K U R S
Mikrokontrolery z rdzeniem ARM,
część 6
W tej części kursu przedstawiamy
organizację pamięci programu
zastosowanej w mikrokontrolerach
LPC2000 oraz zastosowany
w nich sposób przyspieszenia
dostępu do zgromadzonych
w niej danych.
Generator sygnałów korzystywana do wytworzenia sygnału P=320 MHz/(60 MHz*2)=2,66.
zegarowych zegarowego o wartości 48 MHz dla Jedyną wartością podzielnika któ-
Mikrokontrolery LPC213x/214x kontrolera USB. Aby poprawnie skon- rą można ustawić w rejestrze PLLCFG
mogą pracować z częstotliwością do figurować pętlę PLL musimy zapro- i która mieści się w wyliczonym prze-
60 MHz, natomiast dostępne rezona- gramować dwa parametry M i P. Para- dziale jest podzielnik P=2.
tory kwarcowe mają maksymalną czę- metr M jest mnożnikiem częstotliwo- Wyliczone wartości M i P wpi-
stotliwość podstawową rzędu 12 MHz. ści wejściowej oscylatora (Fosc) CClk sujemy do rejestru PLLCFG podczas
W przypadku dużych częstotliwości =M*Fosc. Parametr P jest natomiast inicjalizacji systemu. Aby zabez-
sygnału zegarowego również istotny podzielnikiem wewnętrznego genera- pieczyć parametry pętli PLL przed
jest problem zakłóceń EMC. Z tych tora CCO. Częstotliwość pracy gene- przypadkową modyfikacją, ustawie-
przyczyn w mikrokontrolery LPC213x/ ratora CCO możemy wyznaczyć z na- nia pętli przepisywane są z rejestrów
214x wbudowano pętlę PLL umożli- stępującego wzoru: Fcco=Cclk x2xP. konfiguracyjnych do pętli PLL dopie-
wiającą zwielokrotnienie częstotliwości Parametr P powinien być ustawiony ro po wpisaniu do rejestru PLLFE-
wejściowej. Do mikrokontrolera oprócz tak, aby częstotliwość pracy generatora ED specjalnej sekwencji hasła 0xAA,
rezonatora kwarcowego można pod- CCO zawierała się w przedziale 156& 0x55. Gdyby takiego zabezpieczenia
łączyć zewnętrzny sygnał zegarowy 320 MHz. Do konfiguracji parametrów nie było, błędnie działający program
z zakresu 1& 50 MHz o napięciu mi- pętli M i P służy rejestr PLLCFG. mógłby doprowadzić do zmian kon-
nimum 200 mV . Sposób podłącze- Bity 4...0 rejestru PLLCFG umożli- figuracji pętli PLL, a co za tym idzie
rms
nia zewnętrznego sygnału zegarowego wiają wybór parametru mnożnika P do zmiany częstotliwości pracy całego
z generatora oraz rezonatora kwarco- z zakresu 1& 32, jednak maksymalna mikrokontrolera. Po zaprogramowaniu
wego przedstawiono na rys. 11. częstotliwość pracy rdzenia (60 MHz) pętli PLL nie jest ona od razu goto-
W przypadku, gdy korzystamy wymusza pracę z mnożnikiem maksi- wa do pracy. Musi upłynąć pewien
z pętli fazowej częstotliwość rezonato- mum 6. Wartość podzielnika P okre- okres czasu, aby pętla się zsynchro-
ra kwarcowego lub sygnału generato- ślają bity 5...6 rejestru PLLCFG i mo- nizowała. Stan synchronizacji pętli
ra musi zawierać się w zakresie 10& że on przyjmować wartości 1, 2, 4 możemy sprawdzić badając stan bitu
25 MHz. Dla rezonatora kwarcowego lub 8. Wyznaczenie parametrów pracy PLOCK w rejestrze PLLSTAT. Gdy ba-
kondensatory C1 i C2 dobieramy po- pętli PLL jest bardzo proste. Jeżeli do dając stan bitu stwierdzimy, że pętla
dobnie jak w innych mikrokontrole- mikrokontrolera podłączony jest rezo- jest prawidłowo zsynchronizowana,
rach w przedziale wartości od 18 pF nator kwarcowy o wartości 12 MHz możemy wykorzystać wyjście pętli
do 58 pF. Najczęściej będziemy wyko- ,a chcemy uzyskać częstotliwość pracy jako z
ródło sygnału zegarowego. Gdy
rzystywać tryb pracy z zewnętrznym rdzenia 60 MHz, wyznaczenie para- mikrokontroler przejdzie w tryb Power
rezonatorem kwarcowym i włączoną metrów M i P przebiega następująco: Down, pętla fazowa PLL zostaje wy-
pętlą PLL. wyznaczamy mnożnik
Na rys. 12 przedstawiono we- M=CClk/
wnętrzne sygnały zegarowe mikro- Fosc=60 MHz/
kontrolera LPC213x/214x. Sygnał po- 12 MHz=5,
chodzący z rezonatora kwarcowego następnie wyznacza-
Fosc jest podawany na pętlę fazową my podzielnik generato-
PLL, skąd po powieleniu stanowi we- ra CCO według wzoru:
wnętrzny sygnał zegarowy CClk słu- P=Fcco/(Cclk*2),
żący do taktowania CPU oraz magi- jako Fcco podstawia-
strali AHB. my minimalnÄ… i maksy-
Sygnał CClk jest podawany na malną dozwolona czę-
dzielnik częstotliwości, którego sygnał stotliwość pracy genera-
wyjściowy (PClk) służy do taktowa- tora CCO:
nia magistrali VPB. Mikrokontrolery P=156 MHz/
LPC214x wyposażone są w dwie iden- (60 MHz*2)=1,3
tyczne pętle PLL. Druga pętla jest wy- oraz Rys. 11.
Elektronika Praktyczna 5/2006
103
K U R S
detektor generuje sygnał zewnętrzne EINT możemy wykorzy-
zgłoszenia przerwania pod- stać jako sygnał wybudzający procesor
Å‚Ä…czony do kontrolera prze- ze stanu zatrzymania (Power Down),
rwań VIC (Vectorized Inter- w tym wypadku przerwanie musi być
rupt Controller). Przerwanie skonfigurowane tak, aby było wyzwa-
to może być wykorzystane lane poziomem, a nie zboczem.
do poinformowania progra-
mu głównego o problemach Tryby oszczędzania energii
z napięciem zasilającym. W dużych systemach mikroproce-
Rys. 12. Gdy napięcie zasilające sorowych pobór energii generalnie ma
spadnie poniżej 2,6 V, de- drugorzędne znaczenie, ponieważ są
łączona i po wyjściu z tego trybu nie tektor generuje sygnał RESET blokują- one najczęściej zasilane z sieci energe-
jest ponownie uruchamiana. Program cy działanie mikrokontrolera, co chro- tycznej. Zupełnie inaczej jest w przy-
użytkownika po wyjściu z trybu Power ni go przed błędnym działaniem. padku układów opartych na mikrokon-
Down musi sam zatroszczyć się o po- trolerach, które bardzo często muszą
nowną konfigurację pętli PLL. Przerwania zewnętrzne być projektowane jako energooszczęd-
Wartość dzielnika częstotliwości Stan linii wejściowej mikrokontro- ne układy zasilane bateryjne. Podczas
sygnału zegarowego magistrali VPB lera można określić poprzez odczyta- wykonywania programu zdarza się sy-
(PClk) możemy ustawić w rejestrze nie odpowiedniego rejestru SFR. Me- tuacja, kiedy jednostka centralna nic
VPBDIV. Częstotliwość CClk może być toda ta jest dobra tylko wtedy, gdy nie robi tylko kręci się w pustej pętli
podzielona przez 1, 2 lub 4. Warto nie zależy nam na szybkiej reakcji na oczekując na nadejście przerwania.
przy tym wspomnieć, że wszystkie zmianę stanu linii. W przypadku, gdy Wyłączając CPU do czasu nadejścia
urzÄ…dzenia peryferyjne wbudowane wymagana jest szybka odpowiedz
, najbliższego przerwania można by za-
w mikrokontroler mogą pracować z peł- mikrokontroler musiałby cały czas oszczędzić sporą ilość energii. W przy-
ną prędkością 60 MHz. Jeżeli jednak cyklicznie badać stan linii wejścio- padku, gdy mikrokontroler nadzoruje
nie jest nam potrzebna pełna pręd- wej i nie mógłby w tym czasie robić jakiś proces, który wymaga bardzo
kość pracy urządzeń peryferyjnych, nic innego. Z tych właśnie względów rzadkich interwencji (np. pomiar tem-
możemy wówczas wykorzystać ten większość mikrokontrolerów ma wy- peratury w długich odstępach czasu),
podzielnik w celu zmniejszenia prądu dzielonych kilka pinów, które służą można na okres pomiędzy pomiarami
pobieranego przez mikrokontroler. do zgłaszania przerwań zewnętrznych. wyłączyć prawie cały mikrokontroler
W momencie, gdy linia przerwania pozostawiając jedynie możliwość jego
Układ zerowania zewnętrznego zmieni stan, wówczas ponownego uruchomienia, wtedy po-
Każdy system mikroprocesoro- zgłaszane jest przerwanie informujące bór prądu byłby w zasadzie znikomy.
wy wymaga sygnału zerującego (RE- mikrokontroler o tym zdarzeniu. Mi- Sytuacje które zostały opisane powy-
SET), który ustawia jednostkę CPU krokontroler 8051 posiadał dwie linie żej nazywamy stanami pracy z obni-
oraz urządzenia peryferyjne w stanie przerwań zewnętrznych, które można żonym poborem mocy. Mikrokontro-
początkowym. W mikrokontrolerach było skonfigurować tak aby przerwa- lery LPC213x/214x posiadają tryby
LPC213x/LPC214x sygnał ten może nie było zgłaszane stanem niskim oszczędzania energii bardzo podobne
być wygenerowany poprzez podanie lub opadającym zboczem. LPC213x jak w 8 bitowym mikrokontrolerze
sygnału zewnętrznego na linię RESET natomiast posiada aż cztery linie 8051, mianowicie tryb Idle oraz Tryb
lub w wyniku wystąpienia wewnętrz- przerwań zewnętrznych EINT0, EIN- Power Down, które mogą być kon-
nego sygnału wygenerowanego przez T1, EINT2, EINT3, które w zależności trolowane za pomocą rejestru PCON.
układ watchdog lub od detektora po- od konfiguracji mogą być wyzwalane W trybie Idle rdzeń mikrokontrolera
prawności napięcia zasilającego (BOD). poziomem niskim, wysokim lub zbo- zostaje zatrzymany, natomiast zegar
Wejście RESET w mikrokontrolerach czem narastającym, albo opadającym. oraz urządzenia peryferyjne nadal pra-
LPC uaktywniane jest poziomem ni- Ciekawą właściwością mikrokontro- cują Nadejście najbliższego przerwania
skim i jest ono wyposażone w prze- lerów LPC jest to, że każde z wejść powoduje uruchomienie CPU i konty-
rzutnik Schmitta wraz z dodatkowym przerwań może być przyporządkowa- nuację wykonania programu. W trybie
filtrem eliminującym impulsy zakłó- ne do jednego z dwóch pinów wej- Power Down zatrzymana jest jednost-
cające. Czas trwania sygnału RESET ściowych mikrokontrolera, np. jako ka centralna, wszystkie urządzenia
po włączeniu napięcia zasilającego wejście zgłoszenia przerwania EIN- peryferyjne oraz zegar mikrokontrole-
powinien wynosić minimum 10 ms. T0 można przypisać port P0.1 jak ra. Jedyną możliwością wyjścia z tego
W przypadku, gdy generator zegarowy i P0.16. Gdy wykorzystujemy przerwa- trybu jest zerowanie mikrokontrolera
pracuje, czas trwania sygnału RESET nia wyzwalane poziomem, wówczas lub zgłoszenie przerwania zewnętrz-
może być dużo krótszy, rzędu 300 ns. mikrokontroler można skonfigurować nego lub przerwanie alarmu z wbudo-
Na rys. 13 przedstawiono najprostszy tak, aby dwa piny pełniły rolę wej- wanego zegara RTC. W trybie Power
układ służący do zerowania mikro- ścia EINT. Jeżeli na którymkolwiek Down wszystkie rejestry i zawartość
kontrolera za pomocą zewnętrznego z tych dwóch pinów wystąpi waru- pamięci SRAM zostają podtrzymane.
przycisku. nek zgłoszenia przerwania, to zosta- Po wznowieniu pracy mikrokontrolera
Detektor zaniku napięcia zasila- nie ono przyjęte. W przypadku gdy za pomocą przerwania zewnętrznego,
nia (Brown Out Detector) służy do wejście EINT jest skonfigurowane jako gdy wykorzystujemy pętlę PLL, musi-
monitorowania napięcia zasilającego wyzwalane zboczem, wówczas przypi- my pamiętać o konieczności ponownej
mikrokontroler. W przypadku, gdy na- sanie dwóch pinów do jednego prze- jej inicjalizacji, ponieważ pętla w mo-
pięcie zasilania spadnie poniżej 2,9 V, rwania nie jest dozwolone. Przerwania mencie przejścia w tryb Power Down
Elektronika Praktyczna 5/2006
104
K U R S
ne jako baza dla własnych projektów kontrolowane przez program LPC2000
wykorzystujÄ…cych LPC213x. Flash Utility podczas programowania
Napięcie zasilające za pośrednic- pamięci Flash. Do komunikacji z użyt-
twem mostka B1 doprowadzone jest kownikiem służy wyświetlacz LCD
do stabilizatora (IC4) 7805, który do- zgodny z HDD44180 (W1) oraz ze-
starcza napięcie +5 V dla układów staw diod LED podłączonych do por-
otoczenia mikrokontrolera. Za stabili- tów IO za pośrednictwem bufora IC3.
zatorem 7805 umieszczono stabiliza- Do linii wejściowych przetwornika A/
Rys. 13. tor (IC5) SPX1117 3.3 dostarczający C podłączono potencjometr PR2 oraz
napięcie 3,3 V do zasilania mikrokon- czujnik temperatury KTY82 (RT1), co
zostaje wyłączona. Przed startem mi- trolera. W układzie zdecydowano się umożliwia badanie właściwości prze-
krokontrolera, w momencie zerowania na rozwiązanie z dwoma napięciami twornika A/C bez dołączania dodatko-
lub wyjścia z trybu uśpienia, licznik zasilającymi, ze względu na łatwiejszy wych układów zewnętrznych. Do wyj-
startowy odlicza 4096 cykli oscylatora dostęp do wyświetlacza LCD pracują- ścia przetwornika C/A podłączony jest
w celu stabilizacji sygnału zegarowe- cego z napięciem 5 V oraz układu in- wzmacniacz akustyczny (IC6), który
go. W mikrokontrolerze wprowadzono terfejsu portu szeregowego. Gdybyśmy można wykorzystać do doświadczeń
także dodatkowy rejestr PCONP, który zastosowali wszystkie układy dostoso- z przetwarzaniem sygnałów akustycz-
umożliwia wyłączenie nieużywanych wane do napięcia 3,3 V ze stabiliza- nych. Po szczegółowe informacje na
układów peryferyjnych, co pozwala tora 7805 można by w ogóle zrezy- temat zestawu ZL6ARM odsyłam do
na dodatkowe oszczędności energii. gnować. Część analogowa mikrokon- instrukcji obsługi.
trolera zasilana jest za pośrednictwem Na tym pora zakończyć wstępny
Zestaw uruchomieniowy dławika L1 o indukcyjności 100 mH. opis architektury mikrokontrolerów
W dalszej praktycznej części kursu Układ (IC2) MAX232 pełni rolę kon- LPC213x/LPC214x. W kolejnych odcin-
będziemy posługiwać się zestawem wertera napięciowego interfejsu RS232 kach zostaną szczegółowo zaprezento-
ewaluacyjnym ZL6ARM (z procesorem dla wbudowanych układów portów wane poszczególne peryferia oraz śro-
LPC2138, produkowany przez Kama- szeregowych. Do linii P0.14 oraz RE- dowisko programistyczne wykorzysty-
mi.pl). Na rys. 14 przedstawiono sche- SET za pomocą układu z tranzysto- wane do tworzenia oprogramowania.
mat elektryczny zestawu. Fragmenty rami T1 i T2 podłączono linie DTR Lucjan Bryndza, EP
tego schematu mogą być wykorzysta- i RTS interfejsu RS232. Linie te są [e-mail]
ARM7TDMI®
ADuC7000
& układy i narzędzia uruchomieniowe
- już dostępne !
ANALOG
DEVICES
uznany dostawca
rozwiązań dla
ANALOG
DEVICES
teraz, jako partner
www.analog.com/dsp/3rdparty
ALFINE P.E.P.
ul. Poznańska 30-32 " 62-080 Tarnowo Podgórne
tel.: [phone] " fax: [phone]
Alfine Team like never before
e-mail: [e-mail] " http: //www.alfine.pl
Designed by Electro-Vision
Elektronika Praktyczna 5/2006
105
Designed by
Electro-Vision
" reklama_ELE_30