На головну

Додаткові модулі МК

  1. Базова ставка і додаткові виплати
  2. ГЛАВА 18. Додаткові функції маршрутизаторів IP-мереж
  3. Демодуляція амплітудно-модульованих сигналів
  4. Додаткові аргументи проти протекціонізму.
  5. Додаткові можливості
  6. Додаткові можливості форматування
  7. ДОДАТКОВІ ВХОДИ

Описані вище модулі складають так званий базовий комплект МК і входять до складу будь-якого сучасного контролера. Очевидна необхідність включення до складу МК додаткових модулів, склад і можливості яких визначаються конкретної розв'язуваної завданням. Серед таких додаткових модулів слід, перш за все, відзначити:

4.10.1. Модулі послідовного введення / виводу

Наявність в складі 8-розрядної МК модуля контролера послідовного введення / виведення стало останнім часом звичайним явищем. Завдання, які вирішуються засобами модуля контролера послідовного введення / виводу, можна розділити на три основні групи:

З точки зору організації обміну інформацією згадані типи інтерфейсів послідовного зв'язку відрізняються режимом передачі даних (синхронний або асинхронний), форматом кадру (число біт в посилці при передачі байта корисної інформації) і тимчасовими діаграмами сигналів на лініях (рівні сигналів і положення фронтів при перемиканні).

Число ліній, за якими відбувається передача в послідовному коді, звичайно дорівнює двом (I2C, RS-232C, RS-485) або трьом (SPI, деякі нестандартні протоколи). Дана обставина дозволяє спроектувати модулі контролерів послідовного обміну таким чином, щоб з їх допомогою на апаратному рівні можна було реалізувати кілька типів послідовних інтерфейсів. При цьому режим передачі (синхронний або асинхронний) і формат кадру підтримуються на рівні логічних сигналів, а реальні фізичні рівні сигналів для кожного інтерфейсу одержують за допомогою спеціальних ІС, які називають приймачами, конверторами, трансиверами.

Серед різних типів вбудованих контролерів послідовного обміну, які входять до складу тих чи інших 8-розрядних МК, склався стандарт «де-факто» - модуль UART (Universal Asynchronous Receiver and Transmitter). UART - це універсальний асинхронний приймач. Однак більшість модулів UART, крім асинхронного режиму обміну, здатні також реалізувати режим синхронної передачі даних.

Не всі виробники МК використовують термін UART для позначення типу модуля контролера послідовного обміну. Так, в МК фірми Motorola модуль асинхронної пріемопередачі, який підтримує ті ж режими асинхронного обміну, що і UART, прийнято називати SCI (Serial Communication Interface). Слід зазначити, що модуль типу SCI зазвичай реалізує тільки режим асинхронного обміну, тобто його функціональні можливості вже в порівнянні з модулями типу UART. Однак бувають і винятки: під тим же ім'ям SCI в МК МС68НС705В16 ховається модуль синхронно-асинхронної передачі даних.

Модулі типу UART в асинхронному режимі роботи дозволяють реалізувати протокол обміну для інтерфейсів RS-232C, RS-422А, RS-485, в синхронному режимі - нестандартні синхронні протоколи обміну, і в деяких моделях - SPI. У МК фірми Motorola традиційно передбачені два модуля послідовного обміну: модуль SCI з можливістю реалізації тільки протоколів асинхронної пріемопередачі для інтерфейсів RS-232C, RS-422A, RS-485 і модуль контролера синхронного інтерфейсу в стандарті SPI.

Протоколи інтерфейсів локальних мереж на основі МК (I2C і CAN) відрізняє більш складна логіка роботи. Тому контролери CAN інтерфейсу завжди виконуються у вигляді самостійного модуля. інтерфейс I2C з можливістю роботи як в провідному, так і відомому режимі, також зазвичай підтримується спеціальним модулем (модуль послідовного порту в МК 89С52 фірми Philips). Але якщо реалізується тільки ведений режим I2C, то в МК PIC16 фірми Microchip він успішно поєднується з SPI: настройка одного і того ж модуля на один з протоколів здійснюється шляхом ініціалізації.

Останнім часом з'явилася велика кількість МК з вбудованими модулями контролерів CAN і модулями універсального послідовного інтерфейсу периферійних пристроїв USB (Universal Serial Bus). Кожен з цих інтерфейсів має досить складні протоколи обміну, для ознайомлення з якими слід звертатися до спеціальної літератури.

4.10.2. Модулі аналогового вводу / виводу

Необхідність прийому і формування аналогових сигналів вимагає наявності в МК модулів аналогового вводу / виводу.

Найпростішим пристроєм аналогового введення в МК є вбудований компаратор напруги. Компаратор порівнює вхідну аналогову напругу з опорним потенціалом VREF і встановлює на виході логічну «1», якщо вхідна напруга більше опорного. Компаратори найзручніше використовувати для контролю певного значення вхідної напруги, наприклад, в термостатах. У комбінації із зовнішнім генератором лінійно змінюється напруги вбудований компаратор дозволяє реалізувати на МК інтегруючий аналого-цифровий перетворювач (АЦП).

Однак більш широкі можливості для роботи з аналоговими сигналами дає АЦП, вбудований в МК. Найчастіше він реалізується у вигляді модуля багатоканального АЦП, призначеного для введення в МК аналогових сигналів з датчиків фізичних величин і перетворення цих сигналів у двійковий код. Структурна схема типового модуля АЦП представлена ??на рис. 4.12.


Мал. 4.12. Структура модуля АЦП.

Багатоканальний аналоговий комутатор К служить для підключення одного з джерел аналогових сигналів (PTx0 ... PTx7) до входу АЦП. Вибір джерела сигналу для перетворення здійснюється за допомогою запису номера каналу комутатора в відповідні розряди регістра управління АЦП.

Два виведення модуля АЦП використовуються для завдання опорного напруги Uоп: VREFH - Верхня межа Uоп, VREFL - Нижня межа. Різниця потенціалів на входах VREFH і VREFL і становить Uоп. Роздільна здатність АЦП становить Uоп/ 2n, Де n - число двійкових розрядів в слові результату. Максимальне значення опорного напруги, як правило, дорівнює напрузі харчування МК. Якщо вимірювана напруга Uвим > VREFH, То результат перетворення буде дорівнює FF, код 00 відповідає напруженням Uвим Ј VREFL. Для досягнення максимальної точності вимірювання слід вибрати максимально допустиме значення Uоп. У цьому випадку напруга зсуву нуля вхідного буфера і нелінійність передавальної характеристики АЦП вноситимуть відносно малі похибки.

Власне аналого-цифровий перетворювач виконаний за методом послідовного наближення. Практично у всіх моделях 8-розрядних МК розрядність АЦП також складає 8 розрядів. Відповідно, формат представлення результатів вимірювання АЦП - однобайтовий. Виняток становлять лише модулі АЦП мікроконтролерів для управління перетворювачами частоти для електроприводів, роздільна здатність яких дорівнює 10 розрядам. Два молодших розряду результату отримують за допомогою додаткового ємнісного дільника, не пов'язаного з регістром послідовного наближення.

Тривалість такту перетворення задає генератор синхронізації: один цикл дорівнює двом періодам частоти генератора tADC. Час перетворення для типових модулів АЦП мікроконтролерів складає від одиниць до десятків мікросекунд.

Джерелом синхронізації модуля АЦП може служити вбудований RC-генератор (Г) або імпульсна послідовність тактирования міжмодульних магістралей МК. У першому випадку частота синхронізації АЦП обов'язково виявиться оптимальної, тобто тієї, яка рекомендується в технічному описі. У другому випадку обрана з інших міркувань fBUS може виявитися невідповідною для модуля АЦП. На цей випадок у складі деяких модулів передбачений програмований дільник частоти fBUS.

Момент завершення кожного циклу перетворення відзначається установкою тригера готовності даних. Якщо переривання від модуля АЦП дозволені, то генерується запит на переривання. Як правило, читання регістра результату скидає тригер готовності.

Більшість модулів АЦП мають тільки режим програмного запуску: установка одного з бітів регістра режиму запускає чергове вимір. Найбільш універсальні модулі АЦП мають також режим автоматичного запуску, при якому після завершення одного циклу перетворення негайно починається наступний. Однак дані вимірювання кожного циклу повинні бути лічені програмним способом.

Цифро-аналогові перетворювачі в складі МК є великою рідкістю. Функція цифро-аналогового перетворювача реалізується засобами модуля програмованого таймера в режимі ШІМ. На одному з висновків МК формується високочастотна імпульсна послідовність з регульованою тривалістю імпульсу. Отриманий сигнал згладжується фільтром нижніх частот на операційному підсилювачі. Роздільна здатність такого ЦАП визначається дискретністю регулювання коефіцієнта заповнення в режимі ШІМ.

 Глава 5. Однокристальний мікроконтролери серії PIC
 9. Лекція: Апаратні засоби мікроконтролерів серії PIC

 



Попередня   21   22   23   24   25   26   27   28   29   30   31   32   33   34   35   36   Наступна

регістри процесора | Система команд процесора | Команди пересилання даних | арифметичні команди | Таймери і процесори подій | Модуль переривань МК | Мінімізація енергоспоживання в системах на основі МК | Тактові генератори МК | Схема формування сигналу скидання МК | Блок детектування зниженої напруги харчування |

© um.co.ua - учбові матеріали та реферати