Реклама на сайте | Помощь сайту   English version | Datasheets 
KAZUS.RU - Электронный портал. Принципиальные схемы, Datasheets, Форум по электронике

Микроконтроллеры фирмы Intel с портом USB

Микроконтроллеры фирмы Intel с портом USB



Раздел: Микроконтроллеры

Универсальная последовательная шина (Universal Serial Bus, USB) предназначена для подключения к персональному компьютеру различных внешних устройств. Для управления внешними устройствами и подключения их к шине используются микроконтроллеры с портом USB, входящие в состав внешних устройств.

Современный персональный компьютер (ПК) имеет один или два порта USB, при этом к нему могут быть подключены до 127 внешних устройств (ВУ), каждое из которых может иметь до 16-ти адресуемых точек ввода-вывода. Увеличение числа подключаемых ВУ выполняется за счет разветвления шины. Разветвляющее устройство (hub, концентратор) может быть конструктивно объединено с контроллером внешнего устройства. Такое объединенное устройство содержит один входной порт для подключения к ПК и несколько выходных портов, к которым подключаются другие внешние устройства или концентраторы.

Шина, соединяющая порты USB, содержит четыре провода, два из которых (Dр и Dm) используются для передачи данных, а два других (+5 В и GND) могут быть использованы для подачи в ВУ напряжения питания. Подключение к шине внешних устройств может производиться в процессе работы системы без выключения напряжения питания.

Обмен данными между ПК и ВУ выполняется всегда по инициативе ПК. Передача ведется в полудуплексном режиме со скоростью 12 Мбит/с (полная скорость) или 1,5 Мбит/с (низкая скорость), при этом к шине могут быть одновременно подключены устройства, работающие с полной и с низкой скоростью.

Один акт обмена данными между ПК и ВУ (транзакция) содержит пересылки трех пакетов - пакета-маркера из ПК в ВУ, пакета данных из источника в приемник и пакета подтверждения из приемника в источник. Пакет-маркер (32 бита) определяет направление и тип пересылки. Он содержит адресное поле (11 бит), в котором 7 бит определяют номер внешнего устройства и 4 бита - номер точки ввода-вывода в данном устройстве. Пакет данных может содержать до 1023 байтов данных.

Фирма Intel выпускает микроконтроллеры с портом USB, входящие в состав двух семейств - 930 и 931. Микроконтроллеры семейства 930 выполнены на базе микроконтроллера семейства MCS-251, а микроконтроллеры семейства 931 - на базе микроконтроллера семейства MCS-51. В оба семейства входят микроконтроллеры, выполняющие только функции контроллера ВУ и микроконтроллеры, выполняющие кроме того функции концентратора с разветвлением шины на 4 направления. Входящие в оба семейства микроконтроллеры различаются емкостью внутреннего постоянного запоминающего устройства (IROM), предназначенного для хранения команд программы и констант.

В табл. 1 приведены обозначения типа микроконтроллеров, указана емкость IROM и отмечено наличие или отсутствие концентратора.

Таблица 1.

Семейство Тип МК IROM Концентратор
930 80930AD --- нет
83930AD 8Кх8 нет
83930AE 16Кх8 нет
80930HD --- есть
83930HD 8Кх8 есть
83930HE 16Кх8 есть
931 80931AA --- нет
83931AA 8Кх8 нет
80931HA --- есть
83931HA 8Kx8 есть

Микроконтроллеры всех типов обоих семейств выпускаются в корпусе PLCC68.

Микроконтроллеры с концентратором работают только при полной скорости обмена.

Микроконтроллер типа 8X931YA (X=0,3; Y=A,H) по своим характеристикам наиболее близок к микроконтроллеру типа 8XC32/8XC52 фирмы Intel. Он имеет систему команд MCS-51, содержащую 111 команд. В состав микроконтроллера входит внутреннее оперативное запоминающее устройство для хранения данных (IRAM) емкостью 256 х 8 бит. Первые 32 ячейки IRAM могут использоваться как регистры общего назначения, которые объединены в 4 регистровых банка. К микроконтроллеру могут подключаться внешнее постоянное запоминающее устройство для хранения команд программы и констант (EROM) и внешнее оперативное запоминающее устройство для хранения данных (ERAM) емкостью до 64K х 8 бит каждое.

В группу периферийных устройств входят 4 восьмиразрядных параллельных порта ввода-вывода (P0, P1, P2, P3), усовершенствованный последовательный порт (ESP), три таймера-счетчика (Т/С0, Т/С1, Т/С2) и входной порт USB. Микроконтроллер имеет 4 выхода для непосредственного подключения светодиодов. Микроконтроллер типа 8Х931НА, кроме того, содержит блок концентратора и 4 выходных порта USB.

Входной порт USB имеет 3 адресуемых точки ввода-вывода, с каждой из которых связана пара стеков типа FIFO. Один стек в паре используется при вводе байтов, другой - при выводе. Стеки в двух парах имеют емкость 8 х 8 бит, а в третьей паре - 16 х 8 бит. Одна точка ввода-вывода (Э0) используется для ввода управляющей информации и вывода информации о состоянии внешнего устройства, а две другие точки - для ввода-вывода данных. В блоке концентратора имеется дополнительная пара стеков типа FIFO емкостью 8 х 8 бит.

Микроконтроллеры типа 83931YA могут использоваться в качестве контроллера клавиатуры, имеющего 20 выходов и 8 входов для сигналов сканирования клавиатуры. Выходами являются выводы портов Р1, Р2 и четыре вывода порта Р3, а входами - выводы порта Р0.

Микроконтроллеры семейства 931 могут работать с кварцевым резонатором с частотой 12 МГц или 6 МГц (только при низкой скорости передачи), при этом тактовая частота работы микроконтроллера может быть установлена равной 6 МГц или 3 МГц.

Ток потребления зависит от тактовой частоты. В рабочем режиме он имеет величину 70 мА и 50 мА соответственно. Микроконтроллер может быть переведен в режим холостого хода с током потребления 40 мА и 30 мА соответственно и в режим пониженного энергопотребления с током потребления 150 мкА.

Микроконтроллер типа 8Х930YZ (X=0,3; Y=A,H; Z=D,E) по своим характеристикам наиболее близок к микроконтроллеру типа 8ХC251SA/SB фирмы Intel. Он имеет систему команд MCS-251, содержащую все 111 команд системы команд MCS-51 и 157 новых команд. По новым командам могут выполняться арифметические, логические и пересылочные операции с данными, имеющими формат 8 бит, 16 бит и 32 бита, при этом в качестве источников операндов и приемников результатов используются регистры, пары регистров и четверки регистров. Предусмотрен режим работы, в котором программы, содержащие только команды системы MCS-51, могут выполняться без внесения каких-либо изменений.

В состав микроконтроллера входит регистровое запоминающее устройство (RRAM), содержащее 54 восьмиразрядных регистра общего назначения. В него входят 32 регистра, образующих 4 регистровых банка. Для обращения к регистрам в RRAM и к некоторым другим регистрам (А, В, DP, SP) используются адреса, образующие в совокупности регистровый файл объемом 40 адресов для восьмиразрядных регистров.

Микроконтроллер имеет внутреннее оперативное запоминающее устройство для хранения данных (IRAM), емкостью 1K х 8 бит. Регистры, образующие регистровые банки, в состав IRAM не входят. К микроконтроллеру могут подключаться внешние запоминающие устройства общей емкостью до (4 х 64K- 1056) х 8 бит.

В группу периферийных устройств входят четыре параллельных восьмиразрядных порта ввода- вывода (Р0, Р1, Р2, Р3), усовершенствованный последовательный порт (ESP), три таймера-счетчика (Т/С0, Т/С1, Т/С2), программируемый счетный блок (РСА), сторожевой таймер (WDT) и входной порт USB. Микроконтроллер типа 8Х930HZ, кроме того, имеет блок концентратора и 4 выходных порта USB.

Программируемый счетный блок содержит счетчик и пять счетных модулей, каждый из которых может работать в режиме захвата, программного таймера, быстрого ввода и широтно-импульсного модулятора, а один из модулей, кроме того, - в режиме программного сторожевого таймера.

Порт USB имеет четыре адресуемых точки ввода-вывода, с каждой из которых связана пара стеков типа FIFO. Стеки в трех парах имеют емкость 16 х 8 бит, а в одной паре стеки могут иметь емкость до 1K х 8 бит. Выпускается модификация микроконтроллера с шестью адресуемыми точками ввода-вывода и стеками емкостью 16 х 8 в двух парах, 32 х 8 в трех парах и 256 х 8 в одной паре.

В микроконтроллерах семейства 930 (MCS-251) обращение к IROM выполняется за 2 такта, при этом одновременно считываются 2 байта и формируется очередь байтов кодов команд. Обращение к внешней памяти для чтения байта кода команды выполняется за 4 такта ( в нестраничном режиме) или за 2 такта (в страничном режиме).

При работе в нестраничном режиме внешний регистр адреса подключен к выводам порта Р0 и используется для хранения младшего байта кода адреса. В страничном режиме внешний регистр подключен к выводам порта Р2 и используется для хранения старшего байта кода адреса. При этом в случае, когда в очередном адресе команды изменяется только младший байт, отпадает необходимость в выводе старшего байта. Обращение к внешней памяти для чтения или записи байта данных в обоих режимах выполняется за 6 тактов.

В микроконтроллере имеется возможность вводить в цикл обращения к внешней памяти дополнительные такты для согласования скорости работы микроконтроллера и микросхем памяти. Число дополнительных тактов (тактов ожидания) может быть задано программно или определяться значением специального сигнала, подаваемого на один из выводов микроконтроллера.

Микроконтроллеры семейства 930 работают при подключении кварцевого резонатора с частотой 12 МГц или 6 МГц (только на низкой скорости передачи), при этом тактовая частота работы микроконтроллера может быть установлена равной 3 МГц, 6 МГц или 12 МГц (при полной скорости передачи). Значения тока потребления в рабочем режиме (Iраб ) и в режиме холостого хода (Iхол) при разных значениях тактовой частоты (Fclk) и скорости передачи (BR) приведены в табл.2.

Таблица 2.

Fclk (МГц) Iраб/Iхол (мА)
BR=12 Мбит/с BR=1,5 Мбит/с
3 60/40 45/30
6 --- 75/55
12 150/100 ---

В режиме пониженного энергопотребления микроконтроллер потребляет ток величиной 50 или 175 мкА в зависимости от состояния порта USB.

         Литература.

  1. 8Х931AA/8X931HA Universal Serial Bus Peripheral Controller. Advanced Information Datasheet. Intel.1998.
  2. 8X930AX Universal Serial Bus Microcontroller. Advanced Information. Intel.1997.
  3. М.Гук. Аппаратные средства IBM PC. Питер. 1998.

Качественный инфракрасный пленочный теплый пол от компании DEVI || По материалам: http://www.pro-anji.ru/arhiv/ispantsy-svatayut-ronaldu-v-anzhi.html.
 © 2003—2018 «Электронный портал»Обр@тная связь