Режимы работы основного канала синхронизации

March 8, 2011 by admin Комментировать »

Идеализированный МК должен работать в тех же самых режимах тактирования, которые присущи стандартным МК общего назначения:

•     от высокочастотного кварцевого резонатора 1…33 МГц (Рис. 2.23, а);

•     от среднечастотного керамического резонатора 0.4…4 МГц (Рис. 2.23, б);

•     от низкочастотного кварцевого резонатора 10… 100 кГц (Рис. 2.23, в);

•     от внутреннего /?С-генератора 1; 2; 4; 8 МГц (Рис. 2.23, г);

•     от внешней /?С-цепочки 0.4…12 МГц (Рис. 2.23, д);

•     от внешних синхроимпульсов 0…40 МГц (Рис. 2.23, е).

Рис. 2.23. Схемы формирования тактовой частоты: а) от ВЧ кварцевого резонатора; б) от керамического резонатора; в) от НЧ кварцевого резонатора; г) от внутреннего генератора; д) от /?С-цепочки; е) от внешних импульсов.

 

Все перечисленные режимы работы задаются при программировании многочисленных конфигурационных битов. Как здесь не запутаться начинающему разработчику? То коэффициент умножения/деления выбирается неверный, то внутренний /?С-генератор на вдвое меньшую частоту настраивается, то включается «не тот» источник тактового сигнала. Квинтэссенцией ошибок горе- экспериментатора становится ситуация, когда МК после очередной «прошивки» конфигурационных битов вообще перестаёт откликаться и его нельзя перепрограммировать, хотя пять минут назад всё отлично получалось…

Из общих рекомендаций действенна лишь одна — внимательно изучать материальную часть и с карандашом в руке разбираться в хитросплетениях таблиц даташитов. Некоторые подсказки по заполнению конфигурационных битов для семейств Atmel ATmega, Microchip PIC16/18 содержатся в [2-4], 12-5|, |2-6|.

Нижняя частота работы МК, как правило, не ограничивается, вплоть до нуля герц, т.е. на вход ХТ1 можно подавать постоянное напряжение или перепады логических уровней от обычной кнопки. Однако для правильного функционирования системы ФАПЧ, которая применяется во внутренних умножителях частоты, требуется подавать ВЧ-импульсы определённых параметров. Например, для Microchip PIC18F2455 в даташите указывается значение /^osc ~

0…48 МГц (без

ФАПЧ) и                 4…48 МГц (с ФАПЧ). Наличие или отсутствие режима ФАПЧ в

М К можно узнать по ключевому слову PLL (Phase Locked Loop).

Верхняя частота работы идеализированного МК будет принята равной 33 МГц при подключении кварцевого резонатора и 33…40 МГц при подаче внешних тактовых синхроимпульсов. Это примерно соответствует параметрам современных МК и уровню существующей технологии. Небольшой нюанс. Разница в частотах 33 и 40 МГц указывает на то, что внутри МК имеется умножитель с ФАПЧ (как в Microchip PIC). Если частоты совпадают (как в Atmel AVR), то умножителя, скорее всего, нет.

В рекламе самых производительных МК фигурируют очень высокие тактовые частоты. Но они действительны только для ядра ЦПУ, а не для внешнего кварцевого резонатора. К примеру, микроконверторы семейства Analog Devices ADuCTOOO могут от «часового кварца» с частотой 32768 Гц синтезировать тактовый сигнал для ЦПУ с частотой /^clk^ 41.78 МГц, а в контроллерах Analog Devices Blackfm умножители «разгоняют» внутренние импульсы с единиц мегагерц до 500…750 МГц.

В некоторых МК конфигурационными битами допускается изменение амплитуды выходного сигнала генератора на выводе ХТ2. При малой амплитуде снижаются паразитные ВЧ-излучения, что важно для электромагнитной совместимости. При больших уровнях, называемых «rail-to-rail» (0… Vqq), появляется возможность подключения к ХТ2 одного или нескольких логических КМОП-элементов.

При работе от аккумуляторной батареи и невысоких требованиях к быстродействию выгодно применять низкочастотные кварцевые резонаторы от электронных часов. Дело в том, что на частоту 32768 Гц оптимально настроена внутренняя генераторная схема МК. Собственный ток потребления цифровыми узлами в таком режиме составляет всего лишь десятки микроампер.

Если в аппаратуре уже имеется системный задающий генератор, то логично использовать его в качестве хронирующего для тактирования МК. Импульсы подаются на вход ХТ1 и далее на внутренний триггер Шмитта. Преимущество подобного решения заключается, во-первых, в полной синхронизации системы от единого источника, во-вторых, в возможности выбора нестандартной частоты генерации, в-третьих, в повышенной стабильности тактовых импульсов. Последний вариант рассчитан на применение термостатированных кварцевых генераторов, квантовых хранителей времени, системы спутниковой и радионавигационной синхронизации.

Ещё одна польза от режима внешнего генератора проявляется при так называемом «аварийном программировании». Имеется в виду случай, когда МК теряет управляемость из-за неверно установленных конфигурационных битов. Рекомендуется сделать для себя простейший генератор на логической микросхеме, без разницы с /?С-цепочкой или с кварцевым резонатором на частоту 1…8 МГц |2-4|. Подав от него сигнал на вход ХТ1, можно восстановить программируемость МК при заранее неизвестных конфигурационных битах. Внешние импульсы служат своеобразной «палочкой-выручалочкой», поскольку они успешно проходят внутрь микросхемы во всех без исключения генераторных режимах.

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты