Встроенный аналоговый компаратор

В микроконтроллере реализована схема компаратора (рис. 3.19), обеспечивающая следующие режимы работы:

• — сравнение двух сигналов с трех различных выводов микросхемы;
• — сравнение сигнала с трех различных выводов с внутренней шкалой напряжений;
• — сравнение сигнала с вывода IN1 с внутренним источником опорного напряжения;
• — формирование внутренней шкалы напряжений от питания микроконтроллера и от внешних выводов.

Рис. 3.19. Схема подключения встроенного компаратора

Спецификация регистров настройки контроллера компаратора: MDR_COMP. базовый адрес 0×4009_8000 — контроллер аналогового компаратора;

MDR_COMP->CFG [31:0], смещение 0×00 — регистр управления аналогового компаратора.

Назначение битов регистра:

[31:14] - не используются;

[13] (CMP IE) — флаг разрешения генерации прерывания по событию Rst_lch (0 — запрещено. 1 — разрешено);

[12] (Ready) — сигнал готовности аналогового компаратора при включении: (0 — компаратор не включен или не готов к работе, 1 — компаратор готов к работе);

[11] (1NV) — инверсия выхода компаратора (1 — инверсный);

[10:9] (ССН) — биты управления мультиплексором канала:

• 00 — на вход компаратора сигнал подается с IN2;
• 01 — на вход компаратора сигнал подается с IN1;
• 10 — на вход компаратора сигнал подается с IN3;
• 11 — на вход компаратора сигнал подается с выхода внутреннего источника опорного напряжения 1.2 В (1VREF);

[8] (CREF) — бит управления мультиплексором канала:

• 0 — на вход компаратора «+» сигнал подается с IN 1;
• 1 — на вход компаратора «+» сигнал подается с CVREF;

[7:4] (CVR) — биты управления мультиплексором выбора CVREF при формировании внутренней шкалы напряжений;

[3] (CVREN) — разрешение работы CVREF (0 — запрет; 1 — разрешение);

[2] (CVRSS) — база CVREF (0-AUcc: AGND, 1 — Vref+: Vrcf-);

[1] (CVRR) — выбор диапазона CVREF (0 — верхний, 1 — нижний);

[0] (ON) — включение компаратора (0 — выключен, 1 — включен). MDR_COMP->RESULT, смещение 0×04 — регистр результата:

[31:3] — не используются;

[2] (Rstjch) — результат работы компаратора хранится до момента считывания из регистра MDR_COMP->RESULT_LATCH, затем сбрасывается. Взводится по переднему фронту сигнала с аналогового компаратора;

[1] - результат работы компаратора получают непосредственно из аналогового компаратора;

[0] - результат работы компаратора синхронизирован с частотой HCLK.

MDR_COMP->RESULT_LATCH, смещение 0×08-регистр-защелка для фиксирования результата работы аналогового компаратора; [31:1] — не используются;

[0] (Rstjch) — результат работы компаратора хранится до момента считывания из регистра MDR_COMP->RESULT_LATCH, затем сбрасывается. Взводится по переднему фронту сигнала с компаратора.

Внутренняя шкала напряжений формируется на резистивном делителе (рис. 3.20), который включается битом CVREN = 1. При этом в качестве опорного напряжения делителя может выступать питание микросхемы AUcc (CVRSS = «0») или напряжение «COMP_VREF+» .

Рис. 3.20. Структура блока формирования CVREF.

Таблица 3.3

Формирование внутренней шкалы напряжений CVREF

Примечание. Значения напряжения U (CVREF) приведены для справки, реальные значения напряжений в конкретном кристалле могут отличаться за счет технологического разброса параметров.

(CVRSS = «1»). Нижнее опорное напряжение компаратора задается на выводе «COMP_VREF-». Напряжение на выводе CVREF задается комбинацией битов CVRR и CVR (табл. 3.3).

Результат работы компаратора (сигнал Out) может быть проинвертирован с помощью бита INV и выдан на вывод микросхемы OUT_COMP. Также результат сравнения доступен внутри микроконтроллера. Комбинационный сигнал с компаратора отображается в бите Rslt_As (при чтении может быть считан как" 1″, но сигнал прерывания при этом может отсутствовать). Зафиксированный в триггере по тактовой частоте HCLK сигнал сравнения отображается в бите Rslt_Sy. Флаг Rstjch фиксирует событие появления положительного сигнала сравнения и устанавливается в «1» до тех пор, пока не будет считан регистр COMP_RESULT_LATCH.

Отметим, что не все микроконтроллеры серии 198бВЕхх имеют полный набор внешних выводов, приведенный в спецификации [4]. В частности, микроконтроллер 1986ВЕ92У не имеет выводов «IN3», «Vref+» и «Vref-», поскольку корпус содержит всего 64 вывода.

Программа 10. На рис. 3.21 приведена программа, демонстрирующая работу встроенного компаратора. На вход компаратора подается напряжение IVREF от встроенного источника опорного напряжения 1.2 В (см. рис. 3.19). Напряжение на входе «+» компаратора формируется схемой CVREF (см. рис. 3.20), которая настроена на два уровня напряжения (U < t/(IREF) и Ui > t/(IREF)) с возможностью программного выбора одного из них с помощью кнопок джойстика «LEFT» и «RIGHT» (см. рис. 3.9 и 3.10). Результат работы компаратора отображается с помощью двух светодиодных индикаторов, а сигнал COMP_OUT выводится на внешний разъем Х26 (ножка 21) для наблюдения с помощью осциллографа.

Рассмотрим более детально организацию программы (см. рис. 3.21). Секция Include содержит дополнительный файл МРТ_сошр. h, который включает определения констант и прототипов функций, подробно обсуждавшихся ранее, а их исходные тексты не присутствуют на рис. 3.21.

Секция Define содержит новую константу COMP_OUT, соответствующую линии РВ8 микроконтроллера, через которую осуществляется выдача выходного сигнала компаратора. Константы RIGHT и LEFT используются для программирования кнопок джойстика, они обсуждались ранее (см. рис. 3.9 и 3.10).

В начале секции main осуществляется инициализация используемого оборудования: тактовый генератор (frqjnit), клавиши джойстика и светодиодные индикаторы (joystick_init), встроенный компаратор

Рис. 3.21. Программа, демонстрирующая работу встроенного компаратора.

(compjnit), линия порта РВ8 для вывода сигнала с выхода компаратора на внешний разъем Х26 (ножка 21), а также выключение светодиодных индикаторов.

Основной бесконечный цикл while формирует и поддерживает переменную cvref, соответствующую параметру компаратора CVREF. В начале каждой итерации цикла while переменная cvref принимает нулевое значение, которое далее может быть изменено нажатием клавиши RIGHT (U < t/(IREF)) или LEFT ((Л > C (IREF)). Каждая итерация цикла while завершается программной проверкой компаратора и отображением результата работы на светодиодных индикаторах.

Функция comp_init () осуществляет начальную настройку компаратора: подачу тактовой частоты на компаратор (PER_CLOCK, линия 19), включение компаратора (ON), выбор источника внутреннего опорного напряжения IVREF (биты 9 и 10), установку битов CVREN и CVREF (биты 3 и 8), сброс битов CVRR и CVRSS (биты 1 и 2). После ожидания установки флага готовности «Ready» (бит 12) происходит вызов функции comp_osc_init ().

Функция comp_osc_init () осуществляет начальную настройку линий порта РВ8 для вывода выходного сигнала компаратора на внешний разъем Х26 (ножка 21). Линия РВ8 программируется для цифрового вывода в режиме медленных фронтов (до 100 нс). Особенностью является выбор альтернативной функции порта, соответствующей выходному сигналу COMP_OUT компаратора.