Подсистема синхронизации МК

May 11, 2011 by admin Комментировать »

Для того чтобы МК заработал, необходимо подать на ЦПУ тактовые импульсы. Чем выше их частота, тем быстрее выполняются операции, а чем ниже их частота, тем меньше потребление тока. Формированием тактовых частот занимается подсистема синхронизации. На ее структурной схеме (Рис. 2.21) имеется несколько встроенных генераторных узлов (on-chip oscillator). Расшифровка сокращений: HF (High Frequency) — высокочастотный, LF (Low Frequency) — низкочастотный, CLK (CLocK) — тактирование.

Рис. 2.21. .

 

Из четырёх верхних частотообразующих блоков, только HF-генератор использует два вывода подключения ХТ1, ХТ2. Тем самым подчёркивается, что он рассчитан на схему с обратной связью. На Рис. 2.22 показано внутреннее устройство подобного генератора, в котором содержится инвертирующий усилитель у4/ и буферный логический формирователь на триггере Шмитта DDL Если к выводам ХТ1, ХТ2 подключить кварцевый резонатор и два конденсатора на общий провод, то в системе возникнут условия для автогенерации.

Вместо кварцевого резонатора можно поставить более дешёвый керамический. Такие резонаторы упрощают конструкцию (тк. часто содержат встроенные конденсаторы), быстрее выходят в рабочий режим, но обладают меньшей стабильностью частоты генерации.

Если разомкнуть обратную связь и оставить вывод ХТ2 свободным, то на вход ХТ1 можно подавать внешний тактовый сигнал любой скважности и формы (если особо не оговорено). Внутренний формирователь на триггере Шмитта DDI восстанавливает крутые фронты импульсов даже из синусоидального сигнала.

Если необходима плавная перестройка тактовой частоты, то к выводу ХТ1 подключают внешнюю /?С-цепочку с переменным резистором. При этом используется не усилительа другой генераторный узел, тоже находящийся в МК.

При невысоких требованиях к стабильности временных интервалов можно перейти на внутренний /?С-генератор. Достоинство — экономится дорогостоящий кварцевый или керамический резонатор. Входы ХТ1, ХТ2 оставляют свободными или используют их как дополнительные цифровые линии портов. Частота генерации задаётся конфигурационными битами (грубо) и внутренними регистрами (точно). Устанавливать её номинал желательно как можно ниже (обычно около 1 МГц), чтобы обеспечить максимальную стабильность параметров.

Выводы ХТ1, ХТ2 основного генератора в разных МК могут обозначаться по- разному: XTAL1, XTAL2, XI, Х2, XIN, XOUT, 0SC1, 0SC2. Главное, запомнить, что первым по порядку идёт вход (xxxxl, «1п»), затем выход (хххх2, «Out»).

Управление режимами подсистемы синхронизации осуществляется через конфигурационные биты. Они переключают каналы мультиплексора, настраивают частоту внутреннего /?С-генератора и т.д. Они же могут разрешить/запретить выдачу сигнала CLKquj (Рис. 2.21) с отдельной линии порта, с частотой, в несколько раз меньше тактовой. Эта функция присутствует не во всех МК.

Сформированный из входного сигнала /^osc сигнал /^cl^ направляется в качестве тактового к ЦПУ и к периферии. Частота обоих сигналов может быть как одинаковой, так и разной. В последнем случае в игру вступают делители и умножители частоты. Например, при долгих паузах в работе выгодно уменьшить частоту до 32 кГц, при этом значительно снижается потребление тока. При желании увеличить быстродействие, можно умножить тактовую частоту через систему ФАПЧ.

Канал «часов реального времени» RTC (Real Time Clock) функционирует отдельно от основного тактового генератора. Другие названия его выводов — T0SC1, T0SC2. Канал RTC отсутствует в дешёвых и маловыводных МК. Физически он представляет собой автономный асинхронный генератор НЧ-сигналов, из которых после деления формируются метки стабильного времени, например секундные. Базовой частотой узла RTC считается 32768 Гц, как в электронных часах, хотя допускается его работа в диапазоне 10…250 кГц.

Активизируется канал RTC через программно-доступные регистры из области SFR. В момент начальной подачи питания он выключен, поэтому выводы RTC1, RTC2 могут использоваться в качестве обычных линий цифровых портов.

Многообещающее название «часы реального времени» на поверку оказывается «красивой обёрткой, но без конфеты». Чтобы узнать точное время в «часах- минутах-секундах», программисту придётся изрядно потрудиться, обрабатывая прерывания и создавая свой «Юлианский календарь». Считается, что проще применить отдельную специализированную микросхему типа DS1307, DS1337 фирмы Maxim/Dallas, из регистров которой по запросу получают точное время и дату.

Положительным свойством сигналов RTC является асинхронность по отношению к Fclk- ^^^ позволяет использовать их для управления таймерами-счётчиками или для независимого формирования сигналов сверхбольшой длительности.

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