Фирма Philips изготавливает самую широкую в отрасли номенклатуру приборов на основе архитектуры 80C51 (Более подробно с архитектурой MCS-51 можно ознакомиться в разделе микроконтроллеры семейства MCS-51). Разработанные для использования в применениях реального масштаба времени, эти производные от семейства 80C51 приборы используются в применениях, располагающихся в диапазоне от потребительских устройств и компьютерной периферии до автомобильных систем и космической аппаратуры.

    Если Вам для ваших применений понадобился весь диапазон опций памяти, обращайтесь к приборам фирмы Philips, производным от 80C51, среди них имеются опции: FLASH, OTP-EPROM и ROM емкостью от 1до 64КБ, и ROMLESS версии, способные адресовать до 64КБ внешней памяти.

    Для применений, работающих с батарейным питанием, необходимы приборы с малым потреблением. Philips располагает развивающимся семейством микроконтроллеров 80C51, работающих при напряжении питания до 2,7 В. Для применений, требующих еще более низкого напряжения, имеются приборы семейства 8XCL51 работающего при напряжении питания до 1,8 В, что существенно ниже чем у большинства других микроконтроллеров семейства 80C51из имеющихся на рынке. Микроконтроллеры с малым потреблением оснащены также режимами idle и power-down, способствующими снижению общего потребления и позволяющими увеличить срок службы батареи вашего применения. Потребление приборов 80C51/52/54/58 и серии FX снижено от традиционного на 50 %. Такое малое потребление микроконтроллеров обеспечивает явное преимущество над конкурентами.

    В связи с тем, что современным 8-разрядным применениям необходимо дальнейшее наращивание производительности, Philips разработала приборы семейства 80C51 с повышенной производительностью и дополнительными возможностями. Однако, большому количеству применений требуется еще более резкое наращивание производительности. В таких применениях необходимо использовать только мощные 16-разрядные ядра. Признавая как факт что тысячи пользователей в настоящее время используют приборы с архитектурой 80C51 в своих применениях и вложили значительные средства в создание библиотек кодов и средств проектирования, фирма Philips разработала 16-разрядную архитектуру, позволяющую заказчикам перейти к 16-разрядной производительности и использовать наработанные средства за счет обеспеченной фирмой совместимости сверху вниз. Архитектура eXtended Architecture (XA) фирмы позволяет приверженцам архитектуры 80C51 мигрировать к 16-разрядным микроконтроллерам. Архитектура XA - намного больше чем просто 16-разрядное расширение 80C51 - она обеспечивает увеличение производительности в четыре - пять раз, по сравнению с 8-разрядными 80C51 работающими на той же самой частоте и с теми же самыми исходными кодами.

    С тем, чтобы упростить выбор необходимых Вам микроконтроллеров семейства 8051 и его производных на следующих страницах проведена сортировка всех выпускаемых приборов по семи основным категориям. Полный перечень всего семейства микроконтроллеров 80C51 фирмы Philips , разбитых по объему памяти, может быть найден на последних четырех страницах этой брошюры. Каждая категория определяет основные характеристики проектируемого устройства и отражает основные возможности прибора.

    К категориям возможностей относятся:

Объем памяти и быстродействие

    Приборы, перечисленные в этом разделе распределены по объему памяти, начиная с 8XC750 - прибора 80C51 с самыми маленькими ROM /OTP емкостью 1КБ, до приборов8XCE560 и P8XC51RD + с самыми большими ЗУ ROM /OTP/FLASH емкостью 64КБ. Для применений, для которых необходимы корпуса малой площади, Philips предлагает приборы в корпусах PQFP и семейство 7XX с самыми маленькими корпусами SSOP. Быстродействие большинства приборов составляет 33 МГц и семейства 750 - 40MHz.

Счетчики / таймеры

    Фирма Philips предлагает самый широкий выбор приборов со встроенными счетчиками и таймерами, включая сторожевые таймеры и программируемые матрицы счетчиков (PCA).

Последовательный интерфейс

    Фирма Philips предлагает самый большой выбор последовательных интерфейсов, чем предлагает любой другой поставщик, микроконтроллеры оснащаются интерфейсами I2C, UART, расширенными UART, и интерфейсом шины CAN.

Работа при низком напряжении питания

    Philips предлагает семейство с низким напряжением питания, включая низковольтные OTP приборы, оптимизированные к работе на частоте 16 МГц.

Аналоговые возможности

    Большое количество приборов оснащено 8- и 10-разрядными аналого-цифровыми преобразователями, Philips располагает приборами, которые удовлетворят самые специфические требования применений к аналого-цифровым возможностям.

Возможность обеспечения защиты и пониженные EMI /RFI

    Philips располагает рядом встраиваемых схем защиты, таких как сторожевые таймеры, детекторы сбоя синхронизации и схемы обнаружения снижения напряжения. И, как ответ на все возрастающие требования к снижению EMI, Philips предлагает семейство приборов с низким EMI/RFI.

Дополнительные возможности

    В этом разделе описываются многие из уникальных дополнительных возможностей, предоставляемых микроконтроллерами фирмы Philips, включая: управление дисплеями, универсальный интерфейс периферии, и смарт карты.

Объем памяти и быстродействие

    Микроконтроллеры фирмы Philips, производные от семейства 80C51, обеспечивает самый широкий диапазон памяти и быстродействия, предлагаемых любым другим поставщиком.

OTP-EPROM

    Philips предлагает OTP микроконтроллеров больше, чем любой другой поставщик микроконтроллеров, позволяя реализовывать эффективные решения при макетировании, выпуске продукции малых и больших объемов, и при разработке применений, для которых используются уникальные коды. Philips предоставляет широкий диапазон программируемых пользователем устройств для каждого этапа цикла проектирования, обеспечивая необходимую гибкость проектирования и диапазон выбора. От этапа разработки программного обеспечения до эмуляции устройства и этапа отладки системы, устройства FLASH - наиболее эффективные решения, поскольку эти приборы электрически стираемы, их можно многократно использовать до тех пор, пока проект не будет отработан.

    На раннем этапе производства идеально использование OTP микроконтроллеров , поскольку они обеспечивают гибкость, необходимую для быстрого и легкого изменения программного обеспечения В многих применениях OTP приборы используются и в массовом производстве, поскольку они позволяют быстро отвечать на изменения требований производства и, если возникает необходимость в изменении программного обеспечения во время выпуска продукции, OTP приборы позволяют изменять программное обеспечение с наименьшими затратами.

FLASH

    FLASH микроконтроллеры предоставляют пользователю максимальную гибкость программирования. FLASH микроконтроллеры могут быть электрически очищены и перепрограммироваться снова и снова. Пользователь сам может определить, в какой момент в процессе производства необходимо программировать приборы. И если возникает необходимость в изменении кодов, в приборы может быть записано новое модифицированное программное обеспечение.

    FLASH микроконтроллеры можно программировать стандартными параллельными программаторами или, в зависимости от типа прибора, их можно программировать последовательно. Параллельно программируемые устройства программируются чаще всего вне применения. Если прибор установлен на плате применения в колодке, то чтобы изменить программное обеспечение применения, прибор необходимо извлечь из колодки, перепрограммировать и, затем, вновь установить в колодку применения. Программирование прибора вне применения исключает необходимость организации на плате применения схем перепрограммирования. Приборы P89C738, P89C138, P89C238, P89C132 и семейства P89C51RX+ позволяют параллельное программирование.

    Программирование установленных на плате применения приборов с последовательным программированием выполняется более простыми средствами, по сравнению с приборами с параллельным программированием. Используются два основных метода последовательного программирования. Первый метод использует внешнее, относительно применения, управление. Это обычно выполняется посредством внешнего соединителя, установленного на плате применения. Такой прием используется при программировании приборов P89C138/238.

    В другом методе последовательного программирования программированием управляет сам прибор. Модифицированный код поступает через стандартный интерфейс UART или через выводы I/O, сконфигурированные как последовательный порт. При этом методе процессор вызывает программу обновления и, затем, стирает и вновь программирует FLASH память. Для реализации такого метода необходимо разместить на плате применения минимум дополнительных аппаратных средств. Небольшие разделы кодов могут быть изменены в приборах P89C51RX + и P89C132. Обработчик начальной загрузки может быть настроен пользователем в зависимости от требований применения.

EEPROM

    Память EEPROM является средством, позволяющим программировать прибор как непосредственно в схеме применения, так во внешнем программаторе. Приборы 8XC864, 8XC858, 8XC855, 83C852 и 8XC851 являются приборами, производными от семейства 80C51 микроконтроллерами, которые оснащены EEPROM памятью данных. EEPROM память данных сохраняет данные даже при отключенном питании.

Быстродействие и производительность

    Фирма Philips расширила номенклатуру высокопроизводительных микроконтроллеров 80C51, которые работают с тактовой частотой до 33 МГц и, кроме того, предлагает приборы 8XC750, работающие на частоте 40 МГц. Эти приборы позволяют получить высокую производительность без перехода к более дорогим приборам с 16-разрядной архитектурой. Новые микроконтроллеры, работающие с тактовой частотой до 33 МГц, потребляют на 50% меньшую мощность чем традиционные приборы.

    Если же для применения важно малое потребление а высокое быстродействие не являются определяющим, то разработчику предоставляется возможность выбора среди статических приборов, сохраняющих работоспособность при нулевой тактовой частоте и работающих при напряжении питания 2,7 или 1,8 В. Philips первая предложила OTP микроконтроллеры с напряжением питания 2,7 В, при сохранении быстродействия. Фирма Philips обеспечила сохранение характеристик производительности приборов (8XC51/52/54/58 и серии FX) пи работе этих приборов с напряжением питания 2,7 В.

    Если же для применения необходим прибор с производительностью большей, чем может обеспечить номенклатура приборов семейства 80C51, то имеется возможность выбора из совместимого высокопроизводительного 16-разрядного семейства микроконтроллеров. Семейство микроконтроллеров eXtended Architecture (XA) предлагает от 10 до 100 крат большую производительность, по сравнению с приборами 80C51, обеспечивая простое наращивание производительности.

Таблица 1. Объем памяти и быстродействие

Разрядность: 8

Счетчики/таймеры

    Микроконтроллеры фирмы Philips располагают широким набором конфигураций таймеров, включая стандартный для архитектуры 8051 набор 16-разрядных таймеров: Таймер0, Таймер1 и Таймер2. В ряде микроконтроллеров этот стандартный набор расширяется и иными специализированными таймерами типа PCA и аппаратных сторожевых таймеров.

PCA

    PCA (Programmable Counter Array) фирмы Philips идентичен, по функционированию стандартным PCA, но обеспечивает существенно лучшие временные характеристики, чем таймеры микроконтроллеров 80C51.

    PCA - специальный таймер связанный с 16-разрядными модулями захвата/сравнения, количество которых может достигать пяти, и способствующий упрощению разработки программного обеспечения, поскольку каждый модуль может быть индивидуально запрограммирован на работу в одном четырех режимов: режиме захвата нарастающего или падающего фронтов, режиме программного таймера, вывода импульсов высокой частоты или в режиме ШИМ модулятора. Каждый модуль PCA располагает соответствующим выводом Порта 1, который может быть использован для входа или выхода сигналов.

    Все микроконтроллеры, оснащенные PCA, такие как семейства 8XC51FX и 8XC51RX+, приборы 8XC754, 8XC575 и 8XC576 идеальны для использования в применениях, для которых необходима широтно-импульсная модуляция и возможности быстродействующего подсчета и I/O. Максимум преимуществ от использования микроконтроллеров с PCA можно получить в системах управления автомобилем, в сотовых и беспроводных телефонах, в средствах управления массовой памятью, в измерительной аппаратуре, аппаратуре медицинской диагностики, при управлении питанием и организации временных последовательностей, в средствах мониторинга.

Аппаратный сторожевой таймер

    Аппаратный сторожевой таймер фирмы Philips гарантирует что микроконтроллер в применении будет работать правильно. Сторожевой таймер защищает от сбоев программы микроконтроллера, которые могут быть вызваны бросками напряжения или другими внешними условиями. Переполнение сторожевого таймера приводит к сбросу микроконтроллера. Чтобы предотвратить нежелательный сброс, сторожевой таймер должен быть очищен прежде, чем наступит переполнение. Для предотвращения случайного переполнения используется специальная последовательность заполнения таймера. Период заполнения таймера регулируется от 2000 до 512000 командных циклов (см. также раздел Возможности защиты).

Таблица 2. Счетчики/таймеры

Последовательный интерфейс

    Микроконтроллеры фирмы Philips располагают набором разнообразных последовательных протоколов связи. Они обеспечивают широкий диапазон производительности и стоимости, удовлетворяющие потребности самых различных применений.

UART/расширенный UART

    UART микроконтроллеров 80C51 - интерфейс, обеспечивающий все возможности простой последовательной связи и наиболее часто используемый в микроконтроллерах 80C51. Этот интерфейс двунаправлен и может одновременно и посылать и получать данные. В ряде микроконтроллеров фирмы Philips используется Расширенный UART. Расширенный UART выполняет все функции стандартного UART плюс обнаружение ошибок синхронизации фреймов и автоматическое распознавание адреса.

I²C

    Интерфейс I²C является последовательной 2-проводным интерфейсом с уникальными старт/стоповыми условиями, двунаправленной связью и полной синхронизацией, работающий в режиме с множеством ведущих. Интерфейс I²C используется, прежде всего, для организации связи между двумя или несколькими ИС, расположенными на относительно малом удалении (при производительность 100 Кбит/с расстояние порядка 4 метров). При использовании расширителя шины I²C - прибора фирмы Philips P82B715, расстояние увеличивается в 10 раз (до 40 метров), что позволяет использовать интерфейс I²C для связи центрального устройства с удаленными периферийными устройствами.

Шина CAN

    Шина CAN (Control Area Network) хорошо работает в электрически зашумленных, сложных условиях эксплуатации, характерных для промышленного производства, в средствах числового управления оборудования тяжелого машиностроения и т.п. Шина CAN идеальна для использования в схемах, требующих надежной последовательной связи или мультиплексируемых соединений. Последовательная 2-проводная шина CAN микроконтроллеров 8XC592 и 8XCE598 способна передавать данные с производительностью до 1 Мбит/с на расстояние до 5000 метров.

    Микроконтроллеры 8XC592 и 8XCE598 - первые члены семейства приборов фирмы Philips, поддерживающие CAN, и работы над внедрением новых мощных последовательных интерфейсов продолжаются.

Быстродействующий последовательный интерфейс

    Быстродействующий последовательный интерфейс используется для очень высокоскоростного обмена данными между CPU и другими периферийными устройствами. Этот 8-разрядный 3-проводный последовательный интерфейс обеспечивает максимальное быстродействие в бодах в 1 МГц. К другим возможностям относятся: генерация сигнала прерывания по получению/отправке байта, синхронизация бодов, триггеры Шмитта на входах синхросигнала и данных и программная установка первым в посылке старшего или младшего бита байта.

Таблица 3. SERIAL INTERFACE

    К расширенному набору функций относятся: детектирование снижения VCC, активный низким уровнем Reset, детектирование сбоев синхронизации, пониженное EMI излучение и 4 аналоговых компаратора.

Работа при низком напряжении питания

    Фирма Philips располагает производными от 80C51 микроконтроллерами, которые работают с самыми низкими рабочими напряжениями, из доступных сегодня. Кроме того, имеется выбор устройств работающих в диапазоне напряжений от 5,5 до 2,7 В или от 6,0 до 1,8 В, оснащенных режимами idle и power-down и с полностью статическим ядром. Такие возможности позволяют получить необходимую производительность при минимальном потреблении.

Статическая работа и работа при напряжении 2,7 и 1,8 В

    Для применений с низкими напряжениями питания фирма Philips предлагает приборы с двумя диапазонами напряжений: от 2,7 до 5,5 В и от 1,8 до 6,0 В. Приборы семейства 8XCLXXX работают в диапазоне напряжений от 1,8 до 6,0 В с тактовой частотой от 0 до 16 МГц. Прибор 8XCL580 работает при напряжении питания до 2 В.

    Приборы со статическим ядром, расширяющие семейство приборов с диапазоном напряжений питания от 2,7 до 5,5 В, выпускаются в масочно программируемых версиях и в версиях с OTP-EPROM, в сериях 87/80C51/52/54/58, ROMless сериях 80C31 и 80C32, и серии FX.

    Фирма Philips планирует к производству развернутое семейство OTP и масочных приборов с напряжением питания от 2,7 до 5,5 В и статическим ядром. Полностью статическое ядро позволяет останавливать генератор, с тем чтобы максимально снизить потребление, и вновь активировать его без сложных процедур перезапуска и без потери данных.

Таблица 4. OTP, ROM, И ROMLESS микроконтроллеры с низким
(с расширенным диапазоном) напряжения питания

Аналоговые возможности

    Фирма Philips располагает производными от 80C51 микроконтроллерами со встроенными 8- и 10-разрядными аналого-цифровыми преобразователями. Кроме того, имеются микроконтроллеры с 8-разрядными цифро-аналоговыми преобразователями, выходами ШИМ (PWM) и точными компараторами.

Аналого-цифровые преобразователи

    8-разрядные и 10-разрядный аналого-цифровые преобразователи оснащены мультиплексируемыми входами, позволяющими выбирать до восьми источников аналоговых сигналов, и входными схемами выборки/хранения, упрощающими использование АЦП при измерении высоких частот. Каждый вход располагает высоким входным сопротивлением, снижающим нагруженность источника сигнала и, следовательно, способствующим повышению точности измерения.

Широтно-импульсная модуляция (PWM)

    Выход ШИМ позволяет формировать сигналы очень точной частоты и скважности. PWM обеспечивает две возможности, расширяющие возможности применения, формирование сигналов с изменяемой частотой и с изменяемой скважностью. При 8-разрядном PWM скважность регулируется в пределах от 0% до 100% 255 квантами.

    Выходы PWM используются для реализации недорогих цифро-аналоговых преобразователей и, при использовании компаратора, может быть разработан аналого-цифровой преобразователь.

Компараторы

    Встроенные прецизионные компараторы обеспечивают высокую гибкость и располагают малым смещением. Чтобы уменьшить число внешних навесных компонентов, фирма Philips организовала четыре компаратора на приборах 8XC575 и 8XC576 и один на 8XC754, которые могут быть использованы для реализации многих функций, типа недорогих АЦП и детекторов пересечения уровня.

Таблица 5. Аналоговые возможности

Возможности защиты и уменьшенные EMI/RFI

    Применение микроконтроллеров с низким уровнем электромагнитных и радиочастотных излучений (EMI и RFI) способствуют упрощению процедуры сертификации применения, позволяет упростить проектирование и снизить стоимость печатных плат, обеспечивает использование более простых элементов экранирования, упрощает разводку шин питания и земли, способствует снижению перекрестных помех. Фирма Philips оснащает свои микроконтроллеры средствами защиты, типа сторожевых таймеров, схем обнаружения сбоев тактового генератора и детектирования снижения напряжения питания, для которых не требуются внешние компоненты и которые способствуют сокращению сроков разработки применения, снижению общей стоимости системы.

Схемы защиты для обеспечения высокой надежности

Надежность работы- основное требование, предъявляемое к применению. Это требование еще более ужесточается в случаях реализации жизнеобеспечивающего применения - типа медицинской аппаратуры, бортового оборудования самолетов или транспортных средств, где сбой работы микроконтроллера может привести к беде. И в промышленных применениях отказ одного компонента может привести к остановке технологического процесса, остановке конвейера. Микроконтроллеры фирмы Philips располагают широким диапазоном схем защиты, расширяющих отказоустойчивость систем и повышающих их надежность: сторожевые таймеры, схемы обнаружения снижения напряжения и обнаружения неисправности тактовых генераторов.

Сторожевой таймер

    Сторожевой таймер предназначен для повышения отказоустойчивости микроконтроллера. Задача сторожевого таймера - перезапустить микроконтроллер при возникновении потенциально опасного состояния процессора. Если пользовательская программа сбивается и не перезагружает сторожевой таймер в течение заданного времени, то сторожевой таймер автоматически генерирует сигнал сброса системы, что существенно увеличивает уверенность в правильном выполнении пользовательской программы, в правильной работе процессора. Сторожевые таймеры микроконтроллеров фирмы Philips аппаратно конфигурируются и они не могут быть разрушены проблемами, возникающими с неправильной работой программного обеспечения или событиями, происходящими в применении. Дополнительную гибкость сторожевому таймеру добавляет корректирование периода блокировки от 2 до 512 мс (при тактовой частоте 12 МГц), в зависимости от особенности применения.

Схемы обнаружения неисправностей

    К другим возможностям защиты, интегрированной в микроконтроллерах фирмы Philips относятся схемы: обнаружения неисправности тактового генератора (OFD - Oscillator Failure Detection) и детектирования снижения напряжения питания. Подобно сторожевому таймеру эти схемы генерируют сигнал сброса, если частота генератора опускается ниже заданной частоты или, если напряжение питания снижается ниже определенного уровня.

    Встроенные возможности защиты означают, что нет необходимости затрачивать время на разработку дополнительных внешних схем защиты микроконтроллера и системы. Результат - высоко надежная схема с уменьшенным количеством компонентов, сниженной стоимостью и сниженным временем выхода применения на рынок.

Сниженное EMI

    Учитывая ужесточение требований при сертификации применений, фирма Philips разработала семейство приборов с существенно сниженным уровнем EMI излучений. За счет доработки внутренней схемотехники микроконтроллеров с пониженным уровнем EMI, уровень излучаемых шумов был уменьшен более чем на 20 дБ, что особенно важно для частот свыше 100 МГц, при которых уменьшение шумов на уровне плат достигается сложными и дорогими средствами.

    При использовании микроконтроллеров с низким уровнем EMI/RFI проектирование применения становится более простым, издержки - ниже, а разводка питания, земли и экранирование упрощаются. Использование приборов с низким уровнем EMI/RFI на целый шаг приближает к получению необходимого сертификата.

    Пример семейства приборов с низким уровнем EMI/RFI - семейство 8XC575, при разработке которого было использовано много приемов снижения излучений, позволивших получить приборы с уровнем EMI/RFI в 100 раз ниже чем излучение стандартного микроконтроллера.

Дополнительные возможности

    С тем, чтобы разработчик получил возможность упростить свое применение, фирма разработала ряд специфических приборов, размещенных в различных корпусах.

Встроенный контроллер дисплея (OSD - On-Screen Display)

    Встроенные контроллеры дисплеев (OSD), которыми оснащены микроконтроллеры 8XC055, 83C145, 83C845 и 83C366/566/766, позволяют легко выводить текст на экран с удивительной гибкостью цветов и оттенков.

    OSD обеспечивает определяемый пользователем набор символов, включая типы шрифта и их размеры, начальное положение символов, матрицу символа, цвет фона, переднего плана и затенения, а также мерцание символа и подавление вертикального джиттера. OSD позволяет выводить на экран одновременно до 128 символов. И число строк и количество символов на строке определяется пользователем.

    Кроме того, эта гибкость поддерживается дополнительными аппаратными средствами фирмы Philips которые позволяют достаточно просто использовать OSD в различных проектах применений.

Универсальный интерфейс периферии UPI (Universal Peripheral Interface )

    В устройствах, которым необходим интерфейс с шиной ISA персонального компьютера или другими системными шинами, очень удобно использовать микроконтроллеры 8XC451, 87C453 и 8XC576, поскольку они оснащены встроенным интерфейсом UPI.

Смарт карты (Smart Card)

    Smart Card микроконтроллер фирмы Philips предоставляет возможность реализации целого диапазона применений и устройств, типа кредитных карт, электронных ключей, медицинских карточек, и средств идентификации.

    Типичными применениями управления доступом, в которых используются смарт карты, являются: спутниковые TV сети, портативные телефоны, компьютеры, коммерческое TV и электронные ключи. Другие применения смарт карт - медицинские карточки и истории болезни и кредитные карточки. В промышленных отраслях смарт карты используются для управления потоками данных, в управлении оборудованием, при контроле и управлении процессами.

    Микроконтроллер смарт карт 83C852 располагает ROM емкостью 6 Кбайт, RAM емкостью 256 байт и 2 Кбайтами EEPROM. Микроконтроллер 83C852 оснащен модулем криптографических вычислений (CCU), расширяющим защищенность данных, и поставляется в корпусе в стиле кредитной карты или же он может быть поставлен в виде кристаллов.

    Имеются также микроконтроллеры P83C855, P83C858 и P83C864, разработанные специально для смарт карт-применений.

Таблица 6. Возможности защиты и уменьшенные EMI/RFI