Сегодня, наверное, все заметили одну важную тенденцию в мире микроконтроллеров – многие производители стремятся повысить уровень функциональной интеграции микроконтроллеров, что приводит к усложнению корпусного исполнения и увеличению количества выводов. Сейчас такая ситуация на рынке микроконтроллеров стала обычным явлением. Многие производители интегральных микросхем заинтресованы в разработке однокристальных многовыводных приборов с высоким уровнем интеграции, которые смогут выполнять самостоятельно (или с помощью внешней периферии) множество функций.
Но не каждый проект или система на микроконтроллере требуют наличия большого количества линий ввода/вывода. Внутренняя периферия и аппаратные ресурсы микроконтроллера могут выполнять достаточно сложные задачи, и при этом потребуется лишь одна или две линии ввода/вывода с поддержкой функций, подобных UART, I2C, SPI или ШИМ. Более того, некоторые проекты требуют миниатюрной конструкции или требуют применения микроконтроллера в миниатюрном корпусе с минимальным количеством выводов. И такие микроконтроллеры существуют – один такой микроконтроллер может выполнять функции, которые, в иных случаях, потребуют использования нескольких дискретных элементов и схем.
В статье мы рассмотрим несколько миниатюрных микроконтроллеров (корпус с 16 выводами и меньше), их функционал и производительность с ориентацией на разработку компактных устройств/систем. Внимание обратим на некоторые 8-, 16-, и 32-разрядные архитектуры микроконтроллеров, а также на некоторый дополнительный периферийный функционал и возможности обработки смешанных сигналов некоторых микроконтроллеров.
8-разрядные микроконтроллеры
Среди доступных миниатюрных 8-разрядных микроконтроллеров следует отметить 6-выводные устройства в корпусе для поверхностного монтажа SOT-23 серии ATtiny4-TSHR от компании Atmel. В эту же серию входят микроконтролелры ATtiny5, ATtiny9, ATtiny10, отличающихся объемом памяти и наличием АЦП. Несмотря на свои размеры, эти RISC-микроконтроллеры могут работать на частоте до 12 МГц и содержат встроенную Flash-память 512/1024 Байт (16 битная организация) и 32 Байта ОЗУ. Кроме того, сохраняя полную работоспособность в диапазоне напряжений питания 1.8 В – 5.5 В, все представители серии содержат спартанский набор периферийных устройств и ресурсов, включая схему сброса по питанию, сторожевой таймер, два модуля ШИМ и 16-разрядный таймер/счетчик.
Отдельно следует отметить наличие в некторых микроконтроллерах серии 4-канального 8-разрядного АЦП и аналогового компаратора, которые позволяют использовать микроконтроллер в качестве специализированного контроллера емкостного сенсорного интерфейса, контроллера скорости вращения электродвигателя, или же, например, в качестве встроенного интерфейса какого-либо датчика (Рисунок 1). Аналоговый сигнал с датчика может быть легко преобразован в цифровую форму, и, к примеру, каждое цифровое занчение будет помещаться в регистр управления частотой или шириной импульса ШИМ. Результирующий цифровой сигнал может преодолевать длинные расстояния без ошибок, повышая функциональность и технические характеристики удаленного датчика.
 |
|
| Рисунок 1. | Периферия миниатюрного 6-выводного микроконтроллера предоставляет достаточный функционал для обработки смешанных сигналов, который не может быть достигнут с помощью одной только логики. |
Полностью статическое устройство поддерживает интерфейс внутрисхемного программирования, имеет несколько режимов пониженного энергопотребления и встроенный осциллятор, что позволило уменьшить количество выводов корпуса и энергопотребление. Однако, обратите внимание, что микроконтроллер не имеет аппаратных средств для обмена данными, поэтому придется использовать технику Bit-Banging-программирования для обмена данными с другими микроконтроллерами.
Компания Atmel предоставляет разработчикам специальные оценочные модули и платы для своих микроконтроллеров, в том числе и для миниатюрных с малым количеством выводов.
Компания Freescale также выпускает компактный, но достаточно интересный 8-разрядный 6-выводный микроконтроллер. MC9RS08KA2CDB имеет встроенную Flash-память 2 Кбайт и ОЗУ 63 Байта. Творческий подход при разработке кода для этого микроконтроллера приведет к эффективному использованию аппаратных ресурсов, которых достаточно для выполнения строго определенных интенсивных или алгоритмических задач (Рисунок 2).
 |
|
| Рисунок 2. | Тоже выполненный в 6-выводном корпусе, микроконтроллер компании Freescale имеет гибкую многоканальную структуру прерываний. |
Стоит отметить некоторые интересные особенности микроконтроллера: внутренний настраиваемый источник тактовой частоты (20 МГц), модуль таймера с 10 МГц системной шиной и три вывода, которые поддерживают функцию прерывания от клавиатуры (микроконтроллер может находится в «спящем» режиме до появления прерывания). Дополнительно, микроконтроллер имеет rail-to-rail аналоговый вход сравнения, который совместно с внутренним термокомпенсированным источником опорного напряжения может быть настроен на генерирование сигнала прерывания, тем самым, позволяя микроконтроллеру, находящемуся в «спящем» режиме, отслеживать аналоговые события.
Компания также выпускает миниатюрные микроконтроллеры в 8-выводных корпусах, в которых для пользователя доступны еще две линии ввода/вывода. Все устройства сохраняют работоспособность в диапазоне напряжений питания 1.8 В – 5.5 В и поддерживаются отладочными/оценочными наборами (USBSpyder08, DEMO9RS08KA2) и программными инструментами (CodeWarrior IDE).
