


Komparatory analogowe Philipsa


Przetworniki A/C

Intela


Przetworniki A/C

Philipsa:

• kompensacyjny 8/10b;

• tKONW=40..50c.m.;

• start konwersji sprzętowy lub programowy;

• zgłaszanie przerwań;

• rejestry wyników.


Przetworniki A/C Siemensa

• możliwość programowego zawężania zakresu przetwarzania.


Układy arytmetyki

MDU Siemensa:

• operacje przesuwania, normalizacji, dzielenia i mnożenia 16b i 32b liczb w NB;

• kilkukrotne skrócenie czasu obliczeń arytmetycznych (do 4..6 c.m.);

• obsługa poprzez 6 rejestrów danych (MD0..MD5) i rejestr sterujący (ARCON);

• rodzaj wykonanej operacji zależy od sposobu zapisu do rejestrów MDx.

Układy arytmetyki Philipsa:

• układ dzielenia liczb 24b przez 8b w 8 c.m.;

• układ dzielenia lub mnożenia liczb 24b przez 16b w 4 c.m..


Pamięć XRAM

• pamięć o pojemności od kilkuset B (256B) do kilku kB;

• dostępna programowo tak jak fizycznie zewn. RAM;

• wykorzystanie rozkazów MOVX z adresowaniem poprzez R0 i R1 zależy od konkretnej implementacji;

• aktywna cały czas po resecie albo włączana specjalnym bitem sterującym;


Pamięć EEPROM

• pojemność od kilkuset B do kilku kB;

• dostęp poprzez specjalne rejestry: adresu, danych i sterujący;

• odczyt natychmiastowy;

• zapis trwa do kilku ms;

• uruchomienie zapisu wymaga specjalnej sekwencji sterującej;


Układy czuwające - watchdogi

• wyzerowanie się/przepełnienie licznika powoduje reset układu;

• skasowanie licznika wymaga specjalnej sekwencji programowej;

w układach Siemensa


Układy czuwające - watchdogi

w układach Philipsa


Układy czuwające - generatory czuwające (oscillator watchdog)

• nadzorują częstotliwość pracy generatora taktu;

• mają własny oscylator;

• przy spadku częstotliwości generatora poniżej wartości progowej zerują mikrokontroler;

Układy monitorujące napięcie zasilania:

• układ wykrywa spadek napięcia zasilającego poniżej wartości progowej (np. poniżej 3V dla układu zasilanego z 5V);

• sygnalizuje taki spadek ustawieniem odpowiednie flagi np. w rej. PCON;

• może powodować przerwanie o najwyższym priorytecie albo reset układu.


Układ RTC

• dodatkowy oscylator 32768Hz;

• zestaw podzielników i rejestrów: ułamków sekund, sekund, minut, godzin, dni tygodnia, dni (16-bitowy);

• możliwe funkcje alarmu i zgłaszania przerwań.

Licznik sekundowy

• licznik zliczający impulsy o f=32768Hz;

• generuje przerwania o T=1s;

• może działać także w trybie wyłączenia (power down).

MCS51 - zestawienie 24/32

typ C wewn. ROMilość kB / typ

wewn.RAM

ilość B

liczbalinii

we/wy

liczn.timery

porty ilośćżród./poz.

innewłaściwości

szer I2C przer.

80C3180C5187C5189C51

-4ROM

4EPROM4FLASH

128 32 2 1 - 5/2 -

80CL3180CL51

-4ROM

128 32 2 1 - 13/2 dod. 8 przerwań zewn. na P1, U CC=1,8-6,0V

89LV51 4FLASH 128 32 2 1 - 5/2 UCC=2,7-6V

80C51FA83C51FA87C51FA

-8ROM

8EPROM

256 32 3 1 - 7/2 układ PCA, rozszerzone SIO

80C51FB83C51FB87C51FB

-16ROM

16EPROM


80C51FC83C51FC87C51FC

-32ROM

32EPROM


83L51FA87L51FA

8ROM8EPROM

256 32 3 1 - 7/2 układ PCA, rozszerzone SIO,UCC=3,0-4,5V

83L51FB87L51FB

16ROM16EPROM

256 32 3 1 - 7/2 układ PCA, rozszerzone SIO,UCC=3,0-4,5V


80C51GB87C51GB

-8EPROM

256 48 3 2 - 15/4 2 układy PCA, 8b A/C z 8we, rozszerzoneSIO, 2 układy watchdog

80C3280C5287C5289C52

-8ROM

8EPROM8FLASH

256 32 3 1 - 6/2 -

80CL3280CL52

-8ROM

256 32 3 1 - 14/2 dod. 8 przerwań zewn. na P1, U CC=1,8-6,0V

89LV52 8FLASH 256 32 3 1 - 6/2 UCC=2,7-6,0V

80C32T280C52T287C52T2

-8ROM

8EPROM

256 32 2 1 - 5/2 -

C501-LC501-1R

-8ROM

256 32 3 1 - 6/2 -

C502-2LC502-2R

-16ROM

256 32 3 1 - 6/2 2 watchdogi8 DPTR

C503-LC503-1R

-8ROM

256 32 3 1 - 7/2 2 watchdogi,10b A/C z 8we

80C5487C54

16ROM16EPROM

256 32 3 1 - 6/4 rozszerzone SIO

89C55 20FLASH 256 32 3 1 - 6/2 -

80C5887C58

32ROM32EPROM

256 32 3 1 - 6/4 rozszerzone SIO


80C15283C152

-8ROM

256 40/56 2 2 - 11/2 -

80C15483C154

-8ROM

256 32 3 1 - 6/2 SIO z detekcją błędów, progr. imped. we/wy

80C310 - 256 32 3 1 - 10/2 przyśp. cykl masz.,2 DPTR, regulowany czas trwania MOVX

80C320 - 256 32 3 2 - 13/3 jak 80C310 + watchdog, 2 rozszerzone SIO

80C323 - 256 32 3 2 - 13/3 jak 80C320 +UCC=2,7-5,5V

80C324 - 256 32 2 1 - 5/2 watchdog, 2 DPTR, wirtualne porty równ.

80CL41083CL410

-4ROM

128 32 2 1 1 13/2 UCC=1,8-6,0V

80CL41183CL411

-4ROM

256 32 2 1 - 13/2 UCC=1,8-6,0V

80C45183C45187C451

-4ROM

4EPROM

128 44/48 2 1 - 5/2 synchronizowany port równoległy

80C45383C45387C453

-8ROM

8EPROM

256 48 2 1 - 7/2 synchronizowany port równoległy,rozszerzone SIO

83C50487C504

16ROM16EPROM

256 32 2 1 - 5/2 rozszerzone SIO, szybka arytmetykawielobajtowa


83C50887C508

32ROM32EPROM

256 32 2 1 - 5/2 rozszerzone SIO, szybka arytmetykawielobajtowa

80C51583C515

-8ROM

256 48 2 1 - 12/4 CCU, watchdog,8b A/C z 8 we

80C515A83C515A

-32ROM

256 48 2 1 - 12/4 CCU, watchdog,10b A/C z 8 we, 1kB XRAM

80C51780C537

8ROM-

256 56 2 2 - 14/4 CCU, watchdog,8b A/C z 12 we,

szybka arytmetyka wielobajtowa, 8 DPTR

80C517A83C577A

-32ROM

256 56 2 2 - 17/4 CCU, 2 watchdogi,10b A/C z 12 we,

szybka arytmetyka wielobajtowa, 8 DPTR,2kB XRAM

83C52087C520

32ROM32EPROM

256 32 3 2 - 13/3 watchdog, 2 DPTR,2 rozszerzone SIOprzyśp. cykl masz.,

regulowany czas trwania MOVX,dynamiczna zmiana rozmiaru wewn. ROM,

1kB XRAM

80C32180C52187C521

-8ROM

8EPROM

256 32 2 1 - 5/2 watchdog, 2 DPTR

83C52487C524

16ROM16EPROM

256 32 3 1 1 7/2 watchdog,256B XRAM


80C52883C52887C528

-16ROM

16EPROM

256 32 3 1 1 7/2 watchdog,256B XRAM

80CE52883CE52889CE528

-32ROM

32FLASH

256 32 3 1 1 7/2 watchdog,256B XRAM,

obniżona emisja zakłóceń elektromagn.

87C530 16EPROM 256 32 3 2 - 14/3 watchdog, 2 DPTR,2 rozszerzone SIOprzyśp. cykl masz.,

regulowany czas trwania MOVX,dynamiczna zmiana rozmiaru wewn. ROM,

1kB XRAM, RTC

80C54187C541

-16EPROM

256 32 2 1 - 5/2 watchdog, 2 DPTR

80C55083C55087C550

-4ROM

4EPROM

128 32 2 1 - 7/2 watchdog,8b A/C 8 we

80C55283C55287C552

-8ROM

8EPROM

256 40 2 1 1 15/2 CCU, watchdog,10b A/C 8 we,

2 wyjścia PWM

80CE55883CE55889CE558

-32ROM

32FLASH


2 wyjścia PWM, 768B XRAM,licznik sekundowy


80CE55983CE55989CE559

-48ROM

48FLASH


2 wyjścia PWM, 1280B XRAM,licznik sekundowy

80C56283C562

-8ROM

256 40 2 1 - 14/2 CCU, watchdog,8b A/C 8 we,

2 wyjścia PWM

80C57583C57587C575

-8ROM

8EPROM

256 32 3 1 - 7/2 układ PCA, 2 watchdogi, rozszerzone SIO,zespół komparatorów analogowych, możliwa

redukcja emisji zakłóceń elektromagn.

83C57687C576

8ROM8EPROM

256 32 3 1 - 15/2 układ PCA, 2 watchdogi, rozszerzone SIO,zespół komparatorów analogowych, możliwa

redukcja emisji zakłóceń elektromagn.,10b A/C 6 we, 2 wyjścia PWM, interfejs UPI

80CL58083CL58085CL580

-6ROM

piggy back

256 40 3 1 1 15/2 8b A/C z 4 we, wyjście PWM, watchdog,UCC=2,5-6,0V

80C59283C59287C592

-16ROM

16EPROM

256 40 2 1 - 15/2 CCU, watchdog, interfejs CAN z DMA,10b A/C 8 we,

2 wyjścia PWM, 256B XRAM

80CE59883CE59887CE598

-32ROM

32EPROM

256 40 2 1 - 15/2 CCU, watchdog, interfejs CAN z DMA,10b A/C 8 we,

2 wyjścia PWM, 256B XRAM


80C65283C65287C652

-8ROM

8EPROM

256 32 2 1 1 6/2

83C65487C654

16ROM16EPROM

256 32 2 1 1 6/2

80CE65483CE654

-16ROM

256 32 2 1 1 6/2 zmniejszona emisja zakłóceń elektromagn.

83C74887C748

2ROM2EPROM

64 19 1 - - 4/1 10b licznik cykli masz., bez zewn.ROM/RAM, wąska DIP24

83C74987C749

2ROM2EPROM

64 21 1 - - 6/1 10b licznik cykli masz., 8b A/C z 5 we,DIP28,

wyjście PWM, bez zewn. ROM/RAM

83C75087C750

1ROM1EPROM

64 19 1 - - 3/1 wąska DIP24,bez zewn. ROM/RAM

83C75187C751

2ROM2EPROM

64 19 1 - 1 5/1 10b licznik cykli masz., wąska DIP24,bez zewn. ROM/RAM

83C75287C752

2ROM2EPROM

64 21 1 - 1 7/1 10b licznik cykli masz., 8b A/C z 5 we,DIP28,

wyjście PWM, bez zewn. ROM/RAM

80CL78183CL78185CL781

-16ROM

piggy back

256 32 3 1 1 15/2 UCC=1,8-6,0V


80CL78283CL782

-16ROM

256 32 3 1 1 15/2 UCC=1,8-6,0V

80CL85183CL85187CL851

-4ROM

4EPROM

128 32 2 1 - 5/2 256B EEPROM

89C1051 1FLASH 64 15 1 - - 3/2 komparator analogowy, wąska DIP20,bez zewn. ROM/RAM

89C1051U 1FLASH 64 15 2 1 - 5/2 jak 89C1051, ale UCC=2,7-6,0V

89C2051 2FLASH 128 15 2 1 - 5/2 komparator analogowy, wąska DIP20,bez zewn. ROM/RAM

89S8252 8FLASH 256 32 3 1 - 7/2 2kB EEPROM, interfejs SPI, watchdog, 2DPTR

TS80C51RA2TS83C51RB2TS83C51RC2TS87C51RB2TS87C51RC2TS87C51RD2

-16ROM32ROM

16EPROM32EPROM64EPROM

256 32 3 1 - 7/4 256B XRAM, PCA, watchdog, rozszerzonefunkcje SIO, kwarc do 30MHz, 6 taktów/cykl

TS80C51RD2TS83C51RD2TS87C51RD2

-64ROM

64EPROM

256 32 3 1 - 7/4 768B XRAM, PCA, watchdog, rozszerzonefunkcje SIO, kwarc do 30MHz, 6 taktów/cykl


DS80C390 4SRAM 48 3 2 - 4kBSRAM jako program/dane/stos, 2xDPTR,16/32-bitowy koprocesor, 22-bitowy PC,

2xCAN2.0, kwarc do 40MHz, 4 takty na cyklmasz., watchdog

DS89C420 16FLASH 256 32 3 1 - 13/2 1kBXRAM, 2xDPTR, PMM, FLASHprogramowalna w układzie, kwarc do 50MHz

W925E/C240 4banki po64FLASH

256 40 2 1 1 8kBXRAM, watchdog, komparatoranalogowy, uproszcz. port synchr.,

modulator/demodulator FSK1200, Bell202,V.23, odbiornik/ nadajnik DTMF, detektor

sygnału dzwonienia, sygnałów CAS

CC1010 32FLASH 126 26 4 2 2kBXRAM, SPI, RTC, watchdog,3wex10bA/C, kwarc do 24MHz, blokkryptograficzny DES, generator liczb

losowych, rozkaz TRAP do sprzętowegodebugingu, transceiver radiowy na pasma:

315, 433, 868, 915MHz

MSC1210 32FLASH 256 40 3 2 - 1kBXRAM, 8we 24b A/C, precyzyjne Uref,dodatkowy 32b akumulator, watchdog,

czasomierz systemowy, 4 takty na cykl masz.,16b PWM, kontroler napięcia zasil.,


XC8xx(Infineon)

4..64FLASHlub ROM

768B..3kB

13..48 3 2 - 1kBXRAM, 8we 24b A/C, precyzyjne Uref,dodatkowy 32b akumulator, watchdog,

czasomierz systemowy, 4 takty na cykl masz.,16b PWM, kontroler napięcia zasil.,


2008 - mikrokontrolery MCS51 miały 17% udziału w sprzedaży na świecie

Silicon Labs z 2014:(rodzina dedykowana m.in. do obsługi paneli HMI)

MCS51 - wykład 6

Documents

Transcript of MCS51 - wykład 6