MicroConverter

Transkript

MicroConverter

Haluk Turksoy Sk, No:11 ALTUNIZADE, 34662 ISTANBUL-TURKEY
TEL: +90 216 6518000 FAX: +90 216 6518009
http://www.elektro.com.tr info@elektro.com.tr
II. Analog Devices
MICROCONVERTER
ADuC8xx
174
8051 & ADuC8xx EĞİTİM NOTLARI
Selim Dilmaç
Bölüm 7
MicroConverter Tanıtımı
TEL: +90 216 6518000 FAX: +90 216 6518009
MICROCONVERTER
TANITIMI
7.1. ANALOG DEVICES MICROCONVERTER
(ADUC8XX) AİLESİNE GİRİŞ
ADuC8xx microconverter ailesi, endüstri standardı 8051 mimari yapısına bir
mikrokontrolör, yüksek hassasiyetli (12, 16 – 24 bit resolution), yüksek performanslı
analog/digital – digital/analog dönüştürücüleri (ADC – DAC) ve çok çeşitli analog ve digital
birimleri tek entegre devre üzerinde içeren mikrokontrolörlerden oluşmaktadır. On-chip
download / debug interface’e sahip olan microconverterlar, devre üzerinde monte edilmiş
durumda iken programlanabilir, Üzerindeki ADC leri yazılım ile kalibre edilebilir. Çok küçük
fiziksel boyutlarına karşın zengin çevre birimleri donatılmışlardır. Bütün gelişmiş
özelliklerine karşın, pahalı ve geniş hacim kaplayan ürünlerin aksine, düşük maliyetli ve çok
yüksek entegrasyona sahip bir ailedir.
175
Selim Dilmaç
Bölüm 7
TEL: +90 216 6518000 FAX: +90 216 6518009
Yüksek doğruluk ve yüksek hız özellikleri ile microconverterler, akıllı sensör
kalibrasyonu, her tip bilgi toplama, işleme ve haberleşme gibi uygulamalar için uygundur.
Yüksek doğruluk özelliği, tasarımcılar için çok cazip bir özelliktir. Ayrıca, Idle ve Power
down modlarına sahip statik CPU yapısında olmaları nedeniyle çok az akım çekerek
çalışabilmeleri sayesinde, düşük güç tüketimi gerektiren uygulamalar ve cihazlar için
mükemmel bir seçenek oluştururlar.
7.1.1. ADUC8XX MCU LARIN GENEL ÖZELLİKLERİ
UYGULAMA ALANLARI
•
•
•
•
Akıllı sensör uygulamaları
Ölçme ve kontrol sistemleri (Teraziler, endüstriyel
kontrol cihazları, process kontrol vb)
Yüksek hassasiyetli analog bilgi toplama ve işleme
Düşük güç tüketimi gerektiren, pille çalışan taşınabilir
cihazlar (el terminalleri, data logger, biyomedikal
cihazlar vb)
ÖZELLİKLERİ
•
•
•
•
•
•
•
Yüksek doğrulukta – yüksek hızda, çok kanallı A/D ve D/A dönüşümleri
Endüstri standardı 8051 mikrokontrolör mimari yapısı
Program ve veri hafızalarının devre üzerinde ( in-circuit ) programlanabilme
özelliği
Düşük maliyetli geliştirme kitleri ve yazılımları sayesinde hızlı ürün geliştirme
12 bitten 24 bite kadar çözünürlük, 5 Hz’den 400 KSPS’ye varan hız
62 KB’a varan prorgram belleği, 4 KB’a varan Flash/EEPROM Data belleği
8052: 8 bit, endüstriyel alanlarda 20 MIPS’e kadar işlemci hızı
176
Selim Dilmaç
Bölüm 7
TEL: +90 216 6518000 FAX: +90 216 6518009
Microconverterlar üzerlerindeki ADC’ lerin SAR veya sigma-delta ( Σ∆ ) yapısında olmasına
göre iki gruba ayrılır. Şekil 7.1’de Microconverter ailesini oluşturan iki ana kol görülmektedir
Şekil 7.1
SAR : Yüksek hızlı ( 200-247, 400 KSPS ), 12 bit rezolüsyonlu ADC
Σ∆ : Düşük hızlı ( 100-1300 örnek/s ), 16-24 bit rezolüsyonlu ADC
Şekil 7.2’ de SAR tipi ADC yapısına sahip olan microconverterların blok şeması
görülmektedir.
Şekil7.2
Selim Dilmaç
177
Bölüm 7
TEL: +90 216 6518000 FAX: +90 216 6518009
CPU core aktif iken oluşan gürültülere karşın, microconverter ailesi SAR tipi ADC’ ye
sahip olan üyelerde geçerli olan ADC performansı Şekil 7.3’ de görülmektedir.
Şekil 7.3
Şekil 7.4’ de Σ∆ tipi ADC yapısına sahip olan microconverterların blok şeması görülmektedir.
Şekil 7.4
178
Selim Dilmaç
Bölüm 7
TEL: +90 216 6518000 FAX: +90 216 6518009
Σ∆ tipi ADC’ ye sahip olan microconverterların ADC performansı Şekil 7.5a ve Şekil
7.5b’ da görülmektedir.
Şekil 7.5a
Şekil 7.5b
Σ∆ tipi olan microconverterlarda ADC rezolasyonu çok daha yüksek olup ( 16-24 bit),
çok düşük genlikli işaretler ile çalışılması mümkün olduğundan ADC girişinde bir PGA
(Programmable Gain Amplifier) birimi yer almaktadır. Ayrıca akım kaynağı ve ikinci bir
yardımcı ADC mevcuttur. Bu akım kaynağı, işlemcinin 4-20 mA transmitter gibi
kullanılmasına imkan sağlamaktadır.
179
Selim Dilmaç
Bölüm 7
TEL: +90 216 6518000 FAX: +90 216 6518009
Analog Devices Microconverter Ailesindeki üyeler, sadece ADC yapısına göre değil,
aynı zamanda hafıza kapasitesi ve MCU hızına göre de sınıflandırılabilir. İlk modellerdeki
standart özellikler,ileriki modellerde, ADuC83x grubunda yüksek hafıza kapasiteli yapısı (3262 KB ) ve ADuC84x grubunda yüksek hızlı mimari yapı ( 1 clock cycle = 1 machine cycle )
olarak geliştirilmiştir. Dolayısıyla aynı kristal frekansı için 12 kat hızlı işlem hızı elde
edilebilmektedir. Bu özellikleri her üye için Tablo 7.7’ de daha net görebiliriz.
Tablo 7.1
8051 tabanlı yapıya ADuC serisinde eklenen yeni özellikler ile birlikte programlama
modeli de bazı değişiklikler göstermiştir.Bu model Şekil 7.8’ dan gözlenebilir.
640
BYTE,
4KB
FLASH/EE
DATA
MEMORY
8 KB, 32 KB, 62KB
FLASH/EE PROGRAM
HAFIZASI
8051UYUMLU
MİMARİ YAPI
2304
RAM
128-BYTE
SFR ALANI
BYTES
Şekil 7.6 Microconverter Programlama Modeli
Selim Dilmaç
ADC Birimi ( 8 Kanal, 12 Bit/ 2 Kanal, 1824 Bit/ 10 Kanal, 16-24 Bit)
DİĞER ON-CHİP BİRİMLER
• SICAKLIK SENSÖRÜ
• 12 BİT DAC
• SERIAL I/O ( UART, SPI, I2C )
• WDT
• PSM
• TIC
• PWM
• DMA Modu
180
Bölüm 7
TEL: +90 216 6518000 FAX: +90 216 6518009
Analog Devices sürekli geliştirdiği microconverterlarına yeni özellikler eklemektedir.
Yüksek bellek alanları ve 12 kat hızlı CPU core yapısı bunlardan bazılarıdır. Şekil 7.7’de ilk
microconverterlar ile 83x serisinin hafıza kapasitelerinin karşılaştırması gösterilmiştir.
‘Standart’ AduC8xx Ürünleri
( ADuC812/814/816/824 )
On-chip Bellek
‘Yüksek Hafızalı’ ADuC8xx Ürünleri
( ADuC831/2/4/6 )
On-chip bellek
62KB
256 Byte
+
4 KB
2 KB
8 KB
640 bytes
Flash/EE
Data
RAM
Flash/EE
Code
Şekil 7.7
Flash/EE
Data
RAM
Flash/EE Code
ADuC8xx serisi microconverterların hafıza modeli Şekil 7.8’ de görülmektedir.
Standart 8051 ailesinde mevcut olmayan on-chip dahili SRAM, 2 KB kapasitesinde
ADuC83x ve ADuC84x’de bulunmaktadır. MOVX komutuyla erişilen bu bölge genel amaçlı
veri RAM olarak kullanılabileceği gibi, arttırılmış yığın alanı ( extended stack space ) olarak
da kullanılabilmektedir. Ayrıca yine standart 8051’ lerde bulunmayan EEPROM veri hafızası
640 Byte ya da 4 KB olarak kullanıma sunulmuştur.
Şekil 7.8
Selim Dilmaç
181
Bölüm 7
TEL: +90 216 6518000 FAX: +90 216 6518009
Gelişen teknoloji ve yeni tarzdaki devre tasarımlarına uygun üretilen Microconverter
ailesi çeşitli kullanım gereksinimlerine uygun değişik kılıf tiplerine sahiptir. Şekil 7.9’ de
Analog Devices Ailesi microconverterlarının kılıf tipleri görülmektedir.
14mm
14
m
m
8mm
9.8mm
52-PQFP
6.
5
m
m
28-TSSOP
8
m
m
56-CSP
Şekil7.9a
Şekil 7.9b
İlk microconverterların işlem hızı, standart 8051’de olduğu gibi
12 clock cycle = 1 machine cycle
iken Şekil 7.10’da görüldüğü gibi ADuC84x serisi ile
1 clock cycle = 1 machine cycle
olacak şekilde arttırılmıştır. Dolayısıyla aynı core clock frekansına sahip olan ADuC84x’
lerde program işletim süresi 12 kat kısalmıştır.
Oscillator
12-Clock 8052
machine cycle
1-Clock 8052
ADuC83x - 1.3MIPS Peak @ 16MHz Clock
ADuC84x - 16MIPS Peak @ 16MHz Clock (3V)
- 20MIPS Peak @ 20MHz Clock (5V)
Şekil 7.10
182
Selim Dilmaç
Bölüm 7
TEL: +90 216 6518000 FAX: +90 216 6518009
Piyasadaki çoğu microcontroller ticari (0°C /+70°C) veya endüstriyel (-40°C /+ 85°C)
çalışma sıcaklık aralığında üretilirken microconverter ailesi üyeleri en az endüstriyel
standartlarda, hatta çeşitli modelleri -40°C / +125°C aralığında çalışacak şekilde
üretilmektedir.
• ADuC812
- 40°C -> 125°C
• ADuC814
- 40°C -> 125°C
• ADuC816
- 40°C -> 85°C
• ADuC824
- 40°C -> 85°C
• ADuC834
- 40°C -> 125°C
• ADuC836
- 40°C -> 125°C
• ADuC831
- 40°C -> 125°C
• ADuC832
- 40°C -> 85°C
• ADuC841
- 40°C -> 85°C
• ADuC842
- 40°C -> 85°C
• ADuC843
- 40°C -> 85°C
• ADuC845
- 40°C -> 125°C
• ADuC847
- 40°C -> 125°C
• ADuC848
- 40°C -> 125°C
7.1.2. STANDART 8051 AİLESİ İLE
BENZERLİKLERİ / FARKLILIKLARI
Analog Devices Microconverterları, 8051 çekirdeğine sahip olduğu için 8051 ile
birçok ortak özelliğe sahiptir. Bunun yanında 8051’den farklı, geliştirilmiş birçok yeni
özelliğe sahiptir.
BENZERLİKLER:
•
•
•
•
•
Standart 8052’ deki 8 KB on-chip bellek Analog Devices
microconverter ailesinde de aynen korunmuş olup, bazı modellerde 3262 KB’ a kadar çıkmaktadır.
Standart 8052’ de 256 Byte olan Internal Data RAM, ADuC8xx
Ailesinde korunmuş, bazı modellerde harici 2 KB eklenmiştir.
ADuC8xx Ailesinde, standart 8051’ deki SFR’ ler aynen korunmuş,
ancak yeni özelliklerle beraber yeni SFR’ ler eklenmiştir.
ADuC8xx Ailesi Standart 8051 ile aynı port özelliklerini
göstermektedir.
( ADuC814’ de harici veri hafızası erişimi
bulunmaz. )
Standart 8051 ile ADuC8xx Ailesi interrupt yapısı benzer özellikler
gösterir. 8051’ deki 5 farklı, 6 kesme kaynağı yapısı ADuC8xx
Ailesinde aynen korunmuş, ek olarak yeni interrupt kaynakları
eklenmiştir.
183
Selim Dilmaç
Bölüm 7
TEL: +90 216 6518000 FAX: +90 216 6518009
•
•
•
•
Standart 8051’ deki 12 clock cycle = 1 machine cycle eşitliği
ADuC8xx ailesindeki ADuC84x serisine kadar geçerlidir. ADuC84x ile
birlikte işlem hızı arttırılmıştır.
Microconverterlarda standart 8052’ de yer alan 16 bitlik Timer /
Counter yapısı aynen korunmuştur.
On-chip osilatör devresi, ADuC812/831/841’ de standart 8051 ile
aynıdır, diğerlerinde ilave özellik PLL devreye girmiştir.
ADuC8xx Ailesinde de 8051’ deki gibi full duplex UART yapısı
bulunmaktadır.
FARKLILIKLAR:
•
Standart 8051’ deki 5 vektörlü, 6 kesme kaynağı sayısı, Analog
Devices Ailesi microconverterlarda artmış, yeni kesme vektörleri
eklenmiştir.Şekil 7.11’ de 8051’ deki kesme vektörleri görülürken,
Şekil 7.12’ da ADuC812 microconverterı kesme vektörleri
görülmektedir.
Şekil 7.11
184
Selim Dilmaç
Bölüm 7
TEL: +90 216 6518000 FAX: +90 216 6518009
Power Supply Monitor
High
Priority
Low Priority
PSMI (PSMCON.5)
EPSM (IE2.1)
External INT0
(P3.2)
IE0
IT0
End of ADC or
DMA mode Conv.
EX0
PX0
EADC
PADC
ET0
PT0
EX1
PX1
ET1
PT1
ESI (IE2.0)
PSI
ES
PS
ADCI
Timer0 Overflow
TF0
External INT1
(P3.3)
IE1
IT1
Timer1 Overflow
TF1
I2CI
SPI/I2C Port
OR
ISPI
RI
UART
TI
Timer2 Overflow
TF2
OR
OR
EXF2
ET2
EA
PT2
EXEN2
Şekil 7.12
Şekil 7.13’ da ise bu kesme vektörlerinin açıklamaları,vektör adresleri ve öncelik
seviyeleri anlatılmaktadır.
Mnemonic Interrupt Name
PSMI
Power Supply Monitor Interrupt
IE0
External Interrupt-0
End of ADC Conversion
Interrupt
ADCI
TF0
Timer-0 Overflow Interrupt
IE1
EXternal Interrupt-1
TF1
Timer-1 Overflow Interrupt
ISPI/I2CI SPI/I2C Interrupt
RI/TI
UART Interrupt
TF2/EXF2 Timer-2 Interrupt
Vector
Address
Priority Within
Level
43H 1
03H 2
33H
0BH
13H
1BH
3BH
23H
2BH
3
4
5
6
7
8
9
Şekil 7.13
•
Standart 8051’ de olmayan EEPROM Veri Hafızası, ADuC83x’ e
kadar olan Analog Devices Ailesi ürünlerinde 640 Byte, ADuC83x’
den sonraki modellerde 4 KB’ dır. EEPROM’ a Şekil 7.14’ de
görüldüğü gibi, EDATAx ( x = 1,2,3,4 ) ve ECON SFR’ lerini
kullanarak ulaşmak mümkündür. Şekil 7.15’ de EEPROM’ u byte byte
silme, blok blok silme, blok programlama ve blok okuma süreleri
gösterilmiştir.
185
Selim Dilmaç
Bölüm 7
TEL: +90 216 6518000 FAX: +90 216 6518009
SFR page address
data Flash/EE space
EADRL
SFR page data
EDATA1
EDATA2
EDATA3
EDATA4
( page N+1 )
640 bytes
=
160 pages
SFR control word
( page N )
ECON
•
•
•
•
•
01h
= READ
02h
= PROGRAM
04h
= VERIFY
05h
= ERASE
06h
= ERASE ALL
Şekil 7.14
SFR 16bit timing control value
ETIM2
ETIM1
SFR control word
ETIM3
= 100µs • FCLK
= 201 dec = C9 hex
Erase Single Page (4 bytes)
- 20ms
Erase Full Array (640 bytes)
- 20ms
Program Page
- 250µs
Read Page - 1 machine cycle
Şekil 7.15
•
ADuC8xx microconverterlarında UART yapısı seri haberleşmenin yanı
sıra on-chip download,
debug ve monitoring işlemleri için
kullanılabilir.
186
Selim Dilmaç
Bölüm 7
TEL: +90 216 6518000 FAX: +90 216 6518009
RxD
TxD

Industry Standard UART
User Controlled Baud Rate
Configurable via SFR space
4 modes of operation supported :
z
z
z
z
Mode 0:
Mode 1:
Mode 2:
Mode 3:
U niversal
A synchronous
R eceiver
T ransmitter
Shift Register
baud = F/12
8-bit UART baud = variable
9-bit UART baud = F/32 or F/64
9-bit UART baud = variable
Şekil 7.16
•
ADuC812
ADuC814
ADuC816
Analog Devices Ailesinde Standart 8051’ den farklı diğer bir özellik ise
Power On Reset modudur. Bu modda besleme gerilimi 2.45 V’ u
geçtiği andan sonra 128 ms boyunca dahili reset bir sinyal üretir,
besleme gerilimi 2.45 V’ un altına indiği anda reset sinyali yinelenir,
gerilim tekrar 2.45’ in üstüne çıktıktan sonra 128 ms boyunca reset 5 V
seviyesinde devam eder. Şekil 7.17’ de açıklanan kısımlar şekille
gösterilmiştir.
Integrated POR on All New MicroConverter®
Products (Everything After ADuC812/816/824)
No Need for Any External Hardware on the Reset
Pin
ADuC824
ADuC831
ADuC832
ADuC834
ADuC836
2.45V typ
DVDD
1.0V typ
128ms typ
128ms typ
1.0V typ
RESET
(internal
)
Şekil 7.17
187
Selim Dilmaç
Bölüm 7
TEL: +90 216 6518000 FAX: +90 216 6518009
•
ADuC8xx microconverterlarında ( ADuC814 hariç ) standart 8051’ den
farklı olarak, harici XRAM’ i adreslemek için iki latch kullanılır.
Böylece adreslenen alan büyür. Şekil 7.16 standart 8051’ de harici
RAM’ e ulaşma şekli, Şekil 7.17 ise ADuC8xx’de harici XRAM’ e
ulaşma şekli görülmektedir.
Şekil 7.18
ADuC812
ADuC8xx
ADuC814
SRAM
P0
D0-D7 (DATA)
LATC
H
ADuC816
A0-A7
ALE
ADuC824
A8-A15
P2
ADuC831
LATC
H
ADuC832
ADuC834
ADuC836
up to
16M-Byte
64K-Byte
addressa
ble
A16-A23
RD
OE
WR
WE
Şekil 7.19
•
ADuC8xx microconverterları SPI ( Serial Peripheral Interface ) portu
ile 4 iletişim hattından (Data In,Data Out,Serial Clock,Chip Select)
çevre birimlerle haberleşebilme özelliğine sahiptir.
188
Selim Dilmaç
Bölüm 7
TEL: +90 216 6518000 FAX: +90 216 6518009
S
P
I
MISO
MOSI
SCLK
erial
eripheral
nterface
Industry Standard

Synchronous 3-wire Serial Interface
Supports Master or Slave Operation
Simultaneous Transmission and Reception
8bit Data Comms
Fully Configurable via SFR space
Şekil 7.20
•
Seri haberleşme uygulamalarından I2C Bus iki iletişim hattı sayesinde
microcontroller ve etrafındaki diğer sistem araçları arasında iletişim
sağlanır.ADuC8xx serisinde I2C Serial Port birçok üründe
bulunmaktadır.
I2C
“ Inter-IC ”
SDATA
SCLK
bus
2-wire Serial Interface
Philips I2CTM Compatible
Supports 7bit Soft Address
Supports “Hard Slave” and “Soft Master”
Implementations
Fully Configurable Via SFR Space

Şekil 7.21
189
Selim Dilmaç
Bölüm 7
TEL: +90 216 6518000 FAX: +90 216 6518009
*
ADuC812
I2C peripheral is now fully licensed for all
parts except the ADuC812
With Licensed MicroConverter Products,
Customer Can Use the I2C Peripheral In Full
ADuC814
ADuC816
ADuC824
*
ADuC831
ADuC832
ADuC834
I2C has been removed from the ADuC812
datasheets for review (of datasheets),
however we will continue to manufacture and
test ADuC812 with two-wire serial interface,
during and after this interim period.
ADuC836
Şekil 7.22
•
ADuC8xx Ailesinde de Baud Rate standart 8051’ deki gibi hesaplanır,
fakat ADuC83x ve üstü microconverterlarda Baud Rate hesabı için ayrı
bir timer kullanılır.
Şekil 7.23
•
Birçok
mikrodenetleyicide
olduğu
gibi
ADuC8xx
ailesi
microconverterları da Watchdog Timer özelliğine sahiptir. Bu özellik
sayesinde, WDCON SFR’ si ile ayarlanan belli sürelerde program,
kendini resetler. Bu sayede, programın sonsuz döngülerden çıkması
sağlanır.
190
Selim Dilmaç
Bölüm 7
TEL: +90 216 6518000 FAX: +90 216 6518009
runaway code generates a.....
SFR control word
WDCON
RESET!
WDCON WatchDog Timer Control Register
PRE2 watchdog timeout selection bits
PRE1
[16,32,64,128,256,512,1024,2048]ms
PRE0
WDR1 watchdog timer refresh bits
WDR2
set sequentially to refresh watchdog
WDS
watchdog status flag
WDE
watchdog enable
Şekil 7.24
•
Timer Interval Counter özelliği ADuC812 hariç diğer ADuC ailesi
elemanlarında bulunmaktadır. Timer Interval Counter ile daha uzun
gecikmeler
yapılabilir,
gerçek
zamanlı
clock
olarak
kullanılabilir.Ayrıca power down moddayken çalışabilir.
Şekil 7.25
191
Selim Dilmaç
Bölüm 7
TEL: +90 216 6518000 FAX: +90 216 6518009
Şekil 7.26
•
Microcontrollerlardaki bir sorun bu ürünlerin ek bir program yükleme
kartı gerektirmeleridir.Ancak ADuC serisinde ek bir karta ücret
ödemeden On-Chip Download özelliğini kullanarak seri porttan
program yüklenebilir,debug edilebilir ve görüntülenebilir.ADuC8xx
Ailesinin Download/Debug modu ile programlama ve hata ayıklama
için.PSEN pini 1kΩluk direnç üzerinden topraklanıp bir reset pulse
verildiğinde bu moda girilir.Moddan çıkmak için ise PSEN pinin toprak
bağlantısı kesilip bir reset pulse vermek yeterlidir. Ailenin diğer
üyelerinden farklı olarak ADuC814’de PSEN pini yerine DLOAD pini
kullanılır.Bu pinin kullanımında ise Program yükleme ve debug için
besleme gerilimine bağlamak ve reset pulse üretmek gerekir.Moddan
çıkmak için pini toprağa çekerek tekrar reset pulse vermek gerekir.
192
Selim Dilmaç
Bölüm 7
TEL: +90 216 6518000 FAX: +90 216 6518009
Şekil 7.27
Bazı uygulamalarda kullanıcının flash memory üzerine önceden yazılmış bir programı
özel olarak ayrılmış bir bölmeye yüklemesi gerekebilir.Böyle bir ihtiyaca karşı ADuC
ailesinin bazı üyelerinde ULOAD Flash Memory Download Modu kullanılarak yazılım
tarafından 0000h-DFFFh aralığındaki kısım silinebilir ve bu bölgeye program yüklenebilir.Bu
özelliğe ihtiyaç duyulmadığı durumlarda ise Flash Memory Download Normal Modu
kullanılarak standart prosedürle çalışılabilir.Bu kullanım tiplerinin memory blok şemaları ve
özelliği barındıran ürünler Şekil 7.28’de gösterilmiştir.
Şekil 7.28
Selim Dilmaç
193
Bölüm 7
TEL: +90 216 6518000 FAX: +90 216 6518009
•
•
Single Pin Emulator ile toprak bağlantısı dışında sadece tek bir pin
kullanılarak haberleşme,bilgi aktarımı ve besleme gibi çok çeşitli
işlemler kolayca yapılabilir.Bunun için Şekil 7.25’ deki Emulatör kiti
kullanılmalıdır. Bu kit sadece Quick Start Development System Plus ile
verilir.
Şekil 7.29
Analog Devices microconverterlarındaki Power Supply Monitor
özelliği ile belli bir gerilim seviyesi referans alınarak bu değerin altında
interrupt üretilmesi sağlanır. Bu değerler 4.63 V ile 2.63 V arasındadır
ve yazılımla ayarlanabilir.
AVDD
DVDD
INT!
4.63V
4.37V
3.08V
2.93V
2.63V
SFR control word
PSMCON
PSMCON
PSMCON.7
PSMCON.6
PSMCON.5
PSMCON.4
PSMCON.3
PSMCON.2
PSMCON.1
PSMCON.0
Power Supply Monitor Control Register
(not used)
PSM status bit (1=normal, 0=fault)
PSM interrupt bit (250ms turn-off delay)
trip point select bits
[4.63, 4.37, 3.08, 2.93, 2.63]
AVDD/DVDD fault indicator (1=AVDD/0=DVDD)
PSM powerdown control (0=off, 1=on)
Şekil 7.30
194
Selim Dilmaç
Bölüm 7
TEL: +90 216 6518000 FAX: +90 216 6518009
•
PWM
Şekil 7.31
Şekil 7.32
195
Selim Dilmaç
Bölüm 7
TEL: +90 216 6518000 FAX: +90 216 6518009
•
•
Standart 8051’ de 256 Bytelık on chip Data RAM, hem veri için hem
de stack için kullanılır. Fakat bu alan bazı uygulamalar için yeterli
olmayıp stackteki bilgiler ile verinin karışmasına sebep olabilir. Bunu
büyük ölçüde önlemek için ADuc8xx ailesinde stack alanı
genişletilmiştir. EXSP SFR’sinin 0 ya da 1 olma durumuna göre 1792
Bytelık alan ya stack+veri yada sadece veri alanı olarak kullanılır.
Şekil 7.33
Analog Devices microconverterlarının bir kısmında Auxilary ADC
bulunurken ( ADuC816/824/834/836 ), bazılarında bu ADC yoktur
( ADuC812/814/831/832 ).
ADuC812
ADuC814
ADuC816
ADuC824
ADuC831
ADuC832
ADuC834
ADuC836
Şekil 7.34
•
50/60 Hz Rejection
196
Selim Dilmaç
Bölüm 7
TEL: +90 216 6518000 FAX: +90 216 6518009
ADu C8 1 2
Normal Mode Rejection:
(at 20Hz Output Word Rate)
>60dB down @50Hz
>95dB down @60Hz
ADu C8 1 4
ADu C8 1 6
ADu C8 2 4
SF=69(dec)
SF=69(dec)//OWR=20Hz
OWR=20Hz
00
-10
-10
-20
-20
-30
-30
-40
-40
ADu C8 3 2
ADu C8 3 4
dB
dB
Common Mode Rejection:
(at Any Output Word Rate)
>90dB down @50Hz
>90dB down @60Hz
ADu C8 3 1
-50
-50
-60
-60
-70
-70
-80
-80
-90
-90
-100
-100
-110
-110
-120
-120
ADu C8 3 6
00
10
10
20
20
30
30
40
40
50
50 60
60
f f(Hz)
(Hz)
70
70
80
80
90
90 100
100 110
110
Şekil 7.35
•
ADuC812
ADC Chopping
ADuC8xx
VEXC
REFIN+
ADuC814
CHOP
AIN1
ADuC816
VOS
BUF
+
PGA
ADC
AIN2
ADuC824
REFIN-
ADuC831
ADuC832
VADC1 = (AIN1-AIN2) + VOS
ADuC834
VADC2 = (AIN2-AIN1) + VOS
ADuC836
VADC =
VADC1 + (-VADC2)
2
= AIN1-AIN2
Şekil 7.36
•
Gürültü Performansı
Selim Dilmaç
197
Bölüm 7
TEL: +90 216 6518000 FAX: +90 216 6518009
( 16 Bit )
Tablo 7.2
( 24 Bit )
Tablo 7.3
•
DMA Modu özelliği ADuC8xx işlemcilerinde bulunup standart 8051’
de bulunmayan bir özelliktir. DMA modu ile Şekil 7.37’ de görüldüğü
gibi ADC’ den direkt haricihafızaya ulaşmak mümkündür.
198
Selim Dilmaç
Bölüm 7
TEL: +90 216 6518000 FAX: +90 216 6518009
Şekil 7.37
7.1.3.
ADUC8XX SEÇİM TABLOSU
Tablo 7.4
199
Selim Dilmaç
Bölüm 7
TEL: +90 216 6518000 FAX: +90 216 6518009
7.2.
MICROCONVERTER ALT GRUPLARI
7.2.1. İLK ÜRÜNLER
(ADUC812, ADUC816, ADUC824)
ADuC812
ÖZELLİKLER:
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
8-kanal 12-bit 200 KSPS ADC
2 tane 12-bit DAC
Gerilim Referansı
Sıcaklık Sensörü
Endüstriyel standartta 8052 Mimari yapısı (1.3MIPS’ e kadar)
8K-byte Flash Code + 640-byte Flash Data + 256-byte RAM
UART
SPI / I2C
3 tane Counter/Timer
Watchdog Timer
ADuC812’ nin blok şeması Şekil 7.38’ de görüldüğü gibidir.
Şekil 7.38
Şimdi de ADuC812 microconverterının iç yapısına bir göz atalım.Entegrenin içindeki
elemanlar ve kapladıkları alanlar gerçekle orantılı olarak Şekil 7.39’ da gösterilmiştir.
200
Selim Dilmaç
Bölüm 7
TEL: +90 216 6518000 FAX: +90 216 6518009
FLASH
MEMORY
ARRAYS
8 CHANNEL
ADC
8052 CORE
VREF / PTAT
INTERNAL
RAM
TWO
DACs
ANALOG
DIGITAL
SECTION
SECTION
Şekil 7.39
Aşağıda ADuC812 entegresinin ADC, DAC ve güç ile ilgili özellikleri verilmiştir.
•ADC:
•DAC :
•Power :
INL
- ±½LSB
SNR
- 70dB
Input Range
- 0 to VREF
Conv. Time
- 5µs
DNL
- ±½LSB
Output Range
- 0 to VREF -or- 0 to VDD
Settling Time
- 8µs
Specified for 3V or 5V Operation
5V
3V
Normal
26mA
12mA
Idle
15mA
6mA
Powerdown 50µA
50µA
ADuC812 performansı Şekil 7.40’da görüldüğü gibidir.
201
Selim Dilmaç
Bölüm 7
TEL: +90 216 6518000 FAX: +90 216 6518009
Şekil 7.40
ADuC816
ÖZELLİKLER :
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
24-bit (or 16-bit) ilk ADC
16-bit Auxiliary ADC
12-bit DAC
Endüstriyel standartta 8052 Mimari yapısı ( 1.3MIPS’ e kadar )
8K-byte Flash Code + 640-byte Flash Data + 256-byte RAM
Time Interval Counter
32KHz Osilatör & Programlanabilir core clock a sahip PLL
Gerilim referansı
Sıcaklık sensörü
UART, SPI, I2C
3 tane counter/timer
Watchdog timer
202
Selim Dilmaç
Bölüm 7
TEL: +90 216 6518000 FAX: +90 216 6518009
Aşağıda ADuC816 microconverterının blok şeması görülmektedir.
Şekil 7.41
ADuC816 microconverterının performansı aşağıdaki tablo ve şekilde görüldüğü gibidir.
Tablo 7.5
203
Selim Dilmaç
Bölüm 7
TEL: +90 216 6518000 FAX: +90 216 6518009
Şekil 7.42
ADuC824
ÖZELLİKLERİ :
•
ADuC824 microconverterı ADuC816 ile aynı özelliklere sahiptir.
ADuC824 ile ADuC816 arasınadaki tek fark, ADC rezolasyonudur.
Bunun dışında donanım ve yazılım bakımından %100 aynıdır.
Şekil 7.43’de ADuC824 microconverterının blok şeması görülmektedir.
Selim Dilmaç
204
Bölüm 7
TEL: +90 216 6518000 FAX: +90 216 6518009
Şekil 7.43
Şekil 7.44’ de ADuC824 microconverterının iç yapısı görülmektedir.
Şekil 7.44
Tablo 7.6 ve Şekil 7.45, ADuC824’ ün performansını göstermektedir.
Selim Dilmaç
205
Bölüm 7
TEL: +90 216 6518000 FAX: +90 216 6518009
Tablo 7.6
Şekil 7.45
ADuC824’ de güç tüketimi ve ADC performansı aşağıdaki gibidir.
Güç Tüketimi :
5V
Selim Dilmaç
3V
206
Bölüm 7
TEL: +90 216 6518000 FAX: +90 216 6518009
•
•
•
Normal Mod:
4mA
3mA
Idle Mode:
1.4mA
900µA
Powerdown Mode: 20µA
5µA
( internal clock = default = 1.573MHz )
ADC Performansı ( İlk ADC ) :
•
•
•
•
•
•
Output Word Rate: 5.4Hz - 105Hz
Input Voltage Range:±20mV - ±2.56V differential
(rail-to-rail input buffer)
No Missing Codes: 24bits guaranteed
SNR:
>18bits pk-pk
(@20Hz, ±2.56V)
INL:
±15ppm max
(i.e. >16bits)
Drift:
±10nV/°C typ offset
±0.5ppm/°C typ gain
ADuC824 ile ADuC816 microconverterlarının birçok özelliği aynı olduğu gibi 50/60
Hz rejection da aynıdır.
SF=69(dec) / OWR=20Hz
Normal-Mode Rejection:
•
•
0
-10
(20Hz Output Word Rate)
Common-Mode Rejection:
-20
•
•
-30
-40
>90dB @50Hz
>90dB @60Hz
(Any Output Word Rate)
-50
dB
>60dB @50Hz
>95dB @60Hz
-60
-70
-80
-90
-100
-110
-120
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100 110
f (Hz)
Şekil 7.46
7.2.2. MİNİ MICROCONVERTER ADUC814
207
Selim Dilmaç
Bölüm 7
TEL: +90 216 6518000 FAX: +90 216 6518009
ÖZELLİKLERİ :
•
•
•
•
•
•
•
12 bit, 6 kanal ADC
Dual 12 bit DAC
8 KB Program + 640 Byte DataFlash EEPROM
Endüstriyel standartta 8052 mimari yapısı
Robust Internal Pore ( Power on Reset )
32 kHz osilatör & Programlanabilir core clock a sahip PLL
Şekil 7.47’ de ADuC814 microconverterının blok şeması görülmektedir.
Şekil 7.47
ADuC814 microconverterının ADC, güç ve boyutlarla ilgili ayrıntılı özelliklerini
inceleyelim:
208
Selim Dilmaç
Bölüm 7
TEL: +90 216 6518000 FAX: +90 216 6518009
12-bit ADC:
INL < 2 LSB
DNL < 4 LSB (no missing codes)
Power :
3mA - normal mode (3V, 2.1MHz)
5µA - powerdown mode (32KHz running)
Size:
28-TSSOP = 6.5mm x 9.8mm
Tablo 7.7’ de ADC’ nin performans tablosu görülmektedir
Tablo 7.7
7.2.3. YÜKSEK HAFIZALI MODELLER
(ADUC831, ADUC832, ADUC836, ADUC834)
209
Selim Dilmaç
Bölüm 7
TEL: +90 216 6518000 FAX: +90 216 6518009
ADuC831/ADuC832
ÖZELLİKLER :
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
62 KB Flash Code + 4 KB Flash Data + >2 KB RAM
12 bit 8 kanal ADC
Σ∆ DAC moduna sahip PWM
Remote download/ Remote Flash yapan ULOAD Modu
Dual Data Pointer & Arttırılmış Stack Pointer
Bölümlere ayrılmış, sabit Baud Rate Zamanlayıcısı
Robust Internal POR ( Power on Reset )
32 kHz Osilatör & Programlanabilir core clock a sahip PLL ( Sadece
ADuC832’ de )
Şekil 7.48 ve Şekil 7.49, ADuC831 ve ADuC832 microconverterlarının blok
şemalarını göstermektedir.
Şekil 7.48
210
Selim Dilmaç
Bölüm 7
TEL: +90 216 6518000 FAX: +90 216 6518009
Şekil 7.49
Şekil 7.49
ADuC834/ADuC836
ÖZELLİKLERİ :
•
•
•
•
•
•
•
•
•
62 KB Flash Kod + 4 KB Flash data + > 2 KB RAM
Dual 24/16 bit Σ∆ ADC
Single 12 bit DAC
Σ∆ DAC modu ile Dual PWM
Remote Download / Remote Re-Flash yapabilen ULOAD modu
Dual Data Pointer & Arttırılmış Stack Pointer
Bölümlere ayrılmış, sabit Baud rate zamanlayıcısı
Robust Internal POR ( Power on Reset )
NOT : ADuC834 ve ADuC836 arasındaki tek fark, ADC rezolasyonudur. Bunun
dışında yazılım ve donanım bakımından %100 aynıdır.
Şekil 7.50’ de ADuC834’ ün blok şeması görülmektedir.
211
Selim Dilmaç
Bölüm 7
TEL: +90 216 6518000 FAX: +90 216 6518009
Şekil 7.50
7.2.4. YÜKSEK HIZLI MODELLER (ADUC841,
ADUC842, ADUC843; ADUC845, ADUC847, ADUC848)
ADuC841/ADuC842/ADuC843
ÖZELLİKLERİ :
•
•
•
•
•
•
•
•
•
ADuC841, ADuC812 ve ADuC831 ile pin uyumlu; ADuC842 ise
ADuC832 ile pin uyumludur.
62 KB Flash/EE Kod alanı ( ayrıca 32 KB ve 8 KB seçenekleri )
4 KB Flash/ EE Veri alanı
Standart 8052’ deki 256 Byte a ek olarak 2 KB on chip RAM
Dual PWM
Yüksek hızlı UART Baud Rate generator
Remote Download yapan ULOAD modu
PLL & Time Interval Counter ( Sadece ADuC842’ de )
Dual Data Pointer, Arttırılmış Stack Alanı
212
Selim Dilmaç
Bölüm 7
TEL: +90 216 6518000 FAX: +90 216 6518009
•
•
•
•
•
İyileştirilmiş 8051 mimari yapısı ( 8 MIPS @ 3V & 16 MIPS @ 5V )
Sınıflandırılmış I2C Portu
o Hızlı ( 400 kHz )
o Quad adreslemeli
o Ayrı pinlerde SPI ve I2C
Daha hızlı ADC ( 400 KSPS )
Daha iyi gerilim referansı ( 200 ppm )
ADuC843, ADuC842’ in DAC’ sız halidir.
Şekil 7.51’de ADuC842’ nin blok diyagramı görülmektedir.
Şekil 7.51
ADuC845/ADuC847/ADuC848
213
Selim Dilmaç
Bölüm 7
TEL: +90 216 6518000 FAX: +90 216 6518009
ÖZELLİKLERİ :
•
•
•
•
•
•
•
•
Arttırılmış ADC kanal sayısı ( 10 single-ended ya da 5 diferansiyel, ya
da herhangi bir kombinasyonda )
İlk ve Yardımcı ADC’ nin her ikisi de 24 bit
Giriş bufferı yazılım ile enable ya da disable edilebilir.
Chop modu yazılım ile enable ya da disable edilebilir.
İki analog giriş pini , ikinci diferansiyel referans çifti olarak
kullanılabilir.
Birbirinden tamamiyle bağımsız SPI ve I2C fonksiyonları
I2C dual adresleme
ADuC847, ADuC845’ in DAC’ sı ve Auxilary ADC’ siz halidir.
Şekil 7.52’ de ADuC845 microconverterının blok şeması görülmektedir.
Şekil 7.52
ADuC845/847/848 microconverterlarının sensörlerle interface’i için çeşitli uygulama
örnekleri şekillerde görülmektedir.
214
Selim Dilmaç
Bölüm 7
TEL: +90 216 6518000 FAX: +90 216 6518009
Şekil 7.53
Şekil 7.54
215
Selim Dilmaç
Bölüm 7
TEL: +90 216 6518000 FAX: +90 216 6518009
7.3. MICROCONVERTER DESTEK ÜRÜNLERİ
QUICK START & QUICK START PLUS YAZILIMI
QuickStart™
QuickStart™ Plus
Eval Board
Download/Debug Cable
International Power Supply
Software: IDE (Assembly Only)
Eval Board
Single-Pin Emulator
Serial Cable
International Power Supply
Software: IDE (C + Assembly)
Keil Compiler (Trial Version)
•
Accutron Aspire™ IDE
(assembly-only debug using serial
download/debug mode,
assembly-only simulation)
WSD (Windows Serial Downloader)
WASP (Windows Analysis Software Package)
ADSIM Simulator
Örnek kodlar, fonksiyon kütüphaneleri,
datasheetler, uygulama notları, vs.
SERIAL DOWNLOAD / DEBUG CABLE
Selim Dilmaç
Accutron Aspire™ IDE
(single-pin emulator kullanırken c-source
debug özelliği
& single-pin emulatore bağlıyken c-source
simulasyonu)
Sınırlı C Compiler (Keil, 2K sınırlı)
Örnek kodlar, fonksiyon kütüphaneleri,
datasheetler, uygulama notları, vs.
216
Bölüm 7
TEL: +90 216 6518000 FAX: +90 216 6518009
•
•
•
•
Connects Directly to the
Chip’s UART Pins
RS-232 Level
Translation Built Into
Cable
Permanently Embedded
On-Chip Resources
Allow In-System Serial
Download & Debug
Cable Included in all
QuickStart™
Development Kits
SINGLE PIN EMULATOR
•
•
•
•
ACCUTRON ASPIRE™ IDE
Selim Dilmaç
Connects to Chip via a Single Pin & Ground
Allows Full Non-Intrusive Emulation Using Chip that’s
Already Soldered Down
Analogous to JTAG, but Uses Fewer Pins
Emulator Included in all QuickStart™ Plus
Development Kits
217
Bölüm 7
TEL: +90 216 6518000 FAX: +90 216 6518009
Aspire herhangi bir uygulamada ihtiyaç duyabileceğiniz her türlü programı içerisinde
barındıran çok kapsamlı bir IDE (Integrated Development Environment / Entegre Geliştirme
Ortamı) olarak kullanılabilir.Hem assembler hem de C koduyla yazdığınız programları chip
üzerine yükleyebilir, satır satır koşturup her noktada istenilen dahili RAM bilgilerini,SFR
değerlerini,vb izleyebilir ya da hiçbir donanım bağlantısı yapmadan yazılımı istediğiniz
ADuC üyesi için simüle edebilirsiniz.
KEIL µVISION2 IDE
Accutron firmasının ürünü olan ASPIRE yazılımına benzeri özelliklere sahip bir başka
yazılım da Keil firmasının ürünü olan µVision2 isimli program paketidir.
‘ WSD ’ SERIAL DOWNLOADER
Selim Dilmaç
218
Bölüm 7
TEL: +90 216 6518000 FAX: +90 216 6518009
WSD Assemblerın işlemi sonucu oluşan “.hex” uzantılı makine kodu içeren dosyanızı
chip üzerine yüklemenizi sağlar.Basitçe seri port ile direkt olarak chip bacaklarına
bağladığınız RS-232 tabanlı bir iletim hattı sayesinde makine kodunu yükleyebilirsiniz. WSD
içerisinde kullanım amaçlarına göre seri COM portu seçimi ve PLL kristal seçenekleri
ayarlanabilir hale getirilmiştir.
‘ WASP ’ ANALOG PERFORMANCE EVALUATION
Windows Analog Software Yazılım Programı (WASP)bütün MicroConverter
ürünlerinin analog performanslarını analiz etmek için genel bir uygulama yazılımıdır.
219
Selim Dilmaç
Bölüm 7
TEL: +90 216 6518000 FAX: +90 216 6518009
MICROCONVERTER® – WEB SITE
www.analog.com/microconverter
•
•
•
•
•
•
Datasheetler, Teknik notlar
Örnek kodlar
8051 Referans Materyalleri
Free Tools
Downloads/Upgrades
Yardımcı Sitelere Link
Makaleler & Basından
220
Selim Dilmaç
Bölüm 7
TEL: +90 216 6518000 FAX: +90 216 6518009
7.4. GELİŞMİŞ MICROCONVERTER LAR
(ADuC7xxx )
ÖZELLİKLER:
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
12 bit, 12 kanal ADC
4*12 bit DAC
45 MHz ARM7
62 KB Flash
8 KB SRAM
SPI, I2C, UART-LIN
10 ppm VREF
Gerilim Komparatörü
Programmable Logic
Array
PWM
Timer/RTC
YENİ ÖZELLİKLER:
•
•
•
•
•
•
•
•
•
ARM7 TDMI MCU Mimari yapısı
16/32 bit mimari yapısı
45 MHz işlem hızı
Debug için embedded JTAG
Uncommitted Comparators
Üç faz PWM
More flexible ADC I/PS Low Drift VREF
Programmable Logic Array
Boyutlar, performans, maliyet ve integrasyon
221
Selim Dilmaç
Bölüm 7
TEL: +90 216 6518000 FAX: +90 216 6518009
Şekil 7.55
ADuC702x BLOK DİYAGRAMI
Şekil 7.56
222
Selim Dilmaç
Bölüm 7
TEL: +90 216 6518000 FAX: +90 216 6518009
ADuC702x SEÇİM TABLOSU
Tablo 7.8
223
Selim Dilmaç
Bölüm 7

MicroConverter

Transkript

Benzer belgeler

Prof. Dr. Bilge Günsel Arş. Gör. Korhan Tanç 23 Kasım