DALLAS SEMICONDUCTOR 的高速微控制器

DALLAS SEMICONDUCTOR 的高速微控制器。无线电电子电气工程百科全书

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许多新的八位微控制器 (MK) 已上市销售。它们在性价比方面非常有吸引力。然而，开发成本不仅包括MK本身的价格，还包括必不可少的调试工具和软件的成本（如果开发不是从头开始的话）。这解释了国内开发商对x51兼容MK的承诺。

Dallas Semiconductor 的“高速”MCU 在软件和硬件上与 MCS51 完全兼容。然而，它们的可能性要广泛得多。它们既可以在没有程序存储器的情况下生成，也可以在有程序存储器的情况下生成。后者可以一次性编程（OTP EPROM）或重复编程，在这种情况下通过紫外线照射进行擦除（UV EPROM）。可重编程 MK 是无线电爱好者最感兴趣的，因此，本文仅详细讨论该系列的两个成员 DS87C520 和 DS87C530。

MK 系列“高速”的主要技术特性如表所示。正如您所看到的，它由五个功能不同的修改组成。因此，在 DS80C320 和 DS80C323 中没有内部 ROM，在 DS83C520 中有一个容量为 16 KB 的掩模 ROM，在 DS87C520 和 DS87C530 中，有一个相同体积的一次性可编程或可擦除 ROM，采用 UV 照射。芯片上的外部 RAM 仅在最后三种修改中可用，时钟日历仅在 DS87C530 中可用。

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表现

“高速”微控制器性能的提高是因为它们的机器周期不像 12C87 那样由 51 个机器周期组成，而是仅由 8 个机器周期组成。因此，在相同的时钟频率下，DS5xC51xx MC 执行最简单的单周期指令的速度是任何 x33 代表的三倍。因此，在最大时钟频率为 87 MHz 时，DS520C87 和 DS530C121 的执行时间为 87 ns，而 51C100 仅在 2,5 MHz 频率下可用。但并非所有指令的执行速度都那么快——平均而言，程序速度提高了约 87 倍。这是因为 MCU 中的一些“高速”指令比 51CXNUMX 需要更多的周期。

程序和数据存储器

片上程序存储器占据MCU地址空间中的低地址。提供标准的三级保护，防止未经授权的访问。当程序计数器超过内部存储器地址的最大值时，访问外部程序存储器。请注意，可以通过设置 ROMSIZE SFR 寄存器中的三位来以编程方式控制此最大地址 - 内存大小可以设置为 0、1、2、4、8 或 16 KB。在程序执行过程中，您甚至可以完全禁止内部程序存储器的工作，而切换到外部程序存储器的工作。

DS87C520/530 芯片上既有标准的 256 字节 RAM，其访问方式与 87C52 相同，也有额外的 1 KB 内存。后者可使用 MOVX 命令访问。尽管该存储器物理上位于 MK 芯片上，但仍被视为外部存储器。在地址空间中，它位于0000到03FF。访问 03FF 以上地址的外部存储器时，会自动选择片外存储器（如果有）。可以通过编程方式禁止对上述 51 KB RAM 阵列的访问 - 在这种情况下，对外部数据存储器的任何访问都将以与 MCS-XNUMX 系列微控制器中相同的方式执行。

MK DS87C520/530 允许软件调整外部存储器的访问时间。此外，当访问片内和片外的外部存储器时，MOVX 指令至少需要两个机器周期执行。然而，为了与“慢速”外部 RAM 芯片一起工作，周期数可以增加到九个。重置后，它们的数量设置为三。

数据指针

标准 DPTR（称为 DPTR0）位于地址 82H 和 83H，这使得“高速”MCU 与 87C51 兼容。第二个指针位于地址 84H 和 85H，称为 DPTR1。通过重置/设置地址 86H 的 SFR 寄存器中的零位来选择特定的 DPTR。通过使用“起始”和“终止”地址的两个指针，可以有效地执行块传输。

能源管理

除了空闲和掉电之外，还有另一种低功耗模式，称为电源管理模式（PMM）。其中，处理器不受任何限制地继续工作，但是通过降低时钟频率来降低功耗。可以将其减少 16 或 256 倍（分别为 PMM1 和 PMM2 模式）。在标准“高速”模式下时钟频率为 11059,2 kHz 时，MK 消耗 15,5 mA，在 PMM1 模式下为 4,8 mA，PMM2 - 4 mA（后者甚至比 87C51 / 52 在空闲模式下的消耗还要少），并且不停止处理器）。此外，在 DS87C520/530 中，允许使用工作频率为 2...4 MHz 的内部振荡器作为时钟。然而，指示的频率不稳定，因此该解决方案不能用于需要精确测量时间间隔的设备。

降低时钟速度会成比例地改变串行链路速度。在“高速”MK 中，采用的技术解决方案可以轻松消除这一缺陷。

为了在不需要 ALE 信号的情况下减少 MK 的电磁辐射，可以通过编程方式禁用它的生成。

串行端口和定时器

DS87C520 和 DS87C530 有两个与 87C51 相同的串行端口，第二个使用引脚 P1.2 (RXD1) 和 P1.3 (TXD1)，以及寄存器 SCON1 (C0H) 和 SBUF1 (C1H)。两个端口可以同时工作，但同时以不同的速度或不同的模式运行。第二个端口只能使用第一个定时器/计数器来设置波特率。

为了确保兼容性，所考虑的MK中的定时器使用12分频的时钟频率作为设置时钟，但是，您也可以通过设置SFR寄存器CKCON中的相应位来切换到3分频的时钟频率。

当看门狗定时器溢出时，它会重置 MC。为了避免这些重置，必须定期重置，这只有在正常工作的系统中才有可能。看门狗定时器每个时钟周期递增一次。通过设置适当的位，可以设置其重新计算的四个值，从而使溢出前的周期数变为17的20次方、23次方、26次方或512次方。定时器还在复位前 XNUMX 个时钟周期设置中断标志（如果由软件启用）。

欠压复位、中断和实时时钟

将电源电压降低到 4,13 V 以下会导致 MK 相应的内部器件生成复位信号，该信号将一直保持到电压返回到指定电平为止。这不需要任何额外的外部元素或对程序进行更改。当电压降至 4,38 V 时，可以生成中断信号（如果启用）。

MK DS87C520 和 DS87C530 有 87 个外部中断：两个标准中断（与 51C2 类似）和四个附加中断。后者与标准中断的不同之处在于，它们仅在中断信号的边沿或下降沿运行 - 对于 INT4 和 INT3，边沿有效，对于 INT5 和 INT87，下降沿有效。定时器中断的处理方式与 52CXNUMX 类似。每个定时器都有自己的使能标志、向量和优先级。

MK DS87C530 配备的实时时钟 (RTC) 可让您存储当前时间、日期、星期、月份、年份。为此，需要以适当的方式将固有频率为 32,768 kHz 的石英谐振器和锂电池连接到 MK。当达到编程时间时，RTC 能够生成警报 (ALARM)，而中断标志（如果启用）即使在微功耗模式下也会被设置。

作者：A.Gorbachev，莫斯科

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