Núcleo del microcontrolador
Hasta ahora, MCS-51 se ha convertido en la computadora de la serie de 8 bits más lenta. Los productos de la serie DS89C430 lanzados actualmente en Dallas son compatibles con los pines y conjuntos de instrucciones 80C51. Solo hay un reloj por ciclo de máquina, logrando el mayor rendimiento de la serie 8051. En términos generales, el software de aplicación existente basado en 8051 se puede escribir directamente en el DS89C430 sin ningún cambio. Además, el DS89C430 introduce nuevas funciones en muchas otras áreas, proporcionando mayor flexibilidad para aplicaciones específicas. A continuación se presentan las funciones y características del DS89C430 que son diferentes del 8051. La memoria del programa en el chip se divide lógicamente en pares de celdas Flash de 8 KB, 16 KB o 32 KB para admitir la programación en la aplicación. Esto permite que el dispositivo modifique la memoria del programa bajo el control del software de la aplicación, y el sistema de la aplicación puede completar actualizaciones de software en línea mientras realiza sus funciones principales. El DS89C430 integra una matriz de cifrado de 64 bits, lo que permite a los usuarios ver datos e inspeccionar el código del programa en forma cifrada.
El dispositivo admite programación en el sistema a través del puerto serie RS-232. En la programación del sistema, el gestor de arranque se activa configurando uno o más pines externos del dispositivo en un estado específico. Después de que se inicia el dispositivo, se inicia el cargador de la ROM dedicada que reside en el dispositivo. Una vez que se recibe un carácter de retorno de carro, el puerto serie realiza la función de autobaudios y se sincroniza con la velocidad de baudios del host. Como se muestra en la Figura 1, es la conexión física en la programación del sistema. La sencilla interfaz del cargador de arranque permite múltiples métodos para implementar el microcontrol entre la PC y el objetivo.
Comunicación entre dispositivos. La forma más sencilla es utilizar el software de Dallas, que tiene altas funciones de interfaz y simplifica tareas como la configuración de destino, la carga y descarga de código y la configuración de funciones especiales. El microcontrolador 8051 accede al espacio de datos fuera del chip a través de la instrucción MOVX, y se puede acceder a toda la memoria de datos fuera del chip de 64 KB a través de la instrucción MOVX@DPTR. El 8051 tradicional tiene solo un puntero de datos DPTR, por lo que mover datos de una dirección a otra es muy problemático. El DS89C430 tiene punteros de datos duales DPTR0 y DPTRl, por lo que el software puede usar un puntero para cargar la dirección de origen y el otro puntero para cargar la dirección de destino. Las direcciones SFR de DPTR0 son las mismas que las de 805l (82H y 83H), por lo que no es necesario modificar el código fuente cuando se utiliza este puntero que se encuentra en las direcciones 84H y 85H. Todas las operaciones relacionadas con el puntero de datos utilizan el puntero de datos válido seleccionado por el bit de control SEL. Cada puntero también tiene su propio bit de control que determina si la operación INCDPTR aumenta o disminuye el valor del puntero de datos.
Al copiar bloques de datos, los punteros de datos dobles pueden ahorrar mucho código que el uso de punteros de datos únicos. El usuario convierte el puntero de datos válido convirtiendo el bit SEL. Se puede lograr un método ejecutando la instrucción INCDPS. Para estas copias de bloques grandes, el usuario debe ejecutar con frecuencia esta instrucción para convertir DPTR0 y DPTR1. Para guardar el código y mejorar la velocidad y la eficiencia de ejecución, DS89C430 también contiene un bit de selección de conmutación (TSL), que se utiliza para determinar si el hardware cambia automáticamente el bit SEL al ejecutar la instrucción MOVX, guardando así las instrucciones INCDPS y mejorando aún más la ejecución. velocidad.
La copia de grandes bloques de datos requiere punteros de origen y punteros de destino para direccionar el espacio de datos byte a byte. El método tradicional consiste en utilizar la instrucción INCDPTR para incrementar el puntero de datos. Para aumentar aún más la velocidad de transferencia de datos, se introduce el bit de control de aumento/disminución automático (AID) para determinar si el valor del puntero activo aumentará o disminuirá automáticamente al ejecutar una instrucción MOVX. La Tabla L muestra la comparación de velocidades del DS80C320 y DS89C430 al transmitir bloques de datos de 64B en diferentes condiciones. Como puede verse en la Tabla L, la velocidad de carrera mejora enormemente después de usar punteros de datos dobles. El consumo de energía de los circuitos CMOS consta principalmente de dos partes: el consumo de energía estática causado por la corriente de fuga continua y el consumo de energía dinámico causado por la corriente de conmutación requerida para cargar y descargar el capacitor de carga.
El consumo de energía dinámico es la parte principal del consumo de energía total. Este consumo de energía (PD) se puede calcular a través de la capacitancia de carga (CL), el voltaje de la fuente de alimentación (VDD) y la frecuencia de operación (F), es decir, PD=CL×. VDD2×f F
Para una aplicación específica, la capacitancia y el voltaje de la fuente de alimentación son relativamente fijos y la velocidad de procesamiento del procesador puede ser diferente en diferentes momentos. Por lo tanto, la frecuencia de operación se puede ajustar según. diferentes necesidades para lograr el rendimiento deseado sin afectar el rendimiento del sistema. Reducir los requisitos de consumo de energía.
DS89C430 admite tres modos de bajo consumo y ahorro de energía.
①Control de división de frecuencia del reloj del sistema: permita que el microcontrolador continúe funcionando utilizando la fuente de reloj de división de frecuencia interna para ahorrar consumo de energía. Los bits de control de la división del reloj se configuran mediante software y la velocidad de operación se establece en 1024 ciclos de oscilador por ciclo de máquina.
②Modo inactivo: el contador del programa permanece estático y el procesador está suspendido. En este modo, el procesador no busca ni ejecuta instrucciones. Se conservan todos los recursos, excepto que el reloj de la interfaz periférica sigue siendo válido y las funciones de temporizadores, vigilancia, puerto serie y monitoreo de energía aún están activas. El procesador puede salir del modo inactivo utilizando una fuente de interrupción habilitada.
③Modo de apagado: desactiva todos los circuitos dentro del procesador. Todos los relojes, temporizadores y comunicaciones en serie del chip dejan de funcionar y el procesador no ejecuta ninguna instrucción. El procesador puede salir del modo de apagado utilizando cualquiera de las seis interrupciones externas.