Friskere 8-bits mikrokontrollere med nye periferifunksjoner - Elektronikknett
F1610tem-bit-MCU-MCA669 eye catcher
Nye 8-bit mikrokontrollere kan gi mer designfleksibilitet gjennom integrasjon av ”kjerneuavhengige periferikretser”.

Friskere 8-bits mikrokontrollere med nye periferifunksjoner

Mange trodde at de 8-bits mikrokontrollerne skulle forsvinne i takt med at 32-bits prosessorer er blitt allemanseie og rimelig nok til de fleste anvendelser.

Allerede tidlig på 90-tallet spådde mange industrieksperter at 8-bit var et «dødt» marked. Men mer enn 20 år senere er 8-bit fremdeles det største mikrokontrollermarkedet, selv målt i omsetning. I mange applikasjoner gir 8-bits mikrokontrollere den rette balansen mellom de (relativt sett) komplekse, effektslukende og programvaresentriske 32-bits mikrokontrollerne og de lite fleksible maskinvaresentriske løsningene basert på ASICs.

Uavhengig periferi
Nå har vi fått en ny generasjon med 8-bit mikrokontrollere som skal gi mer designfleksibilitet gjennom integrasjon av ”kjerneuavhengige periferikretser”. Disse konfigurerbare periferikretsene, slik som en enkel digital timer eller en kompleks AC/DC kraftforsyning kombinert med integrerte intelligente analogkretser, skal tilby balanserte og skreddersydde løsninger for mange designutfordringer. Der tradisjonelle 8-bit MCUer kommer til kort, kan disse nye 8-bit mikrokontrollerne fylle et behov.

Stor utvikling
– Mikrokontrollere har gjennomgått mange forbedringer siden introduksjonen av de første Read Only Memory (ROM) MCUene for over 40 år siden, sier Jin Xu, forretningsutvikler for Microchip Technologys MCU8 Division i Asia. – Spesielt 8-bit mikrokontrollere har gått fra å være en enkel logisk styrekrets til en fullt integrert smart IC med analoge funksjoner.  Det klassiske bildet av en 8-bit mikrokontrollers periferikretser dreide seg om at hver modul var laget for å utføre en fast funksjon, ikke noe mer. Den nyeste 8-bit generasjonen ble designet for å fungere helt annerledes fra grunnen av, noe som representerer et paradigmeskift som krever en helt ny designtilnærming for sluttproduktet, påpeker han.

Mange funksjoner
Disse nye 8-bit mikrokontrollerne har integrert et antall unike periferikretser som kan utføre flere funksjoner og oppgaver etter behov.  I tillegg kan disse periferikretsene konfigureres og kombineres slik at de danner nye funksjoner, som tidligere var både vanskelige å eksekvere og i noen tilfeller umulig med andre typer mikrokontrollere.  De fleste av disse nye periferikretsene kan operere uavhengig, uten overoppsyn av kjernen, og på den måten redusere avhengigheten av prosessorkjernen (CPU) for å utføre de nødvendige oppgavene. Videre kan mange av disse periferikretsene anvendes under sovemodus i de mest effektfølsomme applikasjonene.

Bruk av kjerneuavhengig periferi
En av de mest brukte periferikretsene fra denne nye generasjonen er den konfigurerbare logiske cellen (Configurable Logic Cell – CLC).  Dette er en meget enkel, men kraftig modul som tilbyr standard logikkfunksjoner – slik som AND, OR, XOR, SR Latch, og J-K Flip Flop – som brukeren kan konfigurere for å lage logiske porter for signalbehandling. Inngangs- og utgangssignalene til CLC-modulen  kan koles til hvilken som helst I/O, periferi eller registre, via interne forbindelser. Den kan anvendes som en enkel signalruter, limlogikk, eller en intelligent tilstandsmaskin for oppvåkningskontroll.

Den tradisjonelle mikrokontrolleren krever en ekstern programmerbar logikkomponent (PLD) eller tilleggskoding for å få de ønskede logikkontrollene, og selv et slikt oppsett kan ikke gi den fleksibiliteten CLCene tilbyr.

NCO
Den numerisk styrte oscillatoren (Numerically Controlled Oscillator – NCO) er en annen konfigurerbar modul som kan brukes som en 20-bit timer eller en PWM-kontroller med høyoppløseligstyring med variabel frekvens, som vist i figur 1. Dette er ikke en tradisjonell PWM/timer, der ytelse og funksjoner er nærmest de motsatte av hverandre.

Styrer frekvensen
Med sin høyere oppløsning og lineære frekvensstyring, kan NCOen bidra til å forenkle komplekse styringsalgoritmer, som er vanlige i mange kraftforsyningsapplikasjoner, slik som ballaststyring i belysning med dimmefunksjon, ved å styre kretsstrømmen svært nøyaktig.  En annen anvendelse for NCO er å drive lydalarmen til en røykdetektor, ettersom den utnytter den variable frekvensstyringen til å endre tonehøyden på et alarmsignal.   Den nøyaktige styringen av den genererte frekvensen åpner også for bedre finjustering av tone og pitch på lyden som genereres, uten behov for eksterne, analoge komponenter.

Implementere i maskinvare
– Mens en integrert periferikrets som denne kan brukes alene, oppstår den virkelige magien først når flere moduler kombineres for å skape ulike funksjoner, påpeker Xu. – For eksempel er Manchester koding vanlig i bruk innen telekommunikasjon og datalagringsapplikasjoner. Den tradisjonelle Manchester-algoritmen kan være meget firmvareintensiv, og krever CPU-ressurser for å håndtere oppgaven. Ved å bruke NCO- og CLC-moduler i tandem for dermed å lage en Manchester dekoder, vil denne funksjonen operere utelukkende i maskinvare, med null bruk av CPU.  På denne måten kan Manchester-kodere designes kun med én CLC modul, uten bitfikling i firmvare.

Kommentarer