Энергонезависимая память данных.

Практически все современные микроконтроллеры имеют также блок энергонезависимой электрически стираемой памяти данных EEPROM. Этот тип памяти, доступный программе микроконтроллера непосредственно в ходе ее выполнения, удобен для хранения промежуточных данных, различных констант, таблиц перекодировок, калибровочных коэффициентов и т.п. EEPROM также может быть загружена извне как через SPI интерфейс, так и с помощью обычного программатора. Число циклов перезаписи — не менее 1000 000. Два программируемых бита секретности позволяют защитить память программ и энергонезависимую память данных EEPROM от несанкционированного считывания.

Необходимо помнить, что память EEPROM очень критична к качеству напряжения питания, а именно при плавном нарастании или спаде напряжения питания микросхемы, память зачастую портиться (прописываются нули в некоторые биты ячеек).

 

Тактовый генератор

Тактовый генератор является основным элементом блока синхронизации функциональных модулей микроконтроллера. Блок-схема представлена на рисунке 37.3. Поскольку данные микроконтроллеры полностью статические, минимальная допустимая частота ничем не ограничена (вплоть до пошагового режима). Максимальная рабочая частота определяется конкретным типом микроконтроллера. Верхние границы частотного диапазона, указанные в таблицах для выбранного микроконтроллера, гарантируют устойчивую работу микроконтроллеров при работе во всем температурном диапазоне.

В некоторых микроконтроллерах имеются специальные аппаратные блоки для увеличения рабочей частоты.

Рисунок 37.3 - Блок-схема синхронизации микроконтроллера

 

Тактовый генератор вырабатывает импульсы для синхронизации работы всех узлов устройства. Стандартный внутренний тактовый генератор микроконтроллера может запускаться от нескольких источников опорной частоты (ниже приведены источники тактирования в порядке возрастания генерируемых частот и стоимости):

- Внешний RC-генератор (Тактовая частота грубо определяется выражением

f = 1/(3RC). Низкая стабильность выходной частоты и частоты до 1МГц, но низкая стоимость (резистор и конденсатор).

- Встроенный калиброванный RC-генератор (формирует фиксиро- ванные тактовые частоты 1.0, 2.0, 4.0 или 8.0 МГц., калибровка через внутренних регистр). Стабильность пропорциональна качеству напряжения питания.

- Внешний низкочастотный кварцевый резонатор (пример часовой кварц — 32.768кГц). Применяется для формирования временных интервалов кратных 1секунде.

- Внешний кварцевый/керамический резонатор (от 1 до 16МГц, схема подключения приведена на рисунке 37.4,помехопоконденсаторы С1 и С2 обычно имеют номинал от 20 до 60пФ)

- Внешняя синхронизация (необходимо подключить к выводуXTAL1).

 

Рисунок 37.4 -Пример подключения кварцевого резонатора

 

Сторожевой таймер

Сторожевой (WATCHDOG) таймер, представлен на рисунке 37.5 предназначен для защиты микроконтроллера от сбоев в процессе работы (в случае зависания его управляющей программы). Принцип его работы прост, после запуска текущее значение регистра сторожевого таймера инкрементируется с приходом каждого следующего тактового сигнала. И если данное значение не будет периодически сбрасываться в программе, то при переполнении данного регистра произойдет рестарт МК.

WATCHDOG-таймер снабжен своим собственным предварительным делителем входной частоты с программируемым коэффициентом деления, что позволяет подстраивать временной интервал переполнения таймера и сброса микроконтроллера. WATCHDOG-таймер может быть отключен программным образом во время работы микроконтроллера, как в активном режиме, так и в любом из режимов пониженного энергопотребления. В последнем случае это приводит к значительному снижению потребляемого тока. При написании программы в наиболее критичных точках программы (через которые программа при корректной работе обязательно должна пройти) производят сброс сторожевого таймера. Затем предварительным делителем задают время переполнения таймера, которое должно быть больше времени между двумя контрольными точками и желательно меньше времени между тремя контрольными точками. WDR не рекомендуется использовать при отладке программ, так как ошибки в работе могут остаться незамеченными.

 

Рисунок 37.5 - Блок-схема сторожевого таймера (WDT)

 

Порты ввода/вывода

Они имеются в любом МК. В МК AVR каждый разряд порта с помощью внутренних регистров может быть запрограммирован на ввод или на вывод информации:

- Регистр «DDR» — для контроля направления передачи данных и привязки вывода к шине питания (VCC);

- Регистр «PORT»

Рисунок 37.6 - Блок-схема портов ввода-вывода

 

При работе бита порта на вывод данных - как регистр выходных данных

При работе порта на ввод данных — для привязки вывода к VCC через внутренний резистор 10кОм. Это применяется, когда необходимо входную линию порта установить в значение логической единицы «по умолчанию», чтобы подключать переключатель или кнопку напрямую к выводу порта;

- Регистр «PIN» — для отображения логического уровня сигнала на физическом выводе микросхемы при операциях типа «чтение модификация-запись». Блок-схема организации портов ввода-вывода представлена на рисунке 37.6.

Токовая нагрузочная способность на линию порта не более 20 мА.

Также порты МК используются для выполнения альтернативных функций — в периферийных устройствах.