Russian HamRadio - Микроконтроллеры семейства C8051F30x фирмы Cygnal.
Сайт радиолюбителей Республики Коми.

: главная: странички:

Микроконтроллеры семейства C8051F30x фирмы Cygnal.

Основные параметры семейства микроконтроллеров C8051F30x фирмы Cygnal

Это семейство на сегодняшний день является самым миниатюрным, так как габаритные размеры микроконтроллеров составляют всего 3x3 мм. Все микроконтроллеры (кроме С8051F300P) выпускаются в оригинальном корпусе с 11 выводами и имеют достаточно мощный набор периферии.

Микроконтроллер состоит из трех функциональных групп: высокопроизводительного контроллерного ядра, цифровой периферии и аналоговой периферии. Микроконтроллеры этого семейства значительно отличаются от других микроконтроллеров фирмы Cygnal.

В состав семейства С8051FЗ0х входит шесть микроконтроллеров [1]. Основные характеристики микроконтроллеров этого семейства приведены в табл. 1.

ХАРАКТЕРИСТИКА

C8051F300

C8051F301

C8051F302

C8051F303

C8051F304

C8051F305

Производительность, MIPS

25

25

25

25

25

25

Flash-память программ, К

8

8

8

8

4

2

RAM — оперативная память данных, байт

256

256

256

256

256

256

Разрядность ADC (500 ksps)

8

8

Число входных каналов ADC

8

8

Коэффициент усиления входов

4,2, 1,0,5

4,2, 1,0,5

Встроенный датчик температуры

+

+

Число компараторов

1

1

1

1

1

1

Наличие встроенной системы отладки

+

+

+

+

+

+

Число линий ввода/вывода

8

8

8

8

8

8

Наличие интерфейсов

SMBus (I2 C), UART

16-разрядный счетчик-массив РСА

+

+

+

+

+

+

Число 16-разрядных таймеров

3

3

3

3

3

3

Наличие охранного таймера WDT

+

+

+

+

+

+

Таймер реального времени

+

+

+

+

Встроенный монитор питания

+

+

+

+

+

+

Встроенный генератор, МГц

25

25

20

20

25

25

Температурный диапазон, °С

40... +85

Тип корпуса

MLP11 DIP14

11 - Pin Micro Lead (MLP11)

Напряжение питания, В

2,7. ..3,6 В (5,8 мА)

Таблица 1. Состав семейства C8051F30x

Как и в других семействах, в этом имеется основной микроконтроллер — C8051F300, отличающийся от остальных наиболее полным набором периферии.

В состав аналоговой периферии входят:

• быстродействующий (до 500 ksps) 8-битный аналого-цифровой преобразователь;

• аналоговый мультиплексор, коммутирующий до восьми внешних входов;

• программируемый предварительный усилитель с коэффициентами усиления 4, 2, 1 и 0,5;

• один аналоговый компаратор с программируемыми гистерезисом и временем реакции.

Аналоговые узлы в качестве опорного напряжения могут использовать либо внешний источник, подключаемый через специальный вход, либо напряжение питания.

К девятому (внутреннему) входу аналогового мультиплексора подключен встроенный датчик температуры.

Рис.1.

В состав цифровой периферии и ядра входят:

• многофункциональный последовательный порт UART;

• последовательный интерфейс SMBus, совместимый с I2C;

• три 16-разрядных таймера общего назначения;

• программируемый массив-счетчик РСА с тремя модулями захвата/сравнения и режимом таймера реального времени;

• встроенный тактовый генератор 24;5 МГц с поддержкой UART;

• внешний генератор с возможностью работы от кварцевого или пьезокерамического резонатора, RC-цепочки или конденсатора;

• встроенная RAM объемом 256 байт и Flash-память программ/данных объемом 8К (С8051F304 — 4К, С8051F305 — 2 К);

• оригинальное ядро CIP-51, обеспечивающее пиковую производительность до 25 MIPS (при тактовой частоте 25 МГц), 70% инструкций выполняются за 1-2 периода тактовой частоты.

Все микроконтроллеры имеют только один порт ввода/вывода. Flash-память программируется внутрисистемно через встроенный интерфейс JTAG (I2C). Следует особенно подчеркнуть, что в составе цифровой периферии нет охранного таймера WDT.

Все микроконтроллеры семейства работают при напряжении питания от 2,7...3,6В при типовом токе потребления 5,8 мА в индустриальном диапазоне температур от -45 до +85 °С. Линии портов ввода/вывода, сброса и JTAG работоспособны при питании узлов, подключенных к этим линиям, напряжением 5 В.

Как уже отмечалось, микроконтроллеры семейства С8051 F30x производятся в корпусах двух типов. Все они выпускаются в корпусе с 11-ю выводами (MLP-11), а С8051F300P — также в корпусе с 14-ю выводами (DIP14). Назначение выводов микроконтроллеров семейства C8051F30X приведено в табл. 2.

Эволюционный комплект З0х фирмы Cygnal

В состав эволюционного комплекта Development Kit 300 входят [2]:

• Собственно эволюционная плата с установленным микроконтроллером C8051F320.

• Адаптер-программатор, преобразующий входной интерфейс персонального компьютера RS-232C в интерфейс программирования JTAG. В последнее время поставляется комбинированный адаптер ЕС2, поддерживающий два возможных интерфейса программирования (JTAG и I2C). Адаптер выполнен в пластмассовом корпусе с размерами 50x58x26 мм. Внутри находится контроллер программатора, выполненный на микросхеме C8051F012.

В качестве интерфейсной микросхемы RS-232C использована Sipex3223. Кроме того, имеется стабилизатор напряжения на 3,3В, кварцевый резонатор и два светодиода. Входной разъем для RS-232C — DB9F (розетка). Выходной разъем — двухрядный штырьковый разъем PLD-10 (2x5).

Рис.2.

В нормальном рабочем режиме адаптер питается от эволюционной платы через 10-проводный плоский кабель. Напряжение питания — З..Д6 В. Кроме того, адаптер может питаться от внешнего источника с выходным напряжением 5...9В, для чего предусмотрено стандартное гнездо.

• Настенный малогабаритный источник питания с размерами 55x42x35. Выходное напряжение — 9В, ток нагрузки — до 100 мА.

• Стандартный компьютерный кабель с двумя разъемами DB9F (розетка) -DB9 (вилка) для подсоединения адаптера к персональному компьютеру.

• 10-проводный плоский кабель с двумя разъемами DPS10 (2x5) для соединения адаптера и эволюционной платы.

• Техническое описание и руководство по эксплуатации.

• CD-ROM с программным обеспечением. В состав программного обеспечения входят:

• фирменная среда программирования Cygnal Integrated Development Tools;

• комплект программного обеспечения фирмы Keil (макроассемблер, линкер, библиотекарь и эволюционная версия компилятора языка С с ограничением по размеру выходного кода 2 К);

• инсталляционная утилита Setup.exe;

• исходные тексты примеров и файлов определения регистров;

• документация.

Таблица 2. Нумерация, название и назначение выводов семейства С8051РЗ0хм

Имя

Выводы

Тип

Описание

MLP-11

DIP14 (C8051F300P)

VREF/

1

2

A In

Внешний вход опорного напряжения

Р0.0

DI/O A In

Линия порта Р0.0

P0.I

2

3

DI/O A In

Линия порта Р0.1

VDD

3

4

Напряжение питания

XTAL1 /

4

5

A In

Вход кварцевого резонатора или внешнего генератора

Р0.2

DI/O A In

Линия порта Р0.2

XTAL2 /

5

6

A Out

Выход кварцевого резонатора

Р0.З

DI/O

Линия порта Р0.З

Р0.4

6

8

DI/O A In

Линия порта Р0.4

Р0.5

7

9

DI/O A In

Линия порта Р0.5

С2СК/

8

10

DI/O

Тактовый сигнал С2 отладочного интерфейса

/RST

DI/O

Внешний вход сброса или вход/выход с открытым истоком внутреннего монитора

Р0.6/

9

11

DI/O A In

Линия порта Р0.6

CNVSTR

DI/O

Вход внешнего запуска ADC

C2D/

10

12

DI/O

Двунаправленная линия данных С2 отладочного интерфейса

Р0.7

DI/O A In

Линия порта Р0.7

GND

11

13

Общий

Эволюционная плата семейства C8051F30X

Принципиальная схема эволюционной платы C8051F30X разделена на три фрагмента. На рис. 1 показан узел микроконтроллера с обвязкой, на рис. 2 — стабилизатор напряжения и на рис. 3 — узел интерфейса RS-232C.

Рис.3.

Узел микроконтроллера содержит собственно микроконтроллер D1 (C8051F300), кнопку сброса S1, светодиод питания VD3 и набор штыревых разъемов. Перечень штыревых разъемов приведен в табл. 3.

В табл. 4 приведены контакты выходного разъема эволюционной платы C8051F30X.

Микроконтроллеры семейства C8051F30X, в отличие от микроконтроллеров остальных семейств, программируются через интерфейс С2.

При этом также как и для программирования через JTAG, используется адаптер-программатор ЕС2, однако наименования сигналов программирования отличаются от приведенных в предыдущих статьях сигналов интерфейса JTAG (см. табл. 5).

Обозначение

Назначение

J1

Выходной разъем PLD12 (2x6) (см. табл. 4)

J2

Перемычка для подключения питания к микроконтроллеру

J3

Разъем для установки перемычек, которые предназначены для подключения сигналов от кнопки S2 (к линии порта Р0.З), светодиода VD2 (к линии порта Р0.2) и сигналов интерфейса RS-232C

J4

Разъем для подключения адаптера-программатора ЕС-2 (см. табл. 5)

J5

Выходной разъем интерфейса RS-232C (см. табл. 6)

J6

Клеммник винтовой для подключения внешних аналоговых сигналов типа 310-04-2-3

J7

Разъем для установки перемычки, которая может подключить на вывод Р0.6 либо клеммник винтовой J6/2, либо RC-фильтр для исследования широтно-импульсного модулятора PWM

Таблица 3. Перечень разъемов эволюционной платы C8051F30x

Узел стабилизатора питания выполнен на микросхеме А2 (LM2937-3.3V) на напряжение 3,3В по стандартной схеме.

Узел интерфейса RS-232C также выполнен по стандартной схеме включения на микросхеме SP3223ECY. Контакты выходного разъема приведены в табл. 6. Размеры эволюционной платы составляют 85x103 мм.

Контакт

Описание

 

Контакт

Описание

1

VDD цифровое питание

2

PWM

3

Р0.0

4

Р0.1

5

Р0.2

6

Р0.З

7

Р0.З

8

Р0.5

9

Р0.6

10

Р0.7

11

GND

 

12

RST/

Таблица 4. Контакты выходного разъема эволюционной платы C8051F30X.

На всех шинах с шагом 2,54 мм имеются металлизированные отверстия.

Макетные поле одно, но довольно большое, имеет 11x26 металлизированных отверстий с шагом 2,54 мм. С двух сторон этого поля располагаются шины общего провода GND и питания VA+.

Эволюционная плата выполнена по технологии SMD (поверхностного монтажа) с защитным покрытием (“зеленкой”).

Описанный эволюционный комплект позволяет производить разработку и отладку тестового программного обеспечения, а также на практике изучать особенности работы встроенных аналоговых и цифровых узлов.

Таблица 5. Контакты разъема J4 программирования по интерфейсу С2

Контакт

Описание

2

RxD (вход PC), в контроллере соединен с Р0.5

3

TxD (выход PC), в контроллере соединен с Р0.4

8

CTS (вход PC), в контроллере соединен с Р0.З

7

RTS (выход PC), в контроллере соединен с Р0.2

5

GND

 

Программатор-адаптер ЕС2

Конечно, каждый из специалистов, ознакомившись с содержимым, и планируя использовать эти микроконтроллеры в своих изделиях, задумается над тем, как их программировать.

Готовые адаптеры-программаторы, а также необходимое программное обеспечение и кабели, и конечно же, сами микроконтроллеры производства фирмы Cygnal можно приобрести в фирме “Атос” [3]. Однако многие специалисты могут изъявить желание изготовить такой программатор собственными силами.

Контакт

Описание

1

Вход питания от эволюционной платы 3,0... 3,6В

2

Цифровой общий провод

4

C2DAT (для интерфейса JTAG — ТСК)

5

TMS

6

ТDО

7

C2CLK (для интерфейса JTAG — TDI )

3,8,9, 10

Не используются

 

Таблица 6. Выходной разъем интерфейса RS-232C эволюционной платы C8051F30x.

При этом придется тщательно изучить документацию по интерфейсам JTAG и С2, дополнительные сведения о особенностях встроенного в микроконтроллеры интерфейса, а также написать свою собственную программу (firmware) для микроконтроллера программатора.

Для ознакомления с опытом разработки адаптера-программатора на рис. 4 приводится принципиальная схема оригинального адаптера-программатора ЕС-2 фирмы Cygnal [4]. Естественно, схема приводится без оригинального программного обеспечения.

Приведенная схема полезна для общего ознакомления еще и тем, что дает представление об используемых сигналах интерфейса RS-232C.

Это может понадобиться при изготовлении или приобретении готового узла оптической развязки персонального компьютера от остального подключаемого экспериментального оборудования: адаптера-программатора, эволюционной платы и дополнительных макетных плат.

 

Рис.4.

Такой узел желательно использовать в условиях активной работы с измерительными приборами, при подключенном персональном компьютере во избежание его выхода из строя.

Ведь известно, что большинство персональных компьютеров у нас используются без заземления в связи с особенностями сети электропитания (отсутствия шины заземления), а корпус такого компьютера в зависимости от используемого в нем блока питания может находиться под напряжением до -110 В.

Приведенной информации вполне достаточно для формирования общего представления об этих изделиях для любого семейства микроконтроллеров.

О. Николайчук onic@ch.moldpac.md

Литература:

1. /www.cygnal.com/datasheets/ c8051f30x.pdf.

2. /www.cygnal.com/appnotes/ c8051f30xug.pdf.

3. /www.atos.ru.

4. /www. cygnal. com/appnotes/EC-2

Rambler's Top100
Rambler's Top100
Copyright © Russian HamRadio