69380

ТАКТУВАННЯ, РЕЖИМИ ЗНИЖЕНОГО ЕНЕРГОСПОЖИВАННЯ ТА СКИДАННЯ

Лекция

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Блок керування та синхронізації мікропроцесора Блок керування та синхронізації призначений для формування синхронізуючих і керуючих сигналів які забезпечують координацію спільної роботи блоків МКра у всіх допустимих режимах роботи.

Украинкский

2014-10-04

560.5 KB

0 чел.

РОЗДІЛ 4 СПЕЦІАЛЬНІ РЕЖИМИ РОБОТИ МІКРОКОНТРОЛЕРА

Тема 3.4 Тактування, режими зниженого енергоспоживання та скидання

ЛЕКЦІЯ 9 ТАКТУВАННЯ, РЕЖИМИ ЗНИЖЕНОГО ЕНЕРГОСПОЖИВАННЯ ТА СКИДАННЯ

 


  1.  тактування
  2.  Блок керування та синхронізації мікропроцесора

Блок керування та синхронізації призначений для формування синхронізуючих і керуючих сигналів, які забезпечують координацію спільної роботи блоків МК-ра у всіх допустимих режимах роботи.

До складу блока керування входять: пристрій формування часових інтервалів, логіка введення/виведення, регістр команд, дешифратор команд, логічна матриця, що програмується (ПЛМ) і логіка керування контролером.

Пристрій формування часових інтервалів призначений для формування та видачі внутрішніх синхросигналів станів, фаз і циклів. Кількість машинних циклів (англ. machine cycle) визначається тривалістю виконання команд. Практично всі команди МК-ра виконуються за один або два машинних цикли, крім команд множення MUL  АВ і ділення DIV  АВ, тривалість виконання яких складає чотири машинних цикли. Машинний цикл має фіксовану тривалість і містить шість станів (англ. states) S1-S6, кожен з який складається з двох часових інтервалів, визначених фазами (англ. phase) Р1 і Р2. Тривалість фази дорівнює періоду зовнішнього сигналу fBQ, який є первинним сигналом синхронізації МК-ра. Сигнал fBQ формується  внутрішнім тактовим генератором МК-ра (при підключенні до її виводів 18 (BQ2) та 19 (BQ1) кварцового резонатора чи LC-ланцюжка) або зовнішнім джерелом тактових сигналів.

Схема підключення кварцового резонатора до виводів BQ2 і BQ1 показана на рисунку 1. Дві ємності С1 і С2 призначені для підвищення стабільності роботи генератора тактових імпульсів.

Рисунок 1  Схема підключення кварцового резонатора

Рисунок 2 ілюструє формування машинних циклів в МК-рі. Всі машинні цикли однакові, складаються з 12 періодів сигналу fBQ, починаються фазою S1 P1 і закінчуються фазою S6 P2. Двічі за один машинний цикл формується сигнал дозволу фіксації адреси ALE (англ. Address Latch Enable), який видається на однойменний вивід. Якщо, наприклад, зовнішня частота fBQ = 12 МГц, то тривалість машинного циклу TМЦ = 1 мкс.

Рисунок 2  Діаграма формування машинних циклів МК-ра

  1.  Внутрішній тактовий генератор

МК-р містить внутрішній тактовий генератор (OSC) (рисунок 3), в якому BQ1 і BQ2 є відповідно входом і виходом підсилювача-інвертора, та який може бути включений у режим генератора при підключенні до виводів BQ1 і BQ2 резонатора або LC-ланцюжка (рисунок 4).

Рисунок 3  Внутрішній тактовий генератор

Рисунок 4  Підключення до виводів BQ1 і BQ2 резонатора і LC-ланцюжка


  1.  режим зниженого енергоспоживання
  2.  Загальні відомості

Мікроконтролери родини МК-51 окрім основного (номінального) режиму роботи можуть працювати у режимах зниженого енергоспоживання, які для деяких МК-в родини, наприклад, і8751Н, і80С31ВН, і80С51ВН фірми Intel, умовно звуться режимами холостого ходу та мікроспоживання.

Програмування режимів холостого ходу і зниженого енергоспоживання проводиться за допомогою регістра PCON.

Конструкція регістра керування енергоспоживанням (PCON) визначається технологією виготовлення МК-ра: n-МОН або KМОН.

Для варіанта виготовлення за технологією n-МОН (наприклад, і8751Н) регістр PCON має всього 1 біт, що керує швидкістю передачі послідовного порту SMOD.

Для варіанта виготовлення за технологією КМОН (наприклад, і80С51ВН) позначення розрядів регістра PCON наведено в таблиці 1, а призначення розрядів – у таблиці 2.

Для n-МОН і КМОН МК-в позначення і призначення розряду SMOD ідентичні.

Всі біти регістра PCON програмно доступні за записом («лог. 0» і «лог. 1») і зчитуванням.

Функції біта SMOD докладно розглянуті при описі роботи послідовного порту.

Таблиця 1  Позначення розрядів регістра PCON

Біти

7

6

5

4

3

2

1

0

Позначення

SMOD

GF1

GF0

PD

IDL

Таблиця 2  Призначення розрядів регістра PCON

Біти

Найменування

Призначення бітів

Примітка

7

SMOD

Біт подвоєння швидкості передачі: при встановленні у стан «лог. 1» - швидкість передачі подвоюється

При роботі послідовного порту

6

Резервний

5

Резервний

4

Резервний

3

GF1

Прапорець загального призначення

2

GF0

Прапорець загального призначення

1

PD

Біт включення режиму мікроспоживання: при встановленні у стан «лог. 1» – режим мікроспоживання

Якщо в PD і IDL одночасно записаний сигнал «лог. 1» – перевагу має PD

0

IDL

Біт холостого ходу: при встановленні у стан «лог. 1» – режим холостого ходу

Біти PCON із номерами 4-6 зарезервовані для розширення родини МК-51. При зчитуванні значення цих розрядів не визначено. Програміст не повинен записувати сигнал «лог. 1» у ці біти, тому що вони можуть використовуватися в майбутніх розробках МК-ра родини МК-51 для задання нових функцій. У цьому випадку пасивне значення бітів 4-6 буде «лог. 0», а активне – «лог. 1».

Біти GF1 і GF0 користувач може задіяти за своїм розсудом.

У МК-рах родини МК-51, виконаних за КМОН технологією, є два режими зменшеного енергоспоживання: режим холостого ходу і режим мікроспоживання. Джерелом живлення в цих режимах є вивід UCC. Струм споживання від UCC у нормальному режимі складає 18 мА, у режимі холостого ходу – 4,2 мА, а в режимі зниженого споживання – 50 мкА.

  1.  Режим холостого ходу

Інструкція, яка встановлює PCON.0 = 1, є останньою інструкцією перед переходом у режим холостого ходу. У цьому режимі блокуються функціональні вузли центрального процесора, що і приводить до зменшення енергоспоживання. При цьому зберігаються стани покажчика стека, програмного лічильника, PSW, акумулятора і всіх інших регістрів, включаючи регістри портів, а також внутрішнього СОЗП даних.

Для закінчення режиму холостого ходу є два варіанти. Активізація будь-якого дозволеного переривання автоматично призведе до встановлення PCON.0 = 0 (закінчення режиму холостого ходу). Після виконання команди RETI (вихід із підпрограми обслуговування переривання) буде виконана команда, яка є наступною за командою, що перевела МК-р у режим холостого ходу.

Біти GF0 і GF1 зручно використовувати для індикації режиму, у якому була викликана програма опрацювання переривання (відбулося це при нормальній роботі МК-ра чи в режимі холостого ходу). Наприклад, команда, яка викликає режим холостого ходу, може також встановлювати один або декілька прапорців (GF0, GF1 або яких-небудь інших). Програма обробки переривання, виконуючи перевірку цих прапорців, може визначити передісторію свого виклику.

Іншим варіантом закінчення режиму холостого ходу є апаратне скидання по входу RST тривалістю не менше двох машинних циклів.

Активний сигнал скидання на виводі RST асинхронно скидає біт IDL (PCON.0). Оскільки тактовий генератор працює, МК-р відразу після скидання IDL починає виконувати програму з команди, яка є наступною за командою, що викликала режим холостого ходу. Між скиданням біта IDL і моментом, коли включиться внутрішній алгоритм скидання, може пройти до двох машинних циклів виконання програми. Внутрішні апаратні засоби МК-ра блокують доступ до внутрішньої пам’яті даних протягом зазначеного часу, але не блокують доступ до портів. Якщо при цьому зміна інформації на портах небажана, то необхідно стежити, щоб за командою, яка встановлює біт IDL, не йшла безпосередньо команда, яка записує інформацію в порт або в зовнішню пам’ять даних.

  1.  Режим мікроспоживання

Інструкція, що встановлює PCON.1 = 1, є останньою виконаною командою перед переходом у режим мікроспоживання. У цьому режимі тактовий генератор виключається, припиняючи тим самим роботу усіх вузлів МК-ра (зберігається тільки вміст СОЗП). Єдиним виходом із цього стану є апаратне скидання RST.

У режимі мікроспоживання напруга UCC може бути зменшена до 2 В і повинна бути відновлена до номінальної величини перед виходом із цього режиму.

Сигнал RST необхідно утримувати в активному стані не менше 10 мс при fBQ = 1 МГЦ (час відновлення роботи тактового генератора).

При записаних IDL = 1 і PD = 1 перевагу має біт PD.

  1.  Режим зниженого споживання для мікроконтролерів n-МОН типу

Під час нормальної роботи внутрішній СОЗП живиться від джерела UCC. Проте для МК-в n-МОН типу родини МК-51 у випадку, якщо напруга на виводі RST перевищує UCC, вона стає джерелом живлення для СОЗП. Це реалізовано за допомогою двох внутрішніх діодів, із катодів яких береться живлення СОЗП, а аноди підключені відповідно до входу RST і до виводу живлення МК-ра: VPD (рисунок 5). Необхідно підкреслити, що в КМОН МК-х подібний режим відсутній.

Даний режим доцільно використовувати при немиттєвих відмовах блока основного електроживлення МК-ра. У цьому випадку можна забезпечити збереження вмісту РПД (СОЗП) за допомогою малопотужного (батарейного) аварійного джерела живлення UPD = 2 В, яке підключається до виводу RST/VPD. Для цього система контролю основного електроживлення при його зниженні формує сигнал зовнішнього переривання МК-ру, що викликає відповідну підпрограму, яка виконує такі дії:

  •  перезавантажує у РПД основні параметри перерваного перенесення;
  •  видає сигнал, який дозволяє підключення до виводу RST/VPD аварійного джерела живлення. Напруга UPD = 2 В як сигнал «СКИДАННЯ» на МК-р не діє, тому що мінімальне значення сигналу «RESET» дорівнює 2,5 В.

Ці процедури МК-р повинен встигнути виконати до того, як напруга основного джерела живлення впаде нижче робочої границі. Після відновлення номінального значення напруги в основному ланцюзі живлення джерело аварійного живлення відключається і виконується системне скидання.

Рисунок 5  Перехід на джерело резервного живлення в МК-х n-МОН типу


  1.  скидання мікроконтролера

Скидання МК-ра здійснюється шляхом подавання на вхід RST сигналу «лог. 1» на час, не менший двох машинних циклів (24 періодів кварцового резонатора) при працюючому внутрішньому тактовому генераторі.

При подачі сигналу скидання на вхід RST внутрішній алгоритм скидання МК-ра проводить такі дії:

  •  встановлює у стан «лог. 0» лічильник команд PC і всі регістри спеціальних функцій, крім регістрів-защіпок портів P0-P3, регістра-покажчика стека SP і регістра SBUF;
  •  регістр-покажчик стека набуває значення 07H;
  •  забороняє всі джерела переривань, роботу таймерів/лічильників і послідовного порту;
  •  вибирає БАНК 0 СОЗП, підготовлює порти P0-P3 для прийому даних;
  •  у регістрах спеціальних функцій PCON, IP і IE резервні біти набувають випадкових значень, а всі інші біти скидаються в нуль;
  •  у регістрах SBUF встановлюються випадкові значення;
  •  встановлює фіксатори-защіпки портів P0–P3 у стан «лог. 1» (налаштування портів на введення інформації).

Узагальнені дані щодо стану регістрів після скидання адреси зазначені в таблиці 3.

Сигнал скидання на вході RST не впливає на внутрішній СОЗП даних. Після вмикання живлення вміст комірок внутрішнього СОЗП даних набуває випадкових значень.

На рисунку 6 показана схема підключення МК-ра для реалізації автоматичного скидання при вмиканні живлення.

Таблиця 3  Стан регістрів після скидання

Регістр

Інформація

PC

0000H

АСС

00H

В

00H

PSW

00H

SP

07H

DPTR

0000H

Р0-РЗ

0FFH

IP

XXX00000B

IE

0XX00000B

TMOD

00H

TCON

00H

TH0

00H

TL0

00H

TH1

00H

TL1

00H

SCON

00H

SBUF

Невизначена

PCON

Для n-МОН МК-в автоматичне скидання при включенні живлення UCC може бути реалізовано підключенням входу RST до UCC через конденсатор ємністю 10 мкФ і до шини 0 В через резистор 8,2 кОм. Для КМОН МК-в цей резистор не потрібний, проте, його наявність не принесе шкоди (КМОН МК-ри містять внутрішній резистор, включений між RST і виводом 0 В). Якщо використовується тільки внутрішній резистор, то ємність конденсатора може бути зменшена до 1 мкФ.

Рисунок 6  Схема включення МК-ра для здійснення автоматичного скидання при вмиканні живлення

Робота ланцюжка R1, C1 полягає у наступному. У вихідному стані, коли UCC = 0, ємність C1 розряджена. При включенні живлення ємність C1 не може заряджатися миттєво, тому пропускає напругу живлення на вхід RST. Тобто на вході RST присутня логічна 1, що ініціює початок процесу «СКИДАННЯ».

Потім ємність C1 заряджається від джерела живлення через резистор R1, а напруга на вході RST зменшується. Всередині МК-ра на лінії RST стоїть тригер Шмітта, який спрацює при зменшенні вхідної напруги до відповідного рівня і відключить внутрішній сигнал «СКИДАННЯ».

Щоб при включенні живлення процедура скидання була гарантовано виконана, вивід RST повинен утримуватись у стані високого рівня протягом часу, достатнього для запуску тактового генератора МК-ра плюс додатково як мінімум два машинних цикли. Час запуску тактового генератора МК-ра залежить від його частоти роботи і для 10 МГц кварцового резонатора складає в середньому 1 мс, а для 1 МГц кварцового резонатора – 10 мс.

Показана на рисунку 6 схема скидання при швидкому зменшенні напруги живлення викликає появу на вході RST від’ємної напруги, яка не є небезпечною для мікросхем внаслідок наявності в структурі МК-ра внутрішньої схеми захисту.

Виводи портів знаходяться у випадковому стані до моменту запуску тактового генератора МК-ра, і тільки після цього внутрішній сигнал скидання записує сигнал «лог. 1» у фіксатори-защіпки портів, налаштовуючи їх на режим введення.

Включення живлення без забезпечення гарантованого скидання може призвести до того, що МК-р почне виконання програми з деякої випадкової адреси. Це пояснюється тим, що лічильник команд PC не буде скинутий у стан 0000H.

На рисунку 7 наведена схема, яка буде формувати сигнал скидання у двох випадках:

  •  автоматично при включенні джерела живлення (кнопка KH1 замкнена, а кнопка KH2  розімкнена);
  •  при короткочасному натисканні на кнопку KH2 (зовнішнє скидання) при замкненій кнопці KH1.

Діод VD1 потрібний, щоб забезпечити швидкий розряд ємності C1 після зняття напруги живлення через малий внутрішній опір джерела живлення перед повторною подачею напруги живлення.

Рисунок 7  Схема формування сигналу «СКИДАННЯ»

Схема працює наступним чином: у вихідному стані UCC = 0, ємність розряджена через діод VD1 та малий внутрішній опір джерела живлення. Після замкнення KH1 (KH2 розімкнена) ємність не може миттєво заряджатися, тому на вході інвертора присутній «лог. 0», а на його виході – «лог. 1». Починається скидання МК-ра. Потім ємність заряджається, на вході інвертора напруга збільшується, а на виході – зменшується. Подальша робота схеми описана вище. Коли короткочасно натиснути, а потім відтиснути KH2 (KH1 замкнена), то ємність швидко розряджається, а після відпускання KH2 описаний процес повторюється.


САМОСТІЙНА РОБОТА СТУДЕНТІВ

  1.  ХАРАКТЕРИСТИКИ ТАКТОВОГО ГЕНЕРАТОРА СУЧАСНОГО МК

Розглянемо характеристики та принцип роботи тактового генератора на прикладі мікроконтролера фірми Silicon Laboratories серії С8051Fxxx. Даний мікроконтролера має вбудований багатофункціональний генератор, який починає функціонувати відразу після скидання мікроконтролера на частоті 2 МГц. При необхідності, можна переключити тактування мікроконтролера в режим генератора із зовнішнім елементом формування імпульсів, в якості якого може використовуватися кварцовий або керамічний резонатор, конденсатор, RC ланцюжок або зовнішнє джерело тактових імпульсів. Перемикання може здійснюватися «на льоту», при цьому робота мікроконтролера не порушується. Це дозволяє працювати на низьких частотах (при малому споживанні) і перемикати тактування на високі частоти тільки в разі потреби, наприклад, по сигналу від таймера для обробки даних від зовнішніх датчиків. Вбудований тактовий генератор може бути також переключено програмно у більшості мікроконтролерів до частоти 16 МГц, а у деяких з мікроконтролерів до 24 МГц.

Багатофункціональний генератор складається з внутрішнього і зовнішнього генераторів. Після скидання завжди включається внутрішній генератор на частоті 2MHz. Внутрішній генератор може бути дозволений або заборонений або його частота може бути змінена шляхом установки відповідних значень регістра OSCICN (Internal Oscillator Control Register).

Під час скидання обидва (внутрішній і зовнішній) генератори загальмовані. Ядро може почати працювати на одній з частот внутрішнього або зовнішнього генераторів, яка визначається бітом CLKSL в регістрі OSCICN. Зовнішній генератор передбачає наявність зовнішнього резонатора (кварцового або пьезокерамічного), конденсатора або RC ланцюжка, під'єднаного між виводами XTAL1 і XTAL2. Зовнішній генератор повинен бути також налаштований з використанням регістру OSCXCN. Крім того, може бути використаний зовнішній автономний генератор, вихід якого може бути поданий на вивід XTAL1. Обидва виводи XTAL1 і XTAL2 розраховані на 3.6V і не можуть працювати з 5V логікою! Очевидно, що перш ніж переключити ядро ​​на роботу від зовнішнього генератора, його необхідно дозволити і запустити.

Деякі очевидні рекомендації. Ланцюги підключення кварцових резонаторів дуже чутливі до всіляких завад, тому ці ланцюги повинні бути мінімальної довжини, тобто резонатор повинен розташовуватися якомога ближче до мікроконтролера. При використанні найбільш поширеного кварцового резонатора 11.0592MHz, який зазвичай застосовується з іншими х51 сумісними контролерами, необхідно обидва виводи резонатора зашунтувати на землю конденсаторами з ємністю від 7 pF до 33 pF. Слід відзначити, що на запуск і стабілізацію режиму генератора потрібен певний час, мінімум - 1 ms, як наслідок, після установки біта дозволу генерації необхідно зробити відповідну затримку перед встановленням біта XTLVLD. Відсутність затримки може привести до непередбачуваних результатів.

В якості формувача часових інтервалів може бути використана звичайний RC ланцюжок. При цьому слід дотримуватися певних рекомендацій. Конденсатор повинен бути не більше 100 pF, але й не менш ~ 7 pF. Очевидно, що необхідно встановити біт дозволу такого режиму XFCN (External Oscillator Frequency Control) в регістрі OSCXCN. Розрахунок частоти генератора можна зробити за формулою:

F = 1.23 * 103/RC

Припустимо, ми встановили конденсатор С = 50pF і резистор R = 246КОм, тоді частота генератора складе:

f = 1.23 * 103/RC = 1.23 * 103 / [246 * 103 * 50* 10-9] = 105 Hz = 100 kHz

При цьому необхідно підрахувати величину XFCN:

XFCN > log2 (f/25kHz) = log2 (100kHz/25kHz) = Iog2 (4) = 2, тобто необхідно встановити код 010.

Вбудований генератор може працювати не тільки з RC ланцюжком, а й з одним тільки конденсатором, який також повинен бути не більше 100 pF. Визначення частоти здійснюється за формулою:

f = KF / (C * VDD)

проте коефіцієнт KF вибирається з спеціальної таблиці.

  1.  СУЧАСНІ ВИДИ СКИДАННЯ

Підсистема скидання в мікроконтролерах фірми Silicon Laboratories забезпечує скидання мікроконтролерного ядра в залежності від семи різних причин: від вбудованого монітора живлення, який виробляє сигнал скидання при значному зниженні рівня напруги живлення; від охоронного таймера WDT (Watchdog Timer), при відсутності тактових імпульсів на детекторі тактових імпульсів; по сигналу від компаратора 0; при наявності програмного скидання; по сигналу з входів CNVSTR або . Вхід скидання  - двонаправлений, що дозволяє здійснювати зовнішнє скидання. Кожна з перелічених причин скидання, крім входу скидання  і монітора живлення, може бути заборонена програмно. Охоронний таймер WDT при скиданні системи стає активні, що потрібно враховувати при розробці програмного забезпечення (його потрібно або заборонити на стадії ініціалізації, або враховувати його час спрацьовування).

При виникненні стану скидання ядро ​​зупиняє виконання програми, переводить всі виводи мікроконтролера в початковий стан, встановлює в початковий стан регістри спеціальних функцій, відновлює початковий стан таймерів і переривань, скидає лічильник адреси в стан 0x0000 і починає виконання програми з цієї адреси. В усі порти введення/виведення записується код 0xFF. Якщо стан скидання виник від монітора живлення або запису 1 в PORSF, вивід  переводиться в стан 0 і утримується в цьому стані певний час, необхідний для скидання. Після скидання внутрішній генератор запускається на частоті 2MHz. Охоронний таймер WDT встановлюється на максимально можливий час.

Функціональна схема системі скидання в мікроконтролерах сімейства С8051Fxxx приведена на рисунку 1.

Рисунок 1 – Система скидання мікроконтролера СІР-51

Як ми вже відзначали вище, існує сім причин виникнення ситуації скидання. Розглянемо їх докладніше:

  1.  При перевищенні певного рівня напруги живлення VRST, зазначеного в електричних характеристиках кожного сімейства, виробляється сигнал скидання після включення живлення (Power-on Reset) RST/. Під час цього режиму скидання прапорець PORSF (RSTSRC.1) апаратно встановлюється в логічну одиницю. Всі інші прапорці в регістрі RSTSRC не визначені. Прапорець PORSF обнуляється при скиданні від будь-яких інших джерел. Оскільки всі причини скидання змушують мікроконтроллер починати виконувати програму з одного нульового стартового адреси, то тільки опитуванням прапора PORSF мікроконтроллер може визначити, що скидання було викликано причиною включення живлення. Це необхідно для визначення стану пам'яті. Зрозуміло, що якщо був встановлений прапорець PORSF - пам'ять містить довільну інформацію.
  2.  Іншою причиною скидання може бути програмний запис прапорця PORSF (RSTSRC.1) в логічну одиницю.
  3.  У разі навіть короткочасного зниження напруги живлення нижче рівня VRST, монітором виробляється сигнал скидання від порушення живлення (Power-fail Reset) з установкою прапорця PORSF.
  4.  Четвертою причиною може служити зовнішній сигнал скидання, який подається нульовим рівнем на вивід . Тривалість імпульсу скидання повинна бути більше 12 тактів. Після виходу з цього режиму встановлюється прапор PINRSF (RSTSRC.0). Нагадаємо, що вивід  сумісний з п'яти вольтовими рівнями.
  5.  Ще однією причиною виникнення режиму скидання (Missing Clock Detector Reset) є відсутність протягом більш ніж 100μs тактових імпульсів. Після скидання встановлюється прапор MCDRSF (RSTSRC.2), який дозволяє визначити причину скидання. Ця причина скидання може бути включена або вимкнена відповідною установкою біта MSCLKE регістра OSCICN.
  6.  Ще одним джерелом стану скидання може бути компаратор 0, який може бути запрограмований на вироблення сигналу скидання низького рівня і запис високого рівня в прапор CORSEF (RSTSRC.5). Звичайно, компаратор 0 повинен бути попередньо дозволений бітом CPTOCN.7. При цьому, якщо на неінвертуючому вході (CPO+) напруга нижче, ніж на інверсному вході (CPO-), генерується сигнал скидання (Comparator 0 Reset). Слід пам'ятати, що при цьому режимі скидання, імпульс на виводі  не генерується. Слід зауважити, що цей сигнал скидання виробляється і при активному тактовом генераторі, і у відсутності тактових імпульсів.
  7.  Останнім джерелом ситуації скидання може бути зовнішній сигнал CNVSTR, який може бути запрограмований, як вхід скидання, чутливий до нульового потенціалу, шляхом запису 1 в прапор CNVRSEF (RSTSRC.6). Цей сигнал може бути виведений на один з вводів перших трьох портів P0, P1 і P2 через комутатор ресурсів Crossbar. Після цього типу скидання (External CNVSTR Pin Reset) встановлюється прапор CNVRSEF (RSTSRC.6). При цьому режимі скидання імпульс на виводі  також не генерується.
  8.  РЕЖИМИ ЗНИЖЕНОГО ЕНЕРГОСПОЖИВАННЯ
  9.   Режим зупинки тактового генератора

Статичне ядро даних МК дозволяє знижувати тактову частоту аж до 0, тобто, до повної зупинки мікроконтролера. При зупинці вміст ОЗП і регістрів SFR не змінюється. Такий режим дозволяє за рахунок зниження тактової частоти знижувати енергоспоживання до заданого рівня. Нижчий рівень споживання досягається шляхом переведення мікроконтролера в режим вимкнення.

  1.   Режим холостого ходу ( режим Idle)

У цьому режимі (таблиця 1) процесор мікроконтролера переходить в "сплячий" режим, тоді як периферія залишається активною. Інструкція, що переводить мікроконтроллер в режим холостого ходу, є останньою з виконуваних в нормальному режимі. У цьому режимі стан процесора, ОЗП і регістрів залишається незмінним. Вихід з режиму холостого ходу здійснюється будь-яким дозволеним перериванням (підпрограма обробки переривання запускається в звичайному режимі, і повернення з неї в основну програму не супроводжується поверненням у режим холостого ходу) або апаратним скиданням, котрий виконує перезавантаження так само, як якщо було би виконане скидання із звичайного режиму роботи.

  1.   Режим вимкнення ( режим Stop)

Мінімальне енергоспоживання досягається при переводі МК в режим вимкнення (таблиця 1). Перехід в цей режим здійснюється програмним шляхом, інструкція, що переводить мікроконтролер у режим вимкнення, є останньою з виконуваних в звичайному режимі. У режимі вимкнення зупиняється не лише процесор мікроконтролера, але й таймери/лічильники, приймач-передавач, схема переривань. Для подальшого зниження споживання допустимо зменшувати напругу живлення. Відмітимо, що вміст ОЗП і регістрів залишається незмінним при зниженні живлення аж до 2 В. Перед виходом з режиму виключення необхідно підвищити  напругу живлення до мінімально допустимого значення.

Вихід в нормальний режим здійснюється апаратним скиданням або зовнішнім перериванням (або ). Скидання перевизначає вміст регістрів, але залишає незмінним вміст внутрішнього ОЗП. Зовнішнє переривання не змінює регістрів (за винятком тих, які беруть участь в підпрограмі обробки переривань).

Як відзначалося, якщо при переході в режим виключення живляча напруга була знижена, перед виходом з цього режиму треба підняти її до рівня мінімально допустимого і дочекатися, поки запуститься і вийде в режим стабільної генерації тактовий генератор.

Для того, щоб зовнішні переривання могли вивести мікроконтролер з режиму виключення, вони мають бути дозволені і налаштовані на управління рівнем зовнішнього сигналу. Під час утримання на вході зовнішнього переривання нульового рівня запускається генератор, а з перепадом сигналу на вході переривання з 0 в 1 завершується перебування МК в режимі виключення.

Після завершення підпрограми обробки зовнішнього переривання буде виконана інструкція, що слідувала в програмі за тією, яка перевела мікроконтролер в режим вимкнення.

  1.   ОСОБЛИВОСТІ ПОВЕРЕННЯ У ЗВИЧАЙНИЙ РЕЖИМ

Коли режим холостого ходу переривається апаратним скиданням, виконання поточної інструкції супроводжується виконанням алгоритму внутрішнього скидання, що вимагає для нормального завершення двох машинних циклів. В цей час допустиме звернення до внутрішнього ОЗП, але доступ до портів блокований. Тому відразу після інструкції, що переводить мікроконтролер у режим холостого ходу, не повинні йти команди звернення до зовнішньої пам'яті або портів введення/виведення.

Таблиця 1 - Стан зовнішніх виходів у режимах холостого ходу і вимкнення

Режим

Пам’ять програм

ALE

PSEN

Порт Р0

Порт Р1

Порт Р2

Порт Р3

Порт Р4

PWM0, PWM1

Холостого ходу

Внутрішня

1

1

Данні

Данні

Данні

Данні

Данні

Високий

Холостого ходу

Зовнішня

1

1

Третій стан

Данні

Адреса

Данні

Данні

Високий

Вимкнення

Внутрішня

0

0

Данні

Данні

Данні

Данні

Данні

Високий

Вимкнення

Зовнішня

0

0

Третій стан

Данні

Данні

Данні

Данні

Високий

Прапор вимкнення живлення (Power Off Flag, POF) встановлюється апаратно в мить, коли живляча напруга МК зростає з 0 до 5 В. Цей біт може надалі програмним шляхом скидатися або встановлюватися. Основне його призначення - надати користувачеві можливість визначити, чи було скидання при включенні живлячої напруги або ж це "гаряче" скидання для виходу з режиму вимкнення. Щоб стан прапора POF не мінявся за рахунок зовнішньої дії, напруга живлення не повинна перевищувати 3 В.

  1.  РЕЖИМ ЕМУЛЯЦІЇ

Цей режим дозволяє тестувати і відлагоджувати мікроконтролерну систему без вилучення мікроконтролера з неї. Режим реалізується таким чином:

1) утриманням входу ALE в 0 під час скидання при одиничному рівні на вході  .

2) збереженням ALE в 0 після завершення скидання. Коли мікроконтроллер знаходиться в режимі емуляції, виводи порту 0 переходять у високоімпедансний стан, виводи інших портів, а також ALE і    підтягнуті навантажувальними резисторами до шини живлення. В цей час тестуючий процесор або емулятор дістає доступ до ланцюгів відлагоджуваного пристрою. Вихід з режиму емуляції здійснюється апаратним скиданням.

  1.  РЕЖИМ ЗНИЖЕНИЯ ЕЛЕКТРОМАГНІТНОГО ВИПРОМІНЮВАННЯ

Цей режим здійснюється установкою в 1 біта відключення сигналу ALE (біт АТ, AUXR.0, таблиця 4). При цьому знижується рівень формованого працюючим мікроконтролером електромагнітного випромінювання. Режим автоматично переривається, якщо потрібне звернення до зовнішньої пам'яті, після чого також автоматично і відновлюється.

Таблиця 2 - Регістр PCON

Біт

Символ

Функція

PC0N.7

SMOD1

Біт подвоєної швидкості передачі. Швидкість подвоюється, якщо біт встановлений в 1. Швидкість передачі визначається таймером/лічильником 1 і послідовний порт SIO0 працює в режимах 1, 2 або 3.

PCON.6

SMOD0

Вибір SM0/FE для біта SCON.7.

PCON.5

POF

Прапор "холодного/теплого" старту.

PC0N.4

WLE

Дозвіл завантаження вартового таймера. Має бути встановлений програмно перед завантаженням таймера 3 (вартового таймера). Скидається апаратно після завантаження даних у вартовий таймер.

Призначений для користувача прапор загального призначення.

PCON.3

GF1

Призначений для користувача прапор загального призначення.

PCON.2

GF0

Призначений для користувача прапор загального призначення.

PCON.1

PD

Прапор режиму вимкненої напруги живлення. Встановлення цього біта в 1 активує режим вимкнення (power - down mode).

PCON.0

IDL

Прапор режиму холостого ходу. Встановлення цього біта в 1 активує режим холостого ходу (idle mode).


Таблиця 3 - Позначення розрядів регістру AUXR

Біти

7

6

5

4

3

2

1

0

Позначення

-

-

-

-

-

LVADC

-

АО

Таблиця 4 - Регістр AUXR

Біт

Символ

Функція

Не використовується, зарезервована для подальшого застосування. Призначена для користувача програма не повинна заносити в ці біти одиничні значення, оскільки 1 активуватиме функції, визначувані цими бітами в подальших виробах сімейства 8051. По скиданню значення цих біт невизначені.

AUXR.2

LVADC

Дозвіл роботи АЦП в низьковольтному режимі. Якщо LVADC=0, то джерело, що формує вольтодобавку, вимкнене. При LVADC=1 джерело вольтодобавки включено.

AUXR.0

АО

Біт управління сигналом ALE. Якщо він встановлений в 1, сигнал ALE видається тільки при зверненні до зовнішньої пам'яті. Якщо він скинутий в 0, сигнал ALE видається з постійною швидкістю (1/3 від частоти осцилятора в 6-тактовому режимі або 1/6 від частоти осцилятора в 12-тактовому режимі).

PAGE   \* MERGEFORMAT 18


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

69576. Работа ARP протокола 659 KB
  При сканировании сети так же была определена система взаимодействия по протоколу IP узлов находящихся в одной либо разных сетях суть которой состоит в следующем: при взаимодействии между узлами одной IP сети протокол RP используется станцией отправителем для разрешения МАС...
69577. BGP 617.5 KB
  В предыдущих уроках были рассмотрены протоколы динамической маршрутизации, используемые в основном для работы в сетях среднего либо малого размера. И хотя, при описании таких протоколов как OSPF и EIGRP использовалось понятие Автономная система...
69578. Курс Internet Protocol 458 KB
  Способы передачи информации в компьютерных сетях были рассмотрены в курсе Локальные сети при этом для описания использовались первые два уровня модели OSI физический и канальный образующих базовую сетевую технологию БСТ.
69579. OSPF (Часть II) 6.73 MB
  В предыдущем уроке были рассмотрены теоретические основы взаимодействий, происходящих между маршрутизаторами работающими по протоколу OSPF. Таким образом, на данный момент изучен метод построения маршрутных таблиц протоколом OSPF, алгоритм работы протокола при построении графа...
69580. Автономные адреса 6.71 MB
  Какие адреса может использовать компания для адресации своей сети Очевидно абсолютно любые адреса разрешенные для узлов классов А В и С. При этом количество доступных компании адресов столь велико что делить данные сети на подсети с помощью маски усложняя себе таким образом жизнь просто...
69581. Удаленный доступ 4.83 MB
  Пример: пусть некоторый удаленный пользователь хочет подключиться к своей корпоративной сети будучи в командировке. Для этого в его корпоративной сети должен быть компьютер готовый принимать входящие подключения по телефонной сети общего пользования или по сети ISDN.
69582. Заголовок IP пакета 4.7 MB
  Так же заголовок IP пакета может дополнительно содержать в себе не обязательно используемые поля – опции. Опции могут как присутствовать в пакете так и отсутствовать их длина при этом не может превысить 40 байт. Опции в IP пакете используются не часто в основном с целью диагностики...
69583. Практическая маршрутизация 3.72 MB
  При построении IP сетей особое внимание следует уделять соответствию присвоенных адресов интерфейсов маршрутизатора и подключенных кабелей. Иначе возможны ситуации когда, например, к порту маршрутизатора 1.0.0.1 подключен по невнимательности узел 2.0.0.10.
69584. Протокол ICMP 3.35 MB
  В любой IP сети, не зависимо от ее размеров и сложности построения, возникает потребность в диагностике различных проблем. Например, существует необходимость проверить возможность обмена пакетами с определенным узлом. С одной стороны, это можно сделать, обратившись к любой службе...