Восьмиразрядные микроконтроллеры Winbond

В настоящее время существует большое количество новомодных семейств микроконтроллеров, однако мировые производители электронных компонентов продолжают выпускать микроконтроллеры с традиционной архитектурой MCS-51 и расширенными периферийными функциями. Наличие необходимых периферийных модулей и достоинства классической архитектуры микроконтроллеров позволяет их широко применять в новых разработках.

Компания Winbond Electronics основана в 1987 году на Тайване. Это самый известный тайваньский производитель полупроводниковых компонентов, выпускающий широкий диапазон микросхем памяти, компьютерной периферии, приборов для бытовой и аудио-видеоаппаратуры.

Компанией Winbond освоены технологические процессы с топологическими нормами от 1,0 до 0,13 мкм. В фирме работает около 4500 сотрудников, центры исследований и разработок расположены на Тайване, в Китае и в США (Техас и Калифорния).

Гибкая производственная политика, учитывающая нужды потребителя, позволяет фирме быстро выходить на новые рынки с самыми передовыми решениями. Например, современные электронные изделия, как правило, редко обходятся без микроконтроллера: пользователи уже привыкли к удобному интерфейсу управления, да и применение микроконтроллера для объединения в одном устройстве разнообразных периферийных микросхем может быть единственно правильным и выгодным решением. Компания Winbond предлагает своим клиентам 8-разрядные микроконтроллеры с традиционной архитектурой MCS-51.

Выбор традиционной архитектуры MCS-51 сделан неспроста. Многие фирмы-разработчики и производители электронной аппаратуры применяют в своих изделиях микроконтроллеры MCS-51 других производителей и периферийные микросхемы компании Winbond. Предлагая своим клиентам 8-разрядные микроконтроллеры, компания Winbond предоставляет возможность без существенных капиталовложений и временных затрат на обучение применять микроконтроллеры Winbond. Кроме того, в мире разработано большое число компиляторов, программаторов и средств отладки для микроконтроллеров MCS-51. Примером может служить интегрированная отладочная среда mVision2 и ProView.

Новая отладочная среда mVision2 фирмы Keil Software для микроконтроллеров семейства MCS-51 включает средства управления проектами, мощный текстовый редактор и многофункциональный отладчик в удобной программной оболочке. В комплект входит подробное руководство, в котором есть справочная информация по всем вопросам и раздел для быстрого освоения программы.

ProView — интегрированная программная отладочная среда, включающая полнофункциональный редактор, средства управления проектами, встроенный отладчик-симулятор с графическим интерфейсом пользователя под управлением Windows 95/98. ProView ускоряет разработку и отладку проектов на базе микроконтроллеров, совместимых с MCS-51, обеспечивая разработчика следующими удобными средствами:

• полнофункциональный редактор с возможностью многооконного редактирования файлов;
• средства управления проектами, компилятор C51, ассемблер A51, компоновщик L51 и другие отладочные средства;
• диалоговые окна для настройки всех отладочных средств;
• встроенная система помощи.

8-разрядные микроконтроллеры Winbond можно разделить на две большие группы:

• стандартные микроконтроллеры (семейство W78);
• микроконтроллеры Turbo-51 (семейство W77).

В таблице представлены все 8-разрядные микроконтроллеры, выпускаемые фирмой Winbond в настоящее время. Большинство микроконтроллеров имеют версии:

• со стандартным диапазоном напряжений питания — от 4,5 до 5,5 В;
• с расширенным диапазоном напряжений питания — от 2,4 до 5,5 В и от 1,8 до 5,5В;
• с расширенным температурным диапазоном.

Во всех микроконтроллерах предусмотрено внутреннее ОЗУ (от 128 до 1280 байт), внешняя шина с адресацией до 64 кбайт памяти (в W78C438C до 1 Мбайт) и один из трех вариантов внутреннего ПЗУ:

• нет внутреннего ПЗУ (ROMless) — ПЗУ может быть подключено по внешней шине;
• масочное ПЗУ (Mass) программируется на этапе производства кристалла, что позволяет существенно уменьшить стоимость микроконтроллера для конкретного проекта;
• перепрограммируемое ПЗУ (Flash) — пользователь может с помощью программатора записать новую программу в микроконтроллер, что особенно удобно на этапе отладки программы.

Остановимся более подробно на некоторых типах Flash-микроконтроллеров, поскольку они наиболее интересны с точки зрения применения в новых разработках и имеют существенные различия между собой.

Микроконтроллеры W78E51B, W78E52B, W78E54B

Полностью статические 8-разрядные КМОП-микроконтроллеры с максимальной тактовой частотой 40 МГц, система команд полностью совместима со стандартом 8051. В микроконтроллерах предусмотрено внутреннее ОЗУ 128 или 256 байт, внутренне Flash ПЗУ 4, 8 или 16 кбайт (см. таблицу).

В состав периферийных модулей входит:

• четыре 8-разрядных двунаправленных порта ввода-вывода;
• дополнительный адресуемый 4-разрядный порт с источниками прерываний INT2, INT3 (доступно только в 44-выводных корпусах PLCC и TFPQ);
• два 16-разрядных таймера-счетчика;
• полнодуплексный последовательный порт UART;
• сторожевой таймер.

В микроконтроллерах реализована двухуровневая система прерываний от семи источников, позволяющая гибко обрабатывать внутренние и внешние события. Предусмотрено два программно управляемых режима пониженного энергопотребления:

• ожидание: периферийные модули включены,тактовый генератор процессора выключен;
• выключено: внутренний тактовый генератор выключен для минимального энергопотребления.

При внешнем тактовом сигнале можно остановить работу микроконтроллера в любой момент без воздействия на ядро микроконтроллера.

Защита интеллектуальной собственности при разработке устройств на микроконтроллерах Winbond гарантируется предусмотренным битом защиты от считывания внутренней памяти.

Микроконтроллер W78E516B

8-разрядный КМОП-микроконтроллер со статической архитектурой, который имеет возможность внутрисхемного программирования Flash ПЗУ для обновления кода программы. Система команд W78E516B полностью совместима со стандартом 8052.

W78E516B содержит:

• 64 кбайт основного Flash ПЗУ и 4 кбайт вспомогательного Flash ПЗУ, предназначенного для хранения загрузчика кода программы в основное ПЗУ;
• 512 байт встроенного ОЗУ (из них 256 байт AUX-RAM);
• четыре 8-разрядных двунаправленных поразрядно адресуемых порта ввода-вывода;
• дополнительный 4-разрядный порт P4;
• три 16-разрядных таймера-счетчика;
• последовательный порт.

Периферийные устройства содержат восемь двухуровневых источников прерывания. В микроконтроллере также предусмотрены функции управления питанием и защиты кода программы от считывания.

Наиболее мощным в стандартном семействе микроконтроллеров является W78E365. Этот микроконтроллер практически полностью повторяет характеристики W78E516B, но дополнительно содержит:

• 1280 байт встроенного ОЗУ (из них 1 кбайт AUX-RAM);
• сторожевой таймер;
• программный сброс;
• мощные каналы ввода-вывода P4.4 — P4.7 для непосредственного подключения светодиодов;
• программируемый тактовый сигнал на выходе P1.0 T2. По остальным характеристикам микроконтроллер W78E365 подобен W78E516B.

Микроконтроллеры семейства Turbo-51

Отдельно следует рассмотреть микроконтроллеры семейства Turbo-51. Существенным отличием стандартного семейства микроконтроллеров от Turbo51 является наличие в Turbo-51 дополнительных периферийных модулей, больший объем внутреннего ПЗУ, встроенное статическое ОЗУ (SRAM) объемом 1 кбайт с доступом по команде MOVX, и, самое главное, более высокопроизводительное ядро. В состав этого семейства входят микроконтроллеры W77E58, W77E516 и W77E532 с интегрированным Flash ПЗУ.

W77E58, W77E516 и W77E532 — высокоскоростные 8051-совместимые микроконтроллеры с модернизированным ядром, исключающим пустые такты и циклы при работе с памятью. В результате они выполняют каждую команду быстрее, чем оригинальный микроконтроллер 8051 при такой же тактовой частоте. В зависимости от типа команды время ее выполнения у микроконтроллеров семейства Turbo-51 в 1,5–3 раза меньше, чем у классического микроконтроллера 8051, а в большинстве случаев — в 2,5 раза меньше.

Основные характеристики микроконтроллеров семейства Turbo-51:

• высокоскоростная архитектура, машинный цикл выполняется за 4 такта, максимальная тактовая частота 40 МГц;
• совместимость по выводам со стандартным микроконтроллером 80C52;
• система команд, совместимая с MCS-51;
• четыре 8-разрядных порта ввода-вывода;
• один дополнительный 4-разрядный порт ввода-вывода и управляющий сигнал состояния ожидания (доступны в 44-выводных PLCC или TQFP корпусах);
• три 16-разрядных таймера;
• двенадцать источников прерывания с двумя уровнями приоритета;
• встроенный генератор и схема формирования тактовых импульсов;
• два расширенных полных дуплексных последовательных порта;
• Flash ПЗУ объемом 32, 64 или 128 кбайт;
• ОЗУ (RAM) объемом 256 байт;
• 1 кбайт интегрированного статического ОЗУ (SRAM для MOVX команды);
• программируемый сторожевой таймер;
• двойной 16-разрядный указатель данных;
• дополнительная возможность аппаратного или программного изменения цикла обращения с внешним ОЗУ и периферийными устройствами.

Результирующая производительность при более низкой тактовой частоте снижает энергопотребление. Все микроконтроллеры семейства Turbo-51 содержат 1 кбайт встроенного статического ОЗУ (SRAM), не требующего внешних устройств памяти или стандартной логики, экономя тем самым количество каналов портов ввода-вывода для приложений пользователя, если используется интегрированное ОЗУ.

Высокая производительность и традиционная архитектура ядра, разнообразие типа ПЗУ и богатый набор периферийных модулей, широкий диапазон напряжений питания и высокая надежность дают возможность микроконтроллером Winbond занять достойное место на мировом рынке 8-разрядных микроконтроллеров.