Radioelektronik Audio-HiFi-Video 1/2001

Rodzina mikrokomputerów

8-bitowych ST7 firmy

STMicroelectronics

(dawniej SGS-Thomson)

jest przeznaczona

do zastosowañ

w przemyœle, motoryzacji,

peryferyjnych

urz¹dzeniach

komputerowych (³¹cze

USB) i sprzêcie

powszechnego u¿ytku.

W

rodzinie mikrokomputerów ST7

wykorzystano, bêd¹c¹ standar-

dem przemys³owym, architektu-

rê 8-bitow¹ usprawnion¹ w celu

u³atwienia programowania przy u¿yciu jêzyków

wysokiego poziomu. Zosta³a opracowana z my-

œl¹ o zastosowaniu w elastycznych systemach

steruj¹cych, maksymalnie scalonych i wyma-

gaj¹cych do³¹czenia minimalnej liczby elemen-

tów zewnêtrznych. Wszystkie wersje mikrokom-

puterów rodziny ST7 zestawiono w tablicy 1.

Przegl¹d w³aœciwoœci

uk³adów rodziny ST7

Wszystkie uk³ady s¹ dostêpne w ró¿nych we-

rsjach w szerokim zakresie rodzajów i pojemno-

œci pamiêci programu oraz pamiêci danych. Ele-

menty z pamiêciami ROM s¹ przeznaczone do

urz¹dzeñ produkowanych masowo, a pamiêæ

jest programowana we wspó³pracy z u¿ytkow-

MIKROKOMPUTERY 8-BITOWE ST7

nikiem podczas procesu technologicznego. We-

rsje uk³adów do jednokrotnego programowa-

nia (OTP – One Time Programmable) s¹ prze-

znaczone do urz¹dzeñ produkowanych w ma-

³ych i œrednich seriach, jak równie¿ do urz¹-

dzeñ, w których s¹ stosowane ró¿ne wersje

oprogramowania i/lub jest ono czêsto zmienia-

ne. S¹ one programowane przez u¿ytkownika

przy wykorzystaniu programatorów EPROM.

Emisja zak³óceñ zosta³a utrzymana na ma³ym

poziomie dziêki optymalizacji szybkoœci prze³¹-

czania buforów wyjœciowych, zastosowaniu we-

wnêtrznych szyn danych ograniczaj¹cych licz-

bê tranzystorów bêd¹cych jednoczeœnie w sta-

nie w³¹czenia. Wra¿liwoœæ na zak³ócenia ze-

wnêtrzne zosta³a wydatnie zmniejszona dziêki

takim czynnikom jak szeroki zakres dopuszczal-

nych napiêæ zasilaj¹cych od 2,5 do 6 V i do³¹-

czone do wejœæ/wyjœæ diody ograniczaj¹ce.

Mikrokomputery grupy ST7 mog¹ byæ stoso-

wane we wszelkiego rodzaju urz¹dzeniach ana-

logowych i cyfrowych. W wielu urz¹dzeniach

analogowych mo¿e staæ siê op³acalne wpro-

wadzenie rozwi¹zañ z uk³adami grupy ST7,

które mog¹ sprostaæ najwiêkszym wymaga-

niom dotycz¹cym w³aœciwoœci i kosztów.

Scalone w jednej strukturze z przetwornikami

analogowo-cyfrowymi mikrokomputery grupy

ST7 umo¿liwiaj¹ realizacjê ”inteligentnego” sprzê-

¿enia zwrotnego ze œrodowiskiem przez bezpo-

œrednie do³¹czenie czterech, szeœciu lub oœmiu

wejœæ kana³ów analogowych. Wspó³praca z ope-

ratorem jest zapewniona przez klawiaturê i ze-

spó³ diod sygnalizacyjnych (LED), do³¹czonych

bezpoœrednio do wejœæ/wyjœæ, bez koniecznoœci

stosowania dodatkowych elementów zewnê-

trznych. Ma³y pobór mocy ze Ÿród³a zasilania

umo¿liwia stosowanie mikrokomputerów w urz¹-

dzeniach z zasilaniem bateryjnym.

r

PODZESPO£Y

22

Wszystkie wymienione zalety mikrokompute-

rów grupy ST7 powoduj¹, ¿e s¹ one szeroko sto-

sowane w motoryzacji, sprzêcie domowym

i urz¹dzeniach przemys³owych.

Urz¹dzenia peryferyjne

Równoleg³e porty I/O – dwukierunkowe równo-

leg³e linie wejœæ / wyjœæ grupowane jako porty za-

wieraj¹ce po 8 linii. Liczba linii jest uzale¿niona

od liczby koñcówek uk³adu scalonego. Mog¹ byæ

one wspó³dzielone z innymi urz¹dzeniami pery-

feryjnymi lub innymi funkcjami okreœlanymi przez

u¿ytkownika. Dane s¹ wprowadzane i wyprowa-

dzane przez rejestry danych.

Timer 16-bitowy – wykorzystywany do szero-

kiego wachlarza funkcji czasowych. Sk³ada siê

z 16-bitowego licznika i programowalnego pre-

skalera. Ka¿dy timer mo¿e mieæ do dwóch wejœæ

i dwóch wyjœæ. Dziêki temu mo¿na mierzyæ sze-

rokoœæ impulsów i generowaæ przebiegi impul-

sowe.

Uk³ad zabezpieczaj¹cy (Watchdog) – sk³ada

siê z 7-bitowego prze³adowywalnego licznika

rewersyjnego, który wyzwala kasowanie w przy-

padku osi¹gniêcia okreœlonej wartoœci. W cza-

sie normalnej pracy, program u¿ytkowy prze³a-

dowuje licznik w regularnych odstêpach czasu

w celu przeciwdzia³ania wystêpowaniu kaso-

wania. Programowy uk³ad zabezpieczaj¹cy jest

uaktywniany przez oprogramowanie, a sprzêto-

wy – przez sprzêt.

Przetwornik analogowo-cyfrowy (ADC) –

multipleksowanie oœmiu wejœciowych sygna³ów

analogowych. Przetwarza sygna³ analogowy

na sygna³ cyfrowy 8-bitowy przy wykorzystaniu

metody kolejnych aproksymacji. WartoϾ analo-

gowego sygna³u wejœciowego musi mieœciæ siê

w zakresie wyznaczonym przez napiêcie zasi-

lania, które jest w tym przypadku napiêciem od-

niesienia.

Przetwornik cyfrowo-analogowy (DAC) gene-

ruje 10-bitowe sygna³y o modulowanej szeroko-

œci z programowalnym wspó³czynnikiem wy-

pe³nienia. Po filtracji w zewnêtrznych uk³adach

filtruj¹cych CR mog¹ byæ u¿yte do zast¹pienia

potencjometrów i regulowanych Ÿróde³ sygna³ów

analogowych. W wybranych uk³adach rodziny

ST7 wystêpuj¹ przetworniki 12-bitowe.

Architektura Parallel

8bit

Accumulator

Przestrzeñ adresowa

64k

Wewnêtrzna czêstotliwoœæ

zegarowa 8

MHz

Czas wykonywania instrukcji

0,38

µ

s

Liczba instrukcji

63

Czas wykonywania mno¿enia

HW (2,75

µ

s)

DMA

Tak

Przerwania 16

wektorów

Najni¿sze napiêcie pracy

2,4 V

T a b l ic a 2 . Parametry rodziny mikrokompute-

rów ST7

T a b l i c a 1 . Mikrokomputery rodziny ST7

Asynchroniczny interfejs komunikacyjny (SCI) zapewnia w pe³ni du-

pleksow¹ wymianê danych z urz¹dzeniami zewnêtrznymi wymagaj¹cymi

stosowania asynchronicznego przekazywania danych w przemys³owym

standardzie NRZ. Dziêki stosowaniu podwójnego generatora sygna³ów

okreœlaj¹cych przep³ywnoœæ kana³ów odbiorczych i nadawczych uzy-

skuje siê szeroki dopuszczalny zakres przep³ywnoœci sygna³ów.

Szeregowy interfejs peryferyjny (SPI) – synchroniczny interfejs szere-

gowy do komunikowania siê komputerów nadrzêdnych z podrzêdnymi. Po-

jedynczy system nadrzêdny komunikuje siê przez SPI z zewnêtrznymi urz¹-

dzeniami peryferyjnymi lub innymi mikroprocesorami. Rejestry dedykowa-

ne i przerwania umo¿liwiaj¹ w pe³ni sterowanie programowe i stosowa-

nie protoko³ów definiowanych przez u¿ytkownika.

Uniwersalny interfejs szeregowy (USB) – przeznaczony g³ównie do prze-

kazywania danych do urz¹dzeñ peryferyjnych, takich jak klawiatury, mo-

nitory, d¿ojstiki, urz¹dzenia multimedialne i skanery. Umo¿liwia w³¹czanie

i wy³¹czanie urz¹dzeñ bez koniecznoœci prze³adowywania systemu ope-

racyjnego oraz instalowania sterowników. Mikrokomputery rodziny ST7 re-

alizuj¹ funkcje USB o ma³ej szybkoœci. Przep³ywnoœæ danych jest ustala-

na przez DMA. Ka¿dy interfejs USB jest wyposa¿ony w stabilizator napiê-

cia 3,3 V i uk³ad nadawczo-odbiorczy.

Interfejs szyny I

2

C – synchroniczna szeregowa szyna danych do do³¹-

czania dodatkowych urz¹dzeñ przy u¿yciu linii danych i linii zegarowej. Pra-

cuje w trybach nadrzêdnym i podrzêdnym z czêstotliwoœciami zegarowy-

mi do 400 kHz. Zajêtoœæ szyny i rozpoznanie adresu podrzêdnego s¹ au-

tomatycznie flagowane w rejestrach peryferyjnych i opcjonalnie mog¹

byæ generowane przerwania. Adresowanie mo¿e byæ 7- lub 10-bitowe.

Interfejs szyny CAN (Controler Area Network) – protoko³ CAN jest

szeroko akceptowany na ca³ym œwiecie. Umo¿liwia uaktywnienie tworze-

nia sieci wewn¹trz pojazdu lub innego systemu przemys³owego z zagwa-

rantowaniem du¿ej odpornoœci na b³êdy w œrodowisku podatnym na za-

k³ócenia. Zawiera trzy 10-bitowe bufory nadawczo-odbiorcze. Przep³yw-

noœæ mo¿e byæ programowana w zakresie do 1 Mbit/s.

Ogólna charakterystyka

Uk³ady ST7 nale¿¹ do rodziny mikrokomputerów 8-bitowych HCMOS, prze-

znaczonych do stosowania w uk³adach o ma³ym i œrednim stopniu rozbu-

dowy. Konstrukcja wszystkich mikrokomputerów rodziny ST7 jest identycz-

na _ zawieraj¹ one rdzeñ, który jest otoczony kombinacj¹ uk³adów pery-

feryjnych zwanych makrokomórkami. Schemat blokowy jest przedsta-

wiony na rysunku. G³ówne parametry zestawiono w tablicy 2.

n

Cezary Rudnicki

Zestaw uruchomieniowy „ST7 Family Started Kit” dostarczy³a do testów firma Eltron

z Wroc³awia

23

Radioelektronik Audio-HiFi-Video 1/2001

Schemat blokowy mikrokomputerów ST72101, ST72212 i ST72213