Микроконтроллеры (МК) фирмы TOSHIBA давно зарекомендовали себя как практичные и недорогие управляющие устройств. Они широко используются в различной бытовой технике и электронике. В настоящей статье рассматривается семейство МК TMP86Cх29BU/BF, которые, например, применяются в электронных модулях некоторых холодильников.
Общее описание
Семейство МК TMP86Cx29BU/BF представляет собой высокоскоростные, высокоэффективные 8-разрядные микроконтроллеры с пониженным энергопотреблением, в состав которых входят оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), контроллер жидкокристаллического (ЖК) дисплея, многофункциональный таймер/счетчик, последовательный интерфейс (UART/SIO), 10-разрядный аналого-цифровой преобразователь (АЦП) и два тактовых генератора. Микросхемы выпускаются в двух вариантах корпусов: P-LQFP64 для МК серии TMP86Cx29BU и P-QFP64 для МК серии TMP86Cx29BF. Цоколевка выводов и внешний вид МК в различных вариантах исполнения показан на рис. 1.
Рис. 1. Цоколевка выводов и внешний вид МК TMP86Cx29BU/BF в корпусах P-LQFP64 и P-QFP64
Сравнительные характеристики и основные отличительные особенности МК семейства TMP86Cx29BU/BF приведены в табл. 1.
Таблица 1. Сравнительные характеристики МК семейства TMP86Cx29BU/BF
Название | ПЗУ | ОЗУ | Тип корпуса |
TMP86C829BU/BF | 8 К х 8 бит | 512 х 8 бит | P-LQFP64/P-QFP64 |
TMP86CH29BU/BF | 16 К х 8 бит | 1,5 К х 8 бит | |
TMP86CM29BU/BF | 32 К х 8 бит |
Основные особенности МК семейства TMP86Cx29BU/BF
Перечислим основные особенности МК семейства TMP86Cx29BU/BF:
- 8-разрядный однокристальный центральный процессор (ЦП) семейства TLCS-870/C;
- время исполнения команды: 0,25 мкс (при тактовой частоте 16 МГц) и 122 мкс (при тактовой частоте 32,768 кГц);
- поддержка 132 типов и 731 базовых операций;
- 19 источников прерываний (5 внешних, 14 внутренних);
- 39 выводов, использующихся в качестве портов ввода/вывода, из которых 24 также могут использоваться для работы с сегментами ЖК дисплея;
- одноканальный 18-разрядный таймер/счетчик, включающий в себя таймер, счетчик числа событий и функции измерения длительности импульса и частоты;
- четырехканальный 8-разрядный таймер/счетчик, включающий в себя таймер, счетчик числа событий, широтно-импульсный модулятор (ШИМ) и программируемый делитель частоты;
- синхрогенератор;
- перепрограммируемый сторожевой таймер (по прерыванию/ сбросу);
- последовательный интерфейс (8-разрядный UART/SIO);
- 8-канальный 10-разрядный АЦП последовательного приближения;
- 4 вывода для выхода из энергосберегающего режима;
- контроллер ЖК дисплея;
- возможность работы на двух тактовых частотах;
Микросхемы этого семейства поддерживают 9 энергосберегающих режимов работы:
- STOP - остановка тактовых генераторов, включение резервной батареи питания. Удержание высокого уровня сопротивления на выходных портах;
- SLOW 1 и 2 - низкое энергопотребление за счет работы на пониженной частоте тактового генератора (32,768 кГц);
- IDLE 0 - остановка ЦП и работа периферии на высокой частоте синхрогенератора. Выход из режима - по генерации заднего фронта сигнала TBTCR <TBTCK>;
- IDLE 1 - остановка ЦП. Работа периферии на высокой частоте
- тактового генератора. Выход из режима - по генерации одного из прерываний;
- IDLE 2 - остановка ЦП. Работа периферии на высокой и низкой частоте тактового генератора. Выход из режима - по генерации одного из прерываний;
- SLEEP 0 - остановка ЦП. Работа периферии на низкой частоте синхрогенератора. Выход из режима - по генерации заднего фронта сигнала TBTCR <TBTCK>;
- SLEEP 1 - остановка ЦП. Работа периферии на низкой частоте тактового генератора. Выход из режима - по генерации одного из прерываний;
- SLEEP 2 - остановка ЦП. Работа периферии на низкой и высокой частоте тактового генератора.
Выход из режима - по генерации одного из прерываний.
Еще одной важной особенностью микросхем семейства TMP86Cx29BU/BF является возможность работы в широком диапазоне в рабочих напряжений - от 1,8 до 5,5 В. При этом микросхемы работают на следующих тактовых частотах:
- 4,2 МГц/32,768 кГц (1,8...5,5 В);
- 8 МГц/32,768 кГц (2,7...5,5 В);
- 16 МГц/32,768 кГц (4,7...5,5 В).
В табл. 2 приводится описание функционального назначения выводов МК Toshiba семейства TMP86Cx29BU/BF.
Таблица 2. Функциональное назначение выводов МК семейства TMP86Cx29BU/BF
Наименование вывода | Тип: I - вход, O - выход | Функциональные особенности | ||
P17 (SEG24, SCK*) | I/O | 8-разрядный порт ввода/вывода с регистром- защелкой. При использовании в качестве входного порта данных, входного порта внешних прерываний или порта последовательного ввода/вывода интерфейсов UART/SIO, после установки выходного регистра-защелки в "1", бит P1LCR должен быть установлен в "0". При использовании в качестве выходов сегментов ЖК дисплея бит P1LCR должен быть установлен в "1" | Вход/выход тактового генератора последовательного порта | Выходы сегментов ЖК дисплея |
P16(SEG25, TxD, SO) | O | Выходы UART/SI0 | ||
P15 (SEG26, RxD,SI) | I/O | Входы UART/SI0 | ||
P14 (SEG27, INT3) | I/O | Вход внешнего прерывания 3 | ||
P13 (SEG28, INT2) | I/O | Вход внешнего прерывания 2 | ||
P12 (SEG29, INT1) | I/O | Вход внешнего прерывания 1 | ||
P11 (SEG30) | O | - | ||
P10 (SEG31) | O | - | ||
P22 (XTOUT) | O | 3-разрядный порт ввода/вывода с регистром- защелкой. При использовании этих выводов в качестве входного порта данных выходной регистр-защелка должен быть установлен в "1" | Выводы для подключения кварцевого резонатора (32,768 кГц). Для подключения внешнего кварцевого резонатора используется XTIN, при этом XTOUT не подключается | |
P21 (XTIN) | I | |||
P20 (INT5*, STOP*) | I | Вход внешнего прерывания 5 или сигнал выхода из режима STOP | ||
P33 (PWM6*, PD06*, PPG 6*, TC6) | I/O | 4-разрядный программируемый порт ввода/вывода. При использовании в качестве выхода таймера/счетчика или выхода делителя частоты выходной регистр-защелка должен быть установлен в "1". При использовании в качестве входного порта или входа таймера/счетчика после установки P3DR в "1" бит P30UTCR должен быть установлен в "0" | Вход/выход таймера/счетчика 6 | |
P32 (PWM4*, PD04*, PPG4*, TC4) | I/O | Вход/выход таймера/счетчика 4 | ||
P31 (PWM3*, PD03*, TC3) | I/O | Вход/выход таймера/счетчика 3 | ||
P30 (DVO*) | O | Выход делителя частоты | ||
P57 (SEG16) ... P50 (SEG23) | I/O | 8-разрядный порт ввода/вывода с регистром- защелкой. При использовании в качестве выходов сегментов ЖК дисплея бит P5LCR должен быть установлен в "1" | Выходы сегментов ЖК-дисплея | |
P67 (AIN7, STOP5) | I/O | 8-разрядный программируемый тристабильный порт ввода/вывода. Каждый бит этого порта может быть программно сконфигурирован как входной или выходной. При использовании в качестве аналогового входа после установки выходного регистра-защелки в "0" также необходимо установить в "0" бит P6CR. При использовании в качестве входного порта для выхода из энергосберегающего режима, входа внешних прерываний и входа таймера/счетчика после установки выходного регистра-защелки в "1" бит P6CR должен быть установлен в "0" | Вход STOP 5 | Входы АЦП |
P66 (AIN6, STOP4) | Вход STOP 4 | |||
P65 (AIN5, STOP3) | Вход STOP 3 | |||
P64 (AIN4, STOP2) | Вход STOP 2 | |||
P63 (AIN3, INTO*) | Вход внешнего прерывания 0 | |||
P62 (AIN2, ECNT) | Вход таймера/ счетчика 1 | |||
P61 (AIN1, ECIN) | ||||
P60 (AINO) | - | |||
P77 (SEG8) ... P70 (SEG15) | 8-разрядный порт ввода с регистром-защелкой. При использовании в качестве выходов сегментов ЖК- дисплея бит P7LCR должен быть установлен в "1" | Выходы сегментов ЖК дисплея | ||
SEG7 ... SEGO | O | Выходы сегментов ЖК дисплея | ||
COM3 ... COMO | O | Общие выходы ЖК дисплея | ||
| V3...V1 | Генератор накачки ЖК дисплея | Требуется установка конденсаторов между выводами C1...CO, V1...V3 и "землей" | ||
| C1...CO | ||||
XIN, XOUT | I/O | Выводы для подключения кварцевого резонатора. Для подключения внешнего кварцевого резонатора используется XTIN, при этом XTOUT не подключается | ||
RESET | I/O | Вход сигнала сброса или выход сторожевого таймера | ||
TEST | I | Тестовый вывод. В рабочем режиме должен быть подключен к общему проводу | ||
VDD | Питание | Напряжение питания 1,8...5 В | ||
VSS | Общий | |||
VAREF | Опорное напряжение АЦП | |||
AVDD | Напряжение питания для АЦП | |||
* Активный уровень сигнала - низкий.
Функциональная схема
Функциональная схема МК семейства TMP86Cx29BU/BF показана на рис. 2. Основными управляющими блоками здесь являются ЦП, контроллер прерываний и схема контроля. Отличительной особенностью МК является наличие внутрикристальной памяти, состоящей из четырех блоков: ОЗУ, ПЗУ регистра буфера данных и служебного регистра, которые адресуются в 64 К адресном пространстве. При этом регистры общего назначения не связаны с адресным пространством ПЗУ
Рис. 2. Функциональная схема МК семейства TMP86Cx29BU/BF. Перевод названий блоков и подписей на функциональной схеме: Power Supply - источник питания; LCD Power Supply - источник питания ЖК дисплея; Reset I/O - вх/вых сброс; Test Pin - тестовый вывод; Resonator Connecting Pin - кварцевый резонатор; Common Outputs - общие выходы ЖК дисплея; Segment Outputs - выходы сегментов ЖК дисплея ; I/O Ports - порты ввода/выводы; Analog Reference Pins - опорное напряжение АЦП; LCD Driver Circuit - контроллер ЖК дисплея; LCD voltage booster circuit - генератор накачки напряжения ЖК дисплея; Address/Data bus - шина адреса/данных; Data Memory RAM - память данных; Program Memory ROM - память программ; System Control Circuit - управляющее устройство (УУ); Standby Control Circuit - УУ режима работы; Timing generator - синхрогенератор; High frequency - высокая частота; Low frequency - низкая частота; Clock generator - тактовый генератор; Time base timer - основной таймер; Watchdog timer - сторожевой таймер; Interrupt Controller - контроллер прерываний; Timer/Counter - таймер/счетчик; AD-converter - АЦП
Предельные и типовые электрические характеристики МК семейства TMP86Cx29BU/BF приведены в табл. 3, 4.
Таблица 3. Предельные электрические характеристики МК семейства TMP86Cx29BU/BF
Параметр | Обозначение параметра | Название вывода | Диапазон значений | Единица измерения |
Напряжение питания | VDD | - | -0,3...6,5 | В |
Входное напряжение | VIN | - | -0,3...VDD + 0,3 | |
Выходное напряжение | VOUT1 | - | -0,3...VDD + 0,3 | |
Выходной ток (на 1 вывод) | IOUT1 | РЗ, Р6 | -1,8 | мА |
IOUT2 | P1, P2, P5, P6, P7 | 3,2 | ||
IOUT3 | P3 | 30 | ||
Выходной ток (общий) | Σ IOUT2 | P1, P2, P5, P6, P7 | 60 | |
Σ IOUT3 | P3 | 80 | ||
Рассеиваемая мощность (TOPR = 85 ºC) | PD | - | 350 | мВт |
Температура пайки (время) | TSLD | - | 260 (10 с) | °С |
Температура хранения | TSTG | - | -55...125 | |
Рабочая температура | TOPR | - | -40...85 |
Таблица 4. Типовые электрические характеристики МК семейства TMP86Cx29BU/BF
Параметр | Обозначение параметра | Условия измерений | Значение | Единица измерения | ||
Мин. | Макс. | |||||
Напряжение питания | VDD | fС= 16 МГц | NORMAL 1, 2 | 4,5 | 5,5 | В |
IDLE 0, 1, 2 | ||||||
fС = 8 МГц | NORMAL 1, 2 | 2,7 | ||||
IDLE 0, 1, 2 | ||||||
fС = 4, 2 МГц
| NORMAL 1, 2 | 1,8 | ||||
IDLE 0, 1, 2 | ||||||
| fS = 32,768 кГц | STOP | |||||
SLEEP 0, 1, 2 | ||||||
SLOW 1, 2 | ||||||
Входной высокий уровень | VIH1 | VDD ≥ 4,5 В | VDD x 0,70 | VDD | ||
VIH2 | VDD x 0,75 | |||||
VIH3 | VDD < 4,5 В | VDD x 0,9 | ||||
Входной низкий уровень | VIL1 | VDD ≥ 4,5 В | 0 | VDD x 0,30 | ||
VIL2 | VDD x 0,25 | |||||
VIL3 | VDD < 4,5 В | VDD x 0,10 | ||||
Тактовая частота | fC | VDD = 1,8...5,5 В | 1,0 | 4,2 | МГц | |
VDD = 2,7...5,5 В | 8,0 | |||||
VDD = 4,5...5,5 В | 16,0 | |||||
fS | 30,0 | 34,0 | кГц | |||
Потребляемый ток | IDD | VDD = 5,5 В VIN = 5,3/0,2 В fC= 16 МГц fS = 32,768 кГц | NORMAL 1, 2 | - | 9 | мА |
IDLE 0, 1, 2 | - | 6,5 | ||||
VDD = 3 В VIN= 2,8/0,2 В fS = 32,768 кГц ЖК отключен | SLOW 1 | - | 42 | мкА | ||
SLEEP 1 | - | 25 | ||||
SLEEP 0 | - | 20 | ||||
VDD = 5,5 В VIN= 5,3/0,2 В | STOP | - | 10 | |||
Автор: Евгений Кузнецов (г. Рязань)
Тсточник: Ремонт и сервис