В настоящее время существуют несколько подсемейств Р1С-микро-контроллеров, каждое из которых включает множество различных типов. В данной книге рассматривак)тся два подсемейства, их состав и основные характеристики даны в табл. 1.1. Наиболее известно младшее подсемейство 16С5Х, включающее архитектурно самые простые модели РХС-микроконтроллеров, которые используются в недорогих приборах, где они с успехом заменяют множество микросхем средней степени интеграции.

В состав данного подсемейства входят микроконтроллеры пяти типов, имеющие варианты по тактовой частоте и типу программного запоминающего устройства. Все микросхемы 16С5Х имеют одну и ту же внутреннюю архитектуру, но отличаются объемом оперативной и программной памяти (ОЗУп ПЗУ) и количеством портов ввода/вывода.

Второе подсемейство, занимающее верхнюю часть табл. 1.1, квалифицируется фирмой Microchip как среднее. В настоящее время в него входят четыре типа микросхем, но подсемейство развивается, и сейчас готовятся к выпуску новые типы.

По архитектурным концепциям и системе команд данное подсемейство очень близко к подсемейству 16С5Х, но располагает более широкими внутренними аппаратными ресурсами. Микроконтроллеры данного подсемейства имеют, в частности, несколько последовательных интерфейсов, а также содержат многоканальные аналого-цифровые преобразователи.

Оба подсемейства имеют примерно одинаковую область применения. Однако каждое приложение, описанное в данной книге, ориентировано только на одно из подсемейств. Так, программная реализация последовательного асинхронного интерфейса более актуальна для подсемейства PIC 16С5Х, которое не располагает данным аппаратурным ресурсом, и совершенно не нужна, например, для PIC 16С74, имеющего встроенный высокоскоростной последовательный интерфейс.

ОБЩИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

рЮмикроконтроллеры подсемейства 16СХХ имеют сходные схемы подключения к питанию, тактирования и сброса.

Питание Р1С-микроконтроллеров

у всех PIC-микроконтроллеров есть два вывода питания Vg и V,:

4 - общий ( минус питания); 4 - плюс питания.

Для микроконтроллеров 16С5Х величина напряжения питания может составлять от +3 до +6,25 В. Для PIC 16СХХ диапазон питающих напряжений не так широк: от +4 до +6 В.

Питание РХС-микроконтроллеров любых типов, тактируемьгх от встроенного высокочастотного генератора (вариант HS), осуществляется напряжением от +4,5 до +5,5 В. В sleep-режиме внутреннее ОЗУ сохраняет свое содержимое при напряжении питания 1,5 В.

Чтобы устранить высокочастотные пульсации по питанию, применяют многослойный керамический конденсатор емкостью не менее 0,1 мкФ, который монтируется как можно ближе к корпусу микросхемы.

Если напряжение питания находится в пределах норм, установленных для ИС ТТЛ (от 4,75 до 5,25 В), то и уровни на входах/выходах PIC-микроконтроллеров будут соответствовать уровням ТТЛ.

Тактирование РК-микроконтроллеров

У всех микросхем подсемейства PIC 16СХХ имеются два вывода, предназначенные для тактирования их работы: OSC1 (CLKIN) и OSC2 (CLKOUT). Для тактирования могут использоваться генераторы нескольких типов.

В версиях микросхем PIC 16СХХ с ультрафиолетовым и электрическим стиранием тип тактового генератора задается программированием соответствующих битов конфигурационного слова (особого регистра, доступного только во время программирования микросхемы). Для одной и той же микросхемы может быть задан или кварцевый, или RC-генератор.

Что касается однократно программируемых (OTP - One-Time-Programmable) версий микросхем, то для них тип тактового генератора выбирается при заказе или покупке. В маркировке Р1С-мик-роконтроллеров 16СХХ версий OTP тип генератора указывается

в суффиксе. В зависимости от типа тактового генератора выделяют следующие версии PIC16СХХ:

♦ XT - с вн}тренним генератором на стандартном кварцевом резонаторе (согласно терминологии фирмы Microchip). Эта версия работает до максимальной частоты 4 МГц;

♦ HS - высокоскоростная версия (High Speed), которая также тактируется внутренним генератором с кварцевым резонатором, но способна работать на частотах до 20 МГц;

♦ RC - тактируется внутренним RC-генератором и способна работать на частотах до 4 МГц, но с меньшей стабильностью по частоте, чем версии с кварцевыми генераторами;

♦ LP - версия с малым потреблением (Low Power), тактирующаяся низкочастотным кварцевым генератором. У этой версии максимальная рабочая частота не превышает 200 кГц.

Для стабилизации частоты наряду с кварцевыми резонаторами возможно использование керамических резонаторов.

Существуют три схемы тактирования PIC-микроконтроллеров (рис.Ы).

Для версий с кварцевым или керамическим резонатором используют схему, изображенную на рис. L1 а. Значение конденсаторов С1 и С2 выбирается в зависимости от типа резонатора (кварцевый или керамический) и частоты (табл. 1.2). Для версии XT резистор R1 не нужен, однако иногда он требуется для микроконтроллеров версии HS. Только точное знание характеристик кварцевого резонатора позволяет определить, есть ли ли необходимость в резисторе Ri и каким должно быть его значение.

Схема на рис 1.16 представляет реализацию RC-генератора.

Таблица Г2

б) Vad

±:С1 ±. 02

-CZb

0SC1

0SC2

g\ Внешний генератор

0SC1 0SC2

0SC1 0SC2

Fosc/4

Рис. L1

Номиналы компонентов для схем тактовых генераторов

Схемы тактовых генераторов для PICI6CXX

* Для V > 4,5 В, С1 = С2 = 30 пФ

В этом случае для собственно генерации используется вывод 0SC1. Вывод OSC2 является выходом внутренней рабочей частоты микроконтроллера (частоты командных циклов), которая в четыре раза меньше, чем частота генератора.

Стабильность RC-генератора не столь высока, как у кварцевого. Чтобы на нее не оказывали сильного влияния внешние факторы и внутренние характеристики самой микросхемы, фирма Microchip рекомендует применять резистор R с сопротивлением от 5 до 100 кОм и конденсатор емкостью не менее 20 пФ.

И наконец, схема на рис. 1. 1в показывает способ тактирования PIC 16СХХ внешним генератором. Очевидно, что формируемые внешним генератором уровни должны соответствовать напряжению питания микроконтроллера.

Схемы сброса

Все микроконтроллеры, в том числе и микроконтроллеры подсемейства 16СХХ, имеют вывод сброса, называемый в данном случае MCLRypiC -микроконтроллеров предусмотрена внутренняя схема автоматического сброса при включении напряжения, она устойчиво работает, если скорость роста напряжения питания достаточно высока (обычно выше 0,05 В/мсек). Если напряжение питания при Включении растет медленно, требуется внешняя схема сброса (так Называемый ручной сброс), один из вариантов которой представлен Нарис.1.2а.