16- и 32-разрядные микроконтроллеры фирмы MOTOROLAМ.Куприянов, М.Бычков
По мере усложнения функций, выполняемых встраиваемым контроллером, и соответствующего
роста требований, предъявляемых к производительности МК, а также в связи с увеличением разрядности АЦП
и объемов обрабатываемых данных перед многими разработчиками остро встал вопрос о переходе на МК с более
высокой разрядностью, поскольку дальнейшее развитие архитектуры и повышение тактовой частоты 8-разрядных
МК имеет очевидный предел и часто не дает требуемого эффекта.
Первой и основной причиной, привлекающей пользователей к 16- и 32-разрядным МК, является их высокая
производительность. Помимо увеличенной разрядности производительность определяется тактовой частотой.
Фирма Motorola перекрывает своими изделиями практически весь диапазон тактовых частот. Например,
16-разрядные МК поддерживают диапазон 020,97 Мгц; 32-разрядные архитектуры на основе CISC-ядер 040 МГц.
Учитывая, что Motorola уже выпускает процессоры (впоследствии становящиеся ядрами МК) с частотами до 350
МГц и разрабатывает процессоры с частотой до 1 ГГц, можно быть уверенным в возможности дальнейшего наращивания
производительности при использовании МК этой фирмы.
Дополнительное повышение производительности осуществляется за счет введения в структуру МК сопроцессоров
разной функциональной ориентации: обмена данными; вычисления математических операций, ввода-вывода, цифровой
обработки сигналов и др. Эти интеллектуальные, содержащие собственное микроядро, встроенные подсистемы позволяют
"разгрузить" центральный процессор, берут на себя выполнение специфических функций и определяют ориентацию МК
на конкретную область использования. В развитие этой идеологии Motorola строит свои МК на базе стандартных
модулей, из набора которых быстро и с минимальными затратами создается новый МК.
Семейства 16- и 32-разрядных МК Motorola используют стандартную внутримодульную шину (IMB), основное преимущество
которой заключается в том, что в МК с различным процессорным ядром могут использовать одни и те же периферийные
модули. Это не только обеспечивает лучшее использование модулей, которые известны производителям и протестированы
в тысячах приложений, но и позволяет, например, программы, написанные на C для 16-разрядного МК и затрагивающие
периферийные устройства, просто перекомпилировать и выполнять без изменений на 32-разрядном МК.
Рассматривать конкретные МК и их семейства целесообразно после краткого представления их основных
составных частей (модулей).
Краткий обзор встроенных модулей
Процессорные ядра. Базовым модулем МК является процессорное ядро, которое и отличает одно семейство
МК от другого. Для семейств 16-разрядных МК НС12 и НС16 используются ядра CPU12 и CPU16.
CPU12 имеет 16-разрядные внутренние шины и может выполнять арифметические операции с данными шириной
до 20 битов для высокоскоростных математических вычислений. В отличие от других 16-разрядных процессоров,
CPU12 позволяет выполнять операции с нечетным байтом, включая много однобайтовых инструкций. CPU12 предлагает
расширенный набор вариантов индексной адресации, включая использование в качестве индексных регистров
указателя стека и программного счетчика, автоматический пре- и постинкремент и декремент. Система расширенной
адресации позволяет адресовать до 4 Мбайт памяти программ и 1 Мбайт памяти данных.
CPU16 спроектировано с богатым набором команд и методов адресации, а также вводом/выводом, включенным в
адресное пространство, что делает это ядро очень простым для программирования. Набор команд поддерживает
высокоуровневые языки и оптимизирующую компиляцию. CPU16 является совместимым по исходному коду с ранее
разработанными 8-битовыми микроконтроллерами М68НС11, но работает примерно в 8 раз быстрее. Важным элементом
CPU16 является блок умножения с аккумуляцией (МАС), что позволяет эффективно использовать этот процессор для
цифровой обработки сигнала.
Для семейства 32-разрядных МК и (ИП) М68300 используются ядра 68000, 68ЕС000, CPU32, CPU32+, CPU030. Новые
семейства встроенных ИП и МК МРС500 и МРС800 основаны на 32-разрядном ядре PowerPC с RISC-архитектурой. Новое
семейство интегрированных 32-разрядных RISC-процессоров ColdFire, имеющие переменную длину инструкций и многие
черты семейства М68К, призваны обеспечить новый уровень соотношения производительность/цена для массовых рынков.
CPU32. Архитектурный облик CPU32 определил процессор 68000. Дополнительно использовались возможности
микропроцессоров 68010, 68020; введены также дополнительные функции, ориентирующие архитектуру на встроенные
приложения. CPU32 содержит 32-разрядные регистры адреса и данных и линейно адресует 16 Мбайт памяти с динамическим
изменением разрядности шины (8 или 16). CPU32 обеспечивает быструю реакцию на прерывание и поддерживает режимы
пониженного потребления.
Развитием модуля CPU32 являются CPU32+ и CPU030. CPU32+ является полностью 32-битной версией CPU32 (разрядность
внешней шины данных также равна 32) с повышенной производительностью (8,3 MIPS на частоте 25 Мгц). СPU030
объединяет в себе CPU32+, конфигурируемый кэш команд и блок управления памятью.
RISC. Процессорные модули, основанные на RISC-архитектурах, включают в себя PowerPC и ColdFire и
обеспечивают наивысшие показатели производительности. Версия процессора PowerPC, адаптированная к встроенным
приложениям, обеспечивает выполнение команд за один такт, содержит четыре независимых операционных блока,
включая блок плавающей арифметики, и два набора из 32 регистров данных, а также 4 Кбайта кэш-памяти команд.
Ядро ColdFire с масштабируемой архитектурой имеет переменную длину команд, что позволяет получать более
компактный код и тем самым снизить стоимость внешней памяти. Режимы пониженного потребления этого процессора
специально проработаны для портативных приложений.
Коммуникационные модули
CPM. Скоростной коммуникационный сопроцессор CPM с RISC-ядром осуществляет автоматическое управляющего
обменом данными по нескольким независимым каналам, поддерживает практически все распространенные
протоколы обмена (HDLC/SDLC, Ethernet, UART, Transparent, Signaling System #7, Profibus, ATM, и другие)
и позволяет гибко и эффективно распределять и обрабатывать последовательные потоки данных с временным
разделением каналов (например, 2 Мбит ИКМ или ISDN PRI). Среди многочисленных применений МК с CPM можно
выделить цифровые телефонные станции, абонентское и групповое оборудование ISDN, базовые станции сотовой
связи, модемы, терминалы, мосты, маршрутизаторы и многие другие устройства.
QSM. Буферизованный модуль последовательной связи QSM содержит последовательный периферийный синхронный
интерфейс (SPI) с буферным ОЗУ очереди и последовательный коммуникационный интерфейс (SCI), обеспечивающий
стандартный асинхронный формат со скоростью передачи до 524 Кбод.
MCCI. Многоканальный коммуникационный интерфейс (MCCI) содержит три последовательных интерфейса:
последовательный периферийный интерфейс (SPI) и два последовательных коммуникационных интерфейса (SCI).
DUART. Двойной универсальный синхронно-асинхронный приемопередатчик (DUART), хорошо известный
разработчикам, обеспечивает два канала RS-232 с поддержкой сигналов RTS и CTS; двойное буферирование
на передачу и четырехкратное буферирование на прием при скорости обмена до 76,8 Кбод.
TouCAN. Модуль TouCANд реализует контроллерный сетевой протокол
(CAN интерфейс), синхронный
коммуникационный протокол, используемый в автомобильных системах и системах промышленного управления
со скоростью обмена до 1 Мбит/сек.
Таймерные модули
TPU. Таймерный сопроцессор TPU ориентирован на решение задач скоростного управления и
позволяет резко сократить участие процессора при обработке быстрых процессов в реальном времени.
TPU содержит 16 независимых многофункциональных каналов; две временные базы; планировщик событий,
осуществляющий взаимодействие между каналами; двухпортовое ОЗУ с возможностью загрузки микрокода TPU;
ПЗУ микрокода с встроенными наиболее распространенными функциями. Наличие в TPU 16-ти независимых каналов,
каждый из которых выполняет любую из двух десятков стандартных функ-ций (типа ШИМа, входного захвата,
измерения частоты, и т.д.) плюс дополнительные функции пользователя, и при этом возможность организации
взаимосвязи между каналами в реальном времени без участия процессора.
GPT. Таймер общего назначения (GPT) является простым и гибким 11-канальным таймером. GPT
содержит счетчики с предделителями, каналы входной фиксации, выходного сравнения, ШИМ и счетчика событий.
CTM. Конфигурируемый таймерный модуль (СТМ) легко видоизменяется для различных типов приложений.
СТМ содержит: счетчики с предделителями, двунаправленные универсальные каналы (входная фиксация,
выходное сравнение, ШИМ, или сдвоенный канал);
Модули системной интеграции
SIM. Системный интеграционный модуль SIM обеспечивает интерфейс внешней шины и защиту
от системных ошибок и включает в себя: программируемые выборки кристалла; управление внешней шиной
с динамическим изменением разрядности данных; сторожевой таймер; таймер периодических прерываний;
выводы IRQ; систему защиты от ошибок на шине.
SCIM. Имея характеристики, аналогичные SIM, за исключением отмеченных ниже, SCIM обеспечивает
работу как в однокристальном режиме (когда программа выполняется во встроенной памяти, при этом все
линии портов доступны для ввода/вывода), так и в расширенном режиме (работа из внешней памяти).
Расширенная версия однокристального модуля интеграции SCIM2 используется в некоторых моделях М68НС16
и М68300 и отличается возможностью выбора источника тактового сигнала.
Модули памяти
Flash. Модуль энергонезависимой памяти FLASH EEPROM может иметь объем до 64 КБайт
(в некоторых моделях имеется два таких модуля), поддерживает операции с байтами, словами и
двойными словами и имеет высокую скорость доступа (2 такта).
ROM. Модуль ПЗУ (ROM) выпускается в виде масочного ПЗУ для крупносерийных заказчиков, и может
иметь объем до 96 КБайт.
RAM. Модуль статического ОЗУ (RAM) имеет режим сохранения данных (Standby Mode) с отдельным питанием
и микропотреблением. Модуль ОЗУ поддерживает операции с байтами, словами и двойными словами, и может
иметь объем 1, 1,5, 2, 3,5 и 4 КБайта.
TPURAM. Модуль ОЗУ с эмуляцией TPU (TPURAM) позволяет загружать в него микрокод для выполнения
TPU и может иметь объем до 4 КБайт. Этот объем позволяет хранить полный набор стандартных функций
плюс достаточно сложные функции пользователя.
Аналоговые модули
ADC. Аналого-цифровой преобразователь (ADC) содержит восемь 10/8-разрядных каналов с
программируемыми временами выборки/хранения, а также имеет несколько автоматических режимов
преобразования, 8 регистров результата и 3 формата представления данных.
QADC. АЦП с очередью преобразований (QADC) автоматически производит преобразование по 16 внутренним
каналам (до 44 с внешним мультиплексором), используя две независимые очереди и 32 регистра результата.
В остальном QADC аналогичен модулю ADC.
Семейство HС12
Новое 16-разрядное семейство НС12 является очередным шагом в развитии МК Motorola
в направлении повышения производительности и снижения потребления. Целевыми рынками МК данного
семейства являются разнообразные портативные устройства, особенно средства беспроводной связи,
автомобильная электроника, устройства промышленного управления.
Первыми представителями семейства НС12 стали МС68НС812А4 и МС68НС916В32, серийный выпуск которых
начался в конце 1997 года.
МС68НС812А4 содержит CPU12 с внутренней тактовой частотой 8 МГц; 4К ПЗУ EEPROM с побайтовым стиранием;
1К ОЗУ; 8-разрядный 8-канальный АЦП; 8-канальный 16-разрядный универсальный таймер; два асинхронных и
один синхронный последовательный интерфейс; прерывания реального времени и сторожевой таймер; 7
программируемых выборок с поддержкой расширенной адресации (до 4М памяти программ и 1М памяти данных).
МС68НС912В32, разработанный для автомобильных и индустриальных приложений, 32К ПЗУ Flash EEPROM; 768
байт ОЗУ; 8-разрядный 8-канальный АЦП; 8-канальный 16-разрядный универсальный таймер; 8-разрядный
4-канальный ШИМ, оптимизированный для управления двигателями; асинхронный и синхронный последовательный
интерфейс, а также автомобильный контроллер обмена BDLC (J1850); прерывания реального времени
и сторожевой таймер.
Семейство НС16
Эффективному использованию МК НС16 способствуют поддержка функций DSP, высокая
производительность истинно 16-битного CPU16 с частотой до 25 МГц и мощная периферия. Ниже в табл. 1
приведены краткие характеристики основных представителей семейства НС16.
Таблица 1
| 68HC916X1 | 68HC16Y1 | 68HC916Y1 | 68HC16Z1 | 68HCZ2 | 68HC16Z3 | 68HC16S2 | 68HC16V1 | |
| Масочное ПЗУ | 0 | 48K | 0 | 0 | 8K | 8K | 0 | |
| ОЗУ | 2K | 2K | 4K | 1K | 2K | 4K | 2K | 0 |
| Flash EEPROM | 50K | 0 | 48K | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| Таймер | 3-4 IC,4-5 OC,2PWM, PIT,WDOG |
16-канальн. TPU, 3-4 IC, 4-5 OC, 2 PWM,PIT, WDOG |
16-канальн. TPU, 3-4 IC, 4-5 OC, 2 PWM,PIT, WDOG |
3-4 IC, 4-5 OC, 2 PWM, PIT, WDOG |
3-4 IC, 4-5 OC, 2 PWM, PIT, WDOG |
3-4 IC, 4-5 OC, 2PWM, PIT, WDOG |
PIT, WDOG | 3-4 IC, 4-5 OC, 2 PWM PIT, WDOG |
| Послед.порт | SPI, 2 SCI | SPI, 2 SCI | SPI, 2 SCI | QSPI, SCI | QSPI, SCI | QSPI, SCI | Нет | QSPI, SCI |
| АЦП | 8/10 бит | 8/10 бит | 8/10 бит | 8/10 бит | 8/10 бит | 8/10 бит | нет | нет |
| Линии вв./выв. |
95 | 95 | 95 | 46 | 46 | 46 | 23 | 62 |
| Fтакт., МГц |
0-16,78 | 0-16,78 | 0-16,78 | 0-25,17 | 0-25,17 | 0-20...7 | 0-20,97 | 0-20,97 |
| Темпер. диапазон* |
C, V, M | C, V, M | C, V, M | C, V, M | C, V, M | C, V, M | C, V | C |
| Модули | CPU16, SCIM, MCCI, GPT, ADC, SRAM, FLASH |
CPU16, SCIM, MCCI, TPU, GPT, ADC, SRAM, TPURAM |
CPU16, SCIM, MCCI, TPU, GPT, ADC, SRAM, TPURAM |
CPU16, SCIM, QSM, GPT, ADC, SRAM |
CPU16, SCIM, QSM, GPT, ADC, SRAM, MRM |
CPU16, SCIM, QSM, GPT, ADC, SRAM, MRM |
- | - |
| Доп. свойства | 9 прог.CS/, синте- затор такт.част. с ФАПЧ |
9 прог.CS/, синте- затор такт.част. с ФАПЧ |
9 прог.CS/, синте- затор такт.част. с ФАПЧ |
12 прог.CS/, синте- затор такт.част. с ФАПЧ |
12 прог.CS/, синте- затор такт.част. с ФАПЧ |
12 прог.CS/, синте- затор такт.част. c ФАПЧ |
12 прог.CS/, синте- затор такт.част. с ФАПЧ |
12 прог.CS/, синте- затор такт.част с ФАПЧ |
| Тип корпуса |
120FH | 160FT | 160FT | 132FC | 132FV | 132FC | 100PU | 100PU |
Примечание:* Температурный диапазон: C = (-40 до 85°C),
V = (-40 до 105°C),
M = (-40 до 125°C)
Семейство 68300
МК семейства 68300 являются, пожалуй, наиболее известными и распространенными
из высокопроизводительных МК фирмы Motorola. Более пяти миллионов МК и МП 68000 отгружаются ежемесячно.
При рассмотрении МК семейства 68300, в нем можно выделить три основные группы, принципиально
отличающиеся по функциональному назначению:
- коммуникационные МК. В эту группу можно отнести все МК, содержащие коммуникационный сопроцессор: МС68302 и МС68360 в различных модификациях, МС68356. Контроллер МС68356 характеризуется высочайшей степенью интеграции и является первым устройством, объединяющим на одном кристалле CISC-процессор общего назначения (статический вариант 68000), коммуникационный RISC-процессор и статический 24-разрядный процессор цифровой обработки сигналов (DSP56002), а также контроллер PCMCIA и UART 16550. Еще несколько МК из ком-муникационной группы принадлежат к семейству МРС800 с RISC-ядром.
- МК общего назначения. Эти МК, иногда называемые интегрированными процессорами, содержат, помимо центрального процессора, только наиболее распространенную универсальную периферию: модуль системной интеграции, контроллер ПДП, последовательный интерфейс, часы реального времени, и т.д. МС68306 является наиболее простым МК этой группы и содержит процессорное ядро 68ЕС000 (производительность 2,4 MIPS на частоте 16 МГц), необходимые функции системной интеграции (включая конт-роллер динамической памяти и 16 линий ввода/вывода общего назначения), а также двухканальный асинхронный последовательный интерфейс и 16-разрядный таймер. ИП МС68307 содержит дополнительно синхронный последовательный интерфейс M-bus, совместимый с I2C, и служащий для подключения EEPROM с последовательным доступом, ЖКИ дисплеев и другой периферии с последовательным обменом. Кроме того, этот ИП имеет расширенный 2-канальный таймер и дополнительную внешнюю шину, совместимую с 8051. МС68349 (Dragon ITM) является наиболее мощным интегрированным процессором семейства 68300. Процессорное ядро CPU030 с производительностью 10 MIPS содержит конфигурируемую статическую память, которая может также быть частично использована как кэш команд. Два канала ПДП позволяют осуществлять перемещение данных со скоростью до 50 Мбайт/с. Модуль системной интеграции SIM49, имеющий 32-разрядные шины адреса и данных, поддерживает динамическое изменение разрядности шины данных и циклов шины. Кроме того, SIM49 содержит синтезатор тактовой частоты с ФАПЧ, сторожевой и периодический таймеры, программируемые выборки внешних устройств и памяти с программируемыми циклами ожидания, двунаправленный 8-разрядный порт и тестовый интерфейс JTAG. Версия MC68349V имеет напряжение питания 3,3 В.
- МК для промышленного управления. МК этой группы содержат набор встроенных средств, оптимизированный для построения систем управления разнообразными промышленными объектами, требующими обработки быстротекущих процессов и интенсивных вычислений.
МС68331 является единственным МК этой группы, не содержащим таймерного сопроцессора. Этот МК ориентирован
на приложения, в которых требуются простые конфигурации и умеренные требования к быстродействию при
невысокой цене. 68331 содержит CPU32, SIM, таймер общего назначения и модуль последовательного доступа QSM.
МС68332 был разработан совместно с General Motors и изначально предназначался для высокоточного управления
автомобильным двигателем, а также мощных электродвигателей различного типа. Архитектура этого МК оказалась
настолько удачной, что область его применения существенно расширилась (сейчас МС68332 применяется, например,
в сотовых абонентских аппаратах GSM) и возникло целое семейство модификаций базовой модели, кратко
рассмотренное ниже. Полезным следствием популярности МС68332 является доступность программных отладочных
средств, примеров применения, множество телеконференций, специализированные серверы независимых организаций,
а также поддержка этого контроллера российскими техническими центрами Motorola.
МС68F333 является первым микроконтроллером семейства 68300, содержащим энергонезависимую память Flash EEPROM
(48+16 КБайт). Кроме того, дополнительно к возможностям 68332 этот МК содержит 10-разрядный 8-канальный АЦП,
4 КБайта ОЗУ и однокристальный модуль системной интеграции SCIM, позволяющий использовать до 80 линий для
ввода/вывода при выполнении программы из встроенной памяти.
МС68334 является упрощенной версией МС68F333, не содержащей Flash-памяти и модуля связи, а также имеющий
уменьшенный объем ОЗУ (1 КБайт).
МС68336 имеет еще более мощную таймерную подсистему, представленную, помимо ТPU, конфигурируемым таймером
СТМ4, который содержит 4 универсальных двунаправленных канала, 4 канала ШИМ и 2 временные базы. АЦП с
очередью преобразований QADC имеет несколько режимов автоматиче-ского преобразования по 16 каналам с записью
результата в буферное ОЗУ. Объем ОЗУ увеличен до 7,5 КБайт (3,5 К ОЗУ с поддержкой кода TPU и 4 К ОЗУ данных).
МС68376 является расширением МС68336, в котором дополнительно содержится масочное ПЗУ и модуль сетевого
контроллера (TouCAN≥), поддерживающего протокол CAN 2.0B. Этот МК предназначен в первую очередь для
массовых автомобильных приложений (управление двигателем, активная подвеска).
Основной причиной успеха представителей семейства 683хх в сфере промышленного управления стал оптимальный
набор встроенных функций и, в особенности, наличие мощного таймерного сопроцессора TPU.
Таймерный сопроцессор
Таймерный сопроцессор (TPU, Time Processor Unit) является интеллектуальной полуавтономной
подсистемой, предназначенной для восприятия и генерации высокоскоростных сигналов в реальном масштабе
времени без участия центрального процессора. TPU, в отличие от обычного таймера, позволяет устанавливать
и отрабатывать любые взаимосвязи между каналами с помощью собственного микроядра, не отвлекая
центральный процессор. При этом для использования даже сложных таймерных функций не требуется знание
микрокода TPU, поскольку библиотека основных функций TPU находится в масочном ПЗУ МК. Список функций,
каждую из которых можно получить на любом из 16-ти независимых каналов, приведен ниже в табл. 2, 3
(существует два типа масок, называемых "А" и "G", поэтому при заказе МК необходимо указывать тип
маски, которая больше подходит для данного приложения).
Каждый из 16-ти независимых двунаправленных каналов содержит регистр входной фиксации, регистр
выходного сравнения и логику защелок. Выбор и установка параметров любой функции осуществляется
записью в соответствующие регистры управления, расположенные в ОЗУ параметров. Через ОЗУ параметров
осуществляется также обмен параметрами между TPU и CPU. Две независимые временные базы с возможностью
внешнего тактирования дополнительно повышают гибкость использования TPU. Микроядро выполняет обработку
запросов на обслуживание, поступающих от каналов через приоритетный планировщик. Микроядро выполняет
алгоритмы обслуживания каналов в соответствии с микрокодом либо из масочного ПЗУ (функции, приведенные
в табл. 2, 3), либо из модуля ОЗУ с эмуляцией TPU (здесь могут быть выполнены любые алгоритмы
пользователя). При необходимости написать собственный микрокод для TPU пользователь может воспользоваться
ассемблером TPUASM, свободно доступном через Internet (раздел FTP файл-сервера, посвященный TPU).
Здесь же находятся исходные тексты всех библиотечных функций, а также исходные тексты программ,
описанных в статьях о примерах применений.
Таблица 2. Функции TPU (маска "А")
| Код | Название | Описание |
| PPWA | Period/Pulse-Width Accumulator | Измеряет длительность импельсов (периодов) с накоплением в 16-или 24-разрядный регистр. Накопление производится за программируемое количество периодов (1...255) без прерывания ЦП. По завершении функции может устанавливаться связь с другим каналом либо формироваться прерывание |
| OC | Output Compare | Формирование фронта в момент равенства содержимого регистра выходного сравнения и счетчика. Полярность импульса, периодичность, а также связь с другими каналами программруется |
| SM | Stepper Motor | Функция управления шаговым двигателем поддерживает линейное ускорение и замедление с программируемой скоростью (до 14 шагов). Фуенкция может задействовать до 8 каналов |
| PSP | Position-Synchronized Pilse Generator | Формируется импульс программируемой длительности в опрелеленный момент периода ("угол отпирания") |
| PMA/PMM | Period Measurement with Additional or Missing Transition detect | Измеряется период (в тактах опорного генератора), текущее измеренное значение доступно всем остальным каналам. Производится обнаружение периода с отклонением, превышающим заданную величину, при этом значение этого периода не считается действительным |
| ITC | Input Captire/Transition Counter | Фиксируется значение одного из счетчиков в регистре входной фиксации в момент перепада сигнала на входе канала или после определенного количества перепадов. После возникновения события может устанавливаться связь с другими каналами |
| PWM | Pulse-Wigth Modulation | Формируется ШИМ-сигнал с заполнением от 0 до 100% (с учетом разрешения TPU) |
| DIO | Discrete Input/Outpit | Линии каждого из 15 каналов используются для простого ввода/вывода |
| SPWM | Synchronized PWM | Формируется ШИМ-сигнал с возможностью изменения длительности периода и времени "включенного состояния". Три возможных режима работы позволяют создавать сложные временные взаимоотношения между каналами |
| QDEC | Quadrature Decode | Функция задействует два канала и позволяет определить направление вращения и текущее положение. Ориентирована для использования с двигателями, использующими щелевой датчик (шифратор) |
Таблица 3. Функции TPU (маска "G")
| Код | Название | Описание |
| PTA | Programmable Time Accumulator | Функция накапливает в 32-рязрядном регистре время нахождения сигнала в высоком или низком состоянии, а также периода входного сигнала, за программируемое число периодов (1...255) |
| QOM | Queued Output Match | Формирует однократные, повторяющиеся заданное количество раз или непрерывные цепочки импульсов на основании таблицы в ОЗУ параметров. Функция может запускаться событием на другом канале и позволяет формировать сложные временные зависимости |
| TSM | Table Stepper Motor | Осуществляет управление ускорением и замедлением шагового двигателя с программируемым числом шаговых соотношений (до 58). Функция использует таблицу в ОЗУ параметров (не алгоритм), что позволяет пользователю полностью определять характер управления |
| FQM | Frequency Measurement | Служит для измерения частоты сигнала методом подсчета внешних импульсов за программируемый промежуток времени. Метод служит для измерения высокочастотного сигнала, для низких частот рекомендуется использовать РТА |
| UART | Asynchronous Receiver/Transmitter | Обеспечивает последовательный асинхронный обмен информацией и задействует один или два канала. Длина слова программируется от 1 до 14 бит. Поддерживается формирование и обнаружение бита четности. Максимальная скорость обмена составляет 100 Кбод. При скорости 9600 бод TPU может функционировать как 8 последовательных интерфейсов UART |
| NITC | New Input Transition Counter | Любой из каналов TPU может фиксировать не только содержимое выбранного счетчика, но и содержимое выбранной ячейки ОЗУ параметров, по одиночному событию или после заданного числа событий на внешнем входе |
| COMM | Multiphase Motor Commutation | Функция генерирует сигналы фазовой коммутации для различных бесколлекторных электродвигателей, включая трехфазные постоянного тока. Коммутация основывается на состоянии (положении), декодированном функцией FQD, что позводляет обходиться без датчиков Холла |
| MCPWM | Multichannel PWM | Позволяет нерерывно генерировать ШИМ-сигнал с заполнением от 0 до 100% независимо от других действий TPU. Функция задействует два канала и требует один внешний логический элемент |
| HALLD | HALL Sensor Decode | Преобразует сигналы с датчиков Холла бесколлекторного двигателя, а также информацию о направлении вращения от ЦП, в число, необходимое для функции СОММ. Функция ориентирована на работу с двумя или тремя датчиками |
| FQD | Fast Quadrature Decode | Функция обеспечивает обратную связь по положению, необходимую для управления двигателемю При высокой скорости вращения один из каналов запрещается, что позволяет декодировать более быстрые сигналы |
Более подробно о работе с TPU можно прочитать в руководстве по TPU (TPURM/AD), а также в статьях,
посвященных подробному описанию функций TPU (TPUAN00 TPUAN15).
Более подробную информацию о МК и других электронных компонентах фирмы MOTOROLA можно найти на
российском сервере www.motco.ru.
Санкт-Петербургский Государственный Электротехнический университет
Тел. (812) 234-2503, факс (812) 234-2758
E-mail: leti@sovamsu.sovusa/com
Московский Энергетический Институт
Тел. (095) 273-0989, факс (095) 273-1348
E-mail: bmg@aep.mpei.ac.ru
| Ваш комментарий к статье | ||||
