Замечание по статье Сергея Макаркина (RX3AKT) "Микропроцессорный конструктор"

Хочу предложить Вашему вниманию свое замечание по статье Сергея Макаркина (RX3AKT) "Микропроцессорный конструктор - 1", опубликованной на СКР 06.03.2002г., к разделу "Чип-капризы". Скорее, даже сказать, не замечание, а пояснение "чип-капризам". Может случиться так, что у человека (в особенности у начинающего) сложится не очень хорошее представление об этом семействе (люди разные бывают). Но все по порядку.

Приведу выдержку из этого раздела:

"За период времени, что я работал с микросхемами семейства MCS 51, у меня остались о них не только положительные впечатления. Вот одно из “тонких” мест этого семейства. Независимо от конкретного типа микросхемы, ее изготовителя - импортные они или отечественные, замечено, что все они весьма критичны к быстродействию внешних цифровых микросхем. Особенно это касается быстродействия чипа внешнего ПЗУ программ с УФ стиранием. Сравнительно старые микросхемы с большими кристаллами - типа 573РФ5, 2716, 2764 отказываются работать в схеме контроллера. Более новые микросхемы тех же типов, отличающиеся меньшими размерами кристалла, работают в тех же схемах без проблем. В качестве интерфейсных микросхем с малой интеграцией советую применять быстродействующие КМОП серии КР1554, которые, как правило, совместимы по цоколевке с сериями КР1533, КР555, но имеют при сходной цене на порядок лучшее быстродействие и гораздо лучшую экономичность по питанию".

Дело в том, что это не "тонкое" место данного семейства. Отчасти это, как правильно сказано, зависит от быстродействия внешней микросхемы ПЗУ, а также и от внимательности самого разработчика.

Все-таки откуда "тонкое место" берется?

Постараемся разобраться в этом. Для этого обратимся к характеристикам микросхем ПЗУ (ОЗУ), а также к характеристикам самого микроконтроллера.

Все микросхемы ПЗУ, как и ОЗУ, в своих характеристиках имеют т.н. ВРЕМЯ ВЫБОРКИ, которое и определяет быстродействие микросхемы. Что такое время выборки? Это время между моментом подачи сигнала выборки микросхемы (адрес уже установлен) и появлением информации на ее выходе (tOE рис. 1). Как правило, для микросхем ПЗУ, в частности 573РФ2, РФ5, 2716, 2764 колеблется в пределах от 250 до 450нС и более. В отечественных микросхемах эту информацию (время выборки) несет буква в конце обозначения, например, КС558РР2А, КС558РР2Б. Причем обозначением "А" маркируются, обычно, наиболее "шустрые" (согласно ТУ на эти микросхемы время выборки 300нС и 700нС соответственно). Иностранные в конце обозначения имеют цифры. Например: 27С256-15, что означает: время выборки 150нС или AT29C256-90 время выборки 90нС.

Теперь немного о микроконтроллере.

В семействе MCS-51, при работе с внешней памятью программ, чтение из ПЗУ стробируется сигналом PSEN, как в данной схеме. Длительность этого сигнала строго определена и равна трем тактам (трем периодам) резонатора (рис. 2) [1,2].

В данной схеме используется резонатор на частоту 11,0592МГц. Период, в этом случае, равен 90нС. Следовательно, длительность сигнала PSEN равна 3´ 90=270нС. Теперь, посмотрев характеристики микросхем ПЗУ, в частности ВРЕМЯ ВЫБОРКИ, можно сделать следующий вывод: микросхемы ПЗУ со временем выборки более 250нС никоим образом, для работы на таких частотах, не могут использоваться. Даже микросхемы со временем выборки в 250нС могут не работать. Я рекомендую применять на таких частотах ПЗУ со временем выборки не хуже 100-150нС. Из отечественных ПЗУ – это серии 556РТ, 1623РТ, из импортных ПЗУ – серии 27С, 28С, 29С, 29F.

Это же касается и микросхем ОЗУ. Исключение заключается лишь в том, что используются сигналы WR и RD, длительность которых тоже зависит от частоты применяемого резонатора и равна шести периодам резонатора.

Следовательно, дело даже не в размерах кристалла, а в характеристиках применяемой микросхемы ПЗУ. Поэтому, при работе с внешней памятью программ, в особенности, когда микросхема ПЗУ не особо "шустрая", приходится жертвовать быстродействием, снижая частоту кварцевого резонатора.

Теперь обратимся к данной схеме. Следует обратить внимание, что не все РФ5 будут работать на этой частоте. Отсюда вывод, что перед разработкой устройства нужно внимательно изучить характеристики применяемых комплектующих, тогда "тонких мест" и "чип-капризов" будет меньше. В начале своей деятельности я тоже попался на этом. Пока в этом семействе нахожу только плюсы. Считаю его "неисчерпаемым как атом" J . Самое "крутое", по моему мнению, что было создано мной на основе этого семейства (стоял 80С31-16 "Philips", частота 11,0592МГц, 1998г.) – плата процессора быстрого преобразования Фурье на 1024 точки (если можно назвать быстрым – время вычисления около 3С, но тем не менееJ ). Вместе с платой АЦП получился не плохой спектроанализатор.

А вообще всем желаю поменьше "тонких мест" и чтобы чипы не капризничали.

Не много о себе. Мне 29 лет. Начал заниматься микроконтроллерами семейства MCS-51 в 1994 году, чем занимаюсь и по сей день. Специальность программист-системотехник.

Использованная литература.

1. Боборыкин А.В. и др. Справочник "Однокристальные микоЭВМ". М.: МИКАП, 1994, - 400с.

2. Бродин В.Б., Шагурин И.И. "Микроконтроллеры. Архитектура, программирование, интерфейс.-М.: ЭКОМ, 1999.-400с.

Всеволод В. Кедров
г. Киев