Микроконтроллер фирмы Analog Devices ADuC847

В разделе изложено краткое описание микроконтроллера ADuC847 компании Analog Devices, приведены примеры управляющих программ и принципиальных схем для подключения к микроконтроллеру ЖКИ DV16244, мембранной клавиатуры СК-04, дополнительного внешнего ЦАП AD5541.

Особенности микроконтроллера ADuC847

Микроконтроллер ADuC847 (далее МК) — специализированный аналоговый микроконтроллер на базе ядра 8052, ориентированный на обработку относительно медленно меняющихся аналоговых сигналов от различных датчиков. Все изложенное в статье, в основном, справедливо и для микроконвертеров ADuC845 и ADuC848 с той лишь разницей, что в первом используются два АЦП, а во втором АЦП имеет разрядность 16.

Процессорное ядро МК одноцикловое, позволяющее выполнять однобайтовые команды за один машинный такт. В обычных контроллерах 8052 одна команда выполняется за 12 машинных тактов.

Внешняя микропроцессорная шина данных и адреса позволяет использовать до 16 Мбайт адресного пространства.

Для обеспечения высокой производительности обмена данными через интерфейс UART имеется специализированное устройство формирования синхроимпульсов, в результате этого скорость обмена может достигать 400 Кбод.

Отличительной особенностью МК является разделенные интерфейсы SPI и 12С. Интерфейс 12С выделен за пределы портов устройства, что позволяет использовать все три последовательных интерфейса одновременно. Скорость обмена по интерфейсам SPI и 12С также весьма высока.

В составе МК используется универсальный аналоговый коммутатор, позволяющий реализовать большое число вариантов включения различных датчиков. Коммутатор имеет два режима — сигналы могут подаваться относительно общего провода и дифференциально. В дифференциальном режиме к коммутатору могут быть подключены четыре пары входов (для 52-выводного корпуса). С выхода коммутатора аналоговый сигнал поступает на вход программируемого усилителя и далее на 24-разрядный дельта-сигма АЦП. АЦП имеет 22 эффективных разряда (RMS) и очень высокие характеристики по уровню шума, смещения и температурного дрейфа. Программируемый усилитель на входе АЦП позволяет подключать непосредственно к МК датчики без использования плат нормализации.

Существует мнение, что АЦП в составе микропроцессорной системы имеет больший уровень шума и, соответственно, меньшее разрешение, но в действительности это не так. В микроконвертерах генератор тактовых сигналов выполнен на основе синтезатора частоты, которая формируется путем умножения сигнала часового резонатора. Узел часового резонатора потребляет очень небольшой ток и работает на относительно низкой частоте, поэтому он не создает значительных помех на аналоговые сигналы. И наоборот, в АЦП серии AD77xx используется внешний кварцевый резонатор с частотой в несколько мегагерц. Кроме этого, во время работы АЦП производится запрет обработки МК всех прерываний, что также снижает общий уровень шумов. Использование синтезатора частоты позволяет эффективно регулировать потребляемую мощность МК. При тактовой частоте 1,57 МГц (напряжение питания 5 В) потребление тока составляет 10 мА, а при 12,58 МГц — 31 мА. Изменение частоты производится путем записи числа в соответствующий регистр МК.

АЦП МК имеет возможность использования двух внешних источников опорного напряжения. Эта функция позволяет работать одновременно с двумя принципиально различными типами датчиков, требующих разных схем включения источников опорного напряжения, например, термопреобразователей сопротивления и мостовых тензодатчиков.

Тактовый генератор МК питается от аналоговой части устройства, по;

этому для нормальной работы необходимо подать питающее напряжение на все выводы питания МК. Для снижения уровня помех общий провод аналоговой и цифровой частей МК выполняют раздельно и соединяют их только в одной точке. Это может быть вывод источника питания, или они соединяются через дроссель или резистор.

В составе МК имеется счетчик временных интервалов, который может быть использован в качестве системных часов реального времени или для генерации прерываний.

В микроконтроллер также введены два стабильных источника тока 200 мкА для питания датчиков, имеется один 12-разрядный ЦАП с выходом по напряжению. Сигнал ЦАП содержит внутренний буферный усилитель, но часто его бывает недостаточно, и для нормальной работы ЦАП может потребоваться внешний токовый повторитель. Кроме этого, имеются два программируемых 16-разрядных ШИМ с частотой 192 Гц.

Флэш-память программ на кристалле может быть 8, 32, 62 Кб. Флэш-память данных имеет объем 4 Кб, доступ словами по четыре байта. Оперативная память МК, кроме стандартных 256 байт, включает 2048 байт памяти XDATA, доступ к которой осуществляется без активизации внешних портов.

МК также имеет внутренний супервизор питания.