Mikrokontrolér EM6635

OBSAH:

Úvod
Přehled
Architektura a funkce obvodu
Závěr

1. Úvod


Mikrokontrolér EM6635 je nízkopříkonový 4-bitový mikrokontrolér architektury RISC. Vyráběn je Švýcarskou firmou EM Microelectronic, která je součástí mezinárodního koncernu Swatch Group.

EM6635 je vhodný do nízkonapěťových a nízkopříkonových aplikací, kde potřebujeme např. řídit krokový motorek, ovládání LED diod, triaků, externí EEPROM paměti, nebo dalších integrovaných obvodů.


2. Přehled

  • Interní krystalový oscilátor o hodnotě 32768Hz
  • Pomocný RC oscilátor 500kHz
  • Externí zdroj hodinového signálu (max 4MHz)
  • Generátor melodií s 255 programovatelnými hodnotami frekvence
  • 2 módy napájení
  • Max 14 logických vstupů a max 15 log. výstupů (z toho max 9 je možné zatížit proudem 20mA)
  • Paměť RAM - 4 stránková (každá stránka o kapacitě 64 čtyřbitových slov)
  • Paměť ROM - 4094 x 16 bitů
  • Instrukční set: 72 instrukcí
  • 2x 8 bitový časovač
  • 2x 4 bitový BCD čítač + 3 bitový čítač
  • Prescaler (od 32kHz až do 1Hz)
  • Sériové rozhraní (standart SPI)
  • 18 přerušení (12 interních a 6 externích)
  • Pouzdro MLF40, nebo samotný chip


3. Architektura a funkce obvodu

Vnitřní struktura mikrokontroléru EM6635
Napájení obvodu

Poměrně široký rozsah: 1,2 až 3,6V (interní stabilizátor napětí)

Spotřeba v aktivní stavu CPU je cca 1,5µA při Vcc = 1,55V, fosc = 32kHz, T = 25˚C

V halt módu je odběr proudu 0,4µA

Operační módy
Aktive

CPU je aktivní, instrukce jsou čteny z interní ROM paměti a vykonávány CPU.

Po resetu se obovd náchází v tomto módu a začíná se vykonávat instrukce na adrese H000.

Aktive mód je možno ukončit pomocí instrukce HALT.

HALT

Po volání instrukce HALT přejde do tzv. HALT móduv kterém dojde k pozastavení činnosti CPU.

Oscilátor (32kHz) a prescaler zůstavají aktivní.

Časovače, watchdog a DCB čítač jsou aktivní jen v případě, že byly aktivovány před přechodem do HALT módu.

Činnost RC oscilátoru je zastavena.

Registry, RAM pamět a výstupní buffery si zachovají v HALT módu stejné hodnoty, jako měly předtím.

HALT mód je ukončen, jestliže dojde k přerušení, rebo dojde k resetu.

Reset

4 zdroje resetu:

  • power on - po připojení nápájecího napětí dochází k vyresetování obvodu

  • externí reset - přivedením log. "1" na vstup reset

  • kombinací vstupů - jestliže je povolen input reset a na vstupy P13, P22 a P23 je přivedena log. "1"

  • watchdog reset - jestliže watchdog není periodicky nulován, vygeneruje reset

Vstupy a výstupy

Mikrokontrolér umožnuje připojit celkem 27 logických vstupů. Tyto vstupy jsou opatřeny tvarovacími obvody, které zajišťují ochranu proti nežádoucímu působení rušivých signálu z vnějšku.

Tvarovaný vstupní signál přivedený ma port P1, nebo P2, je dále zpracováván softwarově, může tedy například zvýšení stavu čítače o jedničku, může generovat přerušení, nebo generovat reset obvodu.

Celkem 9 vstupně/výstupních pinů lze zatížit proudem až 20mA.

Porty P3, P4 a P5 mohou být jednotlivě adresovány a nastaveny jako vstupní nebo výstupní.

Časovače
  • 2x časovač
  • 2x 4bitový BCD čítač
  • 1x 3bitový čítač událostí

Časovač 1 má programově volitelnou frekvenci a to 512Hz, 1, 2, 4kHz a je možné ho provozovat v následujících pracovních módech:

  • Zero stop - časovač čítá směrem dolů z softwarově přednastavené hodnoty a při dosažení nulové hodnoty generuje přerušení.
  • Synchron - při zápisu dat se čítač synchronizuje s vnitřním signálem o frekvenci 64Hz, poté čítá směrem dolů a po průchodu nulovou hodnotou generuje přerušení.
  • Auto reload - časovač čítá směrem dolů z softwarově přednastavené hodnoty a při dosažení nulové hodnoty generuje přerušení, narozdíl však od módu Zero stop, je počáteční hodnota uchována a čítač znova čítá od této hodnoty směrem dolů, celá sekvence se tedy pořád dokola opakuje.

Časovač 2 lze programově nastavit na frekvenci 4, 16, 64 a 256Hz. Lze ho provozovat pouze v módu Zero stop a Auto reload.

BCD čítače je možné ovládat softwarově a to konktrétně jejich spouštění, zastavení a vynulovaní. Čítání je prováděno v rozlišení 0.01s.

3bitový čítač událostí je programově obsluhovaný čítač, který je připojen k portům P10 a P11.

Sériové rozhraní

Mikrokontrolér obsahuje 8bitové sériové rozhraní standartu SPI. Jedné se o čtyř drátové připojení(serial inout, output,clock a status).

Možné provozovat ve dvou módech-master(32, 16, nebo 4kHz), nebo slave(externí hodiny na pinu P33).

Je možné volit délku slova od 5 do 8bitů, je možné volit snychronní, nebo asynchronní přenos a zda je aktivní hrana hodin náběžná, nebo sestupná.

Přerušení
  • 18 zdrojů přerušení (12 interních, 6 externích)
  • lze jednotlivě maskovat
  • lze jednotlivě nulovat
  • možnost globálního povolení
Ostatní
  • RAM - 4 stránková, jenda stránka o kapacitě 64x4 bitů
  • ROM - o kapacitě 4096x16 bitů
  • watchdog
  • frekvenční generátor s výstupem o 255 různých kmitočtech
  • generátor melodií
Popis pinů

4. Závěr

Tento mikrokontrolér je používán do jednoduchých nízkopříkonových aplikací např. ovládání hodinek. Před zahájením výroby si zákazník vybere jednu z celkem 30 konfiguračních variant, které je možno doplnit o 2 až 4 modifikace. Podle výběru zákazníka je zhotovena propojovací maska, která slouží pro závěr výrobního procesu. Softwarovou konfiguraci si již provádí sám zákazník na vývojovém emulátoru pracujícím pod systémem windows a komunikujícím přes sériový kanál RS232.