Hasta hace poco, un problema muy común al que se enfrentaban los diseñadores de circuitos electrónicos era la diferencia en los estándares de tensión de alimentación entre los microcontroladores (por ejemplo, 3,3 V) y los circuitos integrados periféricos (por ejemplo, 5 V). Para que pudieran funcionar juntos fue necesario el uso de traductores de voltaje adicionales, lo que complicó el dispositivo y aumentó el precio final. Ahora, esto es cosa del pasado.
Pastillauna empresa conocida por su Amplia cartera de microcontroladores de 8 bits de las familias PIC® y AVR®., continúa ampliando su gama de surtido. Los circuitos integrados recientemente desarrollados combinan las mejores características de ambos grupos de productos, ofreciendo a los diseñadores electrónicos una amplia gama de posibilidades y facilitando el desarrollo de circuitos aún más integrados. Este es el caso con el Microcontroladores de 8 bits energéticamente eficientes de las familias AVR®DD/DB. Presentan un conjunto único de periféricos que operan independientemente del núcleo (CIP, Periféricos independientes centrales), principalmente para el procesamiento eficiente de señales analógicas. También garantizan el funcionamiento seguro de las aplicaciones. de conformidad con las normas IEC61508 e ISO26262. Gracias a ellos, los microcontroladores AVR®DD/DB se adaptan perfectamente a las necesidades de aplicaciones sencillas. También pueden servir como chips complementarios (de soporte) en proyectos más complejos.
En este artículo, discutimos temas como:
- El diseño de los microcontroladores AVR® DB y DD
- Las ventajas y aplicaciones del traductor de voltaje integrado MVIO
- Creación de prototipos y aprendizaje con los kits Curiosity Nano
- IC supervisor de señal de reloj
- El EVSYS y la comunicación directa entre los periféricos
- Las ventajas y capacidades del circuito Custom Logic incorporado.
- Amplificadores operacionales en microcontroladores AVR®DB
- El funcionamiento de un convertidor ADC independiente del núcleo
Información general sobre los microcontroladores AVR® DB y AVR® DD
Los microcontroladores aquí presentados han sido diseñados para acelerar y facilitar la fase de diseño, gracias a lo cual la producción del dispositivo objetivo se puede implementar rápidamente. Microchip logró este objetivo integrando el núcleo del AVR con una variedad de periféricos en una sola estructura, lo que le permitió realizar muchas tareas que antes debían ser realizadas por circuitos externos. Además, los productos DB y DD están disponibles en distintos formatos, desde el clásico Me lo pido a Paquetes VQFN con un tamaño de sólo 5×5 mm. Esto satisface las necesidades de los circuitos electrónicos modernos, como Dispositivos IoT remotos o controladores programables, relés y sensores industriales..
Para empezar, cabe señalar que los circuitos integrados presentados aquí tienen todas las características y funciones típicas de los productos Microchip. Están cronometrados a las 24MHzofrecen hasta 128 kB de memoria Flash (memoria de software), 16 kB de SRAM (memoria operativa) y 512 B de EEPROM no volátil, utilizados tradicionalmente para almacenar datos sobre puntos de ajuste, números de serie, etc. Las cajas de los microcontroladores están equipadas con hasta 64 pines con diversas funcionalidades. Además de la función tradicional de los puertos de E/S (es decir, GPIO), se han combinado con ADC y SPI, yo2C, UART interfaces serie. A reloj en tiempo real (RTC), contadores/temporizadores (utilizados, entre otras cosas, para generar señales PWM), comparador analógico y fuentes de tensión de referencia (con varios valores) También se han integrado con los microcontroladores. Además, el chip incluye un Convertidor digital a analógico (DAC) y un sistema de vigilancia avanzado. Otros componentes más avanzados que operan independientemente del núcleo (CIP) se analizan en detalle más adelante en el texto.
AVR128DB32-I-RXB
Microcontroladores AVR® DB
AVR32DD20-ISO
Microcontroladores AVR® DD
EV72Y42A
Kits de desarrollo
Funcionalidades de MVIO
OMVI (Entrada/Salida multivoltaje) es un Traductor de voltaje de nivel lógico integrado y configurable (palanca de cambios de nivel). Gracias a ello, algunos de los cables del microcontrolador pueden ser alimentados desde una fuente con un valor de voltaje diferente al que alimenta el núcleo del equipo. Esta solución mejora y amplía enormemente las capacidades del microcontrolador, ya que permite comunicación segura del microcontrolador con los circuitos utilizando otros niveles lógicos (por ejemplo, 5 V cuando se suministra con 3,3 V). Esto significa que los diseñadores pueden seleccionar libremente los componentes del circuito objetivo, sin preocuparse de que las diferencias en las características eléctricas resulten en la necesidad de incluir circuitos intermediarios adicionales en la PCB.
El sistema MVIO ha sido diseñado para funcionar con señales lógicas (digitales). Por supuesto, su funcionalidad incluye tanto señales binarias como buses de comunicación de hardware (por ejemplo, SPI, I2C) o controladores PWM en chip. Otra ventaja de tener control directo sobre los componentes externos es que es Totalmente supervisado por el microcontrolador.. Si el valor de voltaje de suministro del MVIO (VDDIO2) cae por debajo del valor preestablecido, se puede generar una interrupción para permitir un monitoreo detallado del estado del dispositivo. MVIO acepta voltajes de 1,6 V a 5,5 V CC. En caso de un corte completo de energía en la línea VDDIO2, Los pines MVIO funcionan como entradas/salidas de tres estados.
El periférico MVIO se puede configurar fácilmente en el Entornos de desarrollo MPLAB X y ATMEL STUDIO 7.
Kits de desarrollo
Puede familiarizarse con las funcionalidades de los circuitos integrados AVR® DB y AVR® DD fácilmente gracias al kits de desarrollo diseñado por el fabricante. Se han realizado en forma de PCB pequeños con cables para cabezales de clavijas de montaje o para instalación de tecnología de montaje superficial (SMT). Se pueden adquirir dos placas en el catálogo de TME: EV72Y42 con el microcontrolador AVR64DD32 y EV35L43A con el microcontrolador AVR128DB48.
Ambos pertenecen a la Curiosidad Nano familia desarrollado por Microchip. Es una plataforma dirigida a Introducción eficiente y gradual de los ingenieros electrónicos a conceptos relacionados con la programación y aplicación de los microcontroladores AVR. en productos y proyectos individuales. En cuanto al contenido del kit, ambos modelos tienen un diseño similar. Ellos usan Tomas micro USB para comunicación con una PC y como fuente principal de energía. Cuentan con LED de señalización (operados por software, destinados a indicar el estado del suministro eléctrico), resonadores de cuarzo que sincronizan el núcleo, un Reloj en tiempo real (RTC) colocado dentro del microcontrolador. y un microinterruptor (conectado a un pin de E/S). Pero lo más importante es que el circuito incluye un depurador integrado para un análisis detallado del funcionamiento del microcontrolador. En relación con la funcionalidad del MVIO, también hay Cables separados para conectar voltaje de fuente de alimentación alternativa. en los tableros.
Una pequeña PCB comprende un kit de desarrollo completo de la serie AVR® DD.
Otras capacidades de los circuitos integrados de las familias DB y DD
Además del sistema MVIO, hay otras soluciones disponibles en los microcontroladores presentados aquí. Éstas incluyen CIP, es decir, periféricos que funcionan independientemente del núcleo.. Los más importantes se enumeran a continuación, aunque cabe señalar que La funcionalidad completa de la serie AVR® DB/DD es un tema muy amplio y el diseño de los circuitos integrados puede diferir de un modelo a otro..
CFD (detección de fallo del reloj)
CFD (Detección de falla del reloj) – extremadamente importante para garantizar el funcionamiento seguro de la aplicación. Es un circuito para monitorear la presencia de una señal de reloj proveniente de un oscilador externo (un generador de cuarzo). Si la señal desaparece, el microcontrolador cambiará automáticamente al uso de un señal de reloj generada internamente. Al mismo tiempo, se activará una interrupción que el diseñador puede usar en la aplicación, por ejemplo para detener el programa o ingresar al modo seguro para garantizar funcionamiento seguro y continuo del CI.
EVSYS (Sistema de eventos)
EVSYS (Sistema de eventos) – un sistema que permite que los periféricos integrados transmitir señales directamente a otro, independientemente del núcleo. A través de EVSYS, se puede pasar una salida de un solo componente a muchos otros componentes periféricos. Esto mejora el tiempo de respuesta y reduce el consumo de energíaal tiempo que permite la ejecución de tareas más complejasya que el núcleo de la CPU no tiene que manejar constantemente operaciones cíclicas simples (por ejemplo, operaciones condicionales realizadas para monitorear puertos de E/S).
CCL (lógica personalizada)
CCL (Lógica personalizada) solo se utiliza en los productos de la familia AVR® DD. Es un conjunto de Puertas lógicas y flip-flops integrados y programables.. Con conexiones configurables, sus entradas y salidas se pueden conectar a los cables físicos (pines) del microcontrolador. Alternativamente, el diseño permite que las CCL se conecten directamente a periféricos integrados en el chip, así como que el software del microcontrolador lea los estados de salida de la CCL (aunque la operación en sí sigue siendo independiente del núcleo). En muchos casos, esto eliminar circuitos lógicos externosy así minimizar el costo de desarrollo del dispositivo y el tamaño de la PCB.
Amplificador operacional integrado
Un amplificador operacional integrado (3 piezas) se ha colocado en los circuitos integrados del grupo AVR®DB. Gracias a estos circuitos mixtos, el microcontrolador puede realizar las funciones de un analizador de señales analógicas y un convertidor, y de esta forma reducir el número de componentes externos necesarios para este fin. Estos últimos pueden limitarse a multiplexores o escaleras de resistencias (si es necesario).
Convertidor analógico a digital (ADC) integrado
Normalmente, los CI de ambas familias presentadas aquí tienen un convertidor analógico a digital (ADC) integrado con 12 bits resolución, caracterizada por una frecuencia de muestreo máxima de 130 kS/s (miles de muestras por segundo). Utiliza una fuente de voltaje de referencia basada en microcontrolador que presenta solo un deriva de temperatura mínima (coeficiente de temperatura bajo) y proporciona valores de 1.024 V, 2.048 V, 2.500 V y 4.096 V. Combinado con los periféricos mencionados anteriormente, como EVSYS y un comparador interno, el ADC permite Procesamiento rápido, eficiente y preciso de señales analógicas..
Texto elaborado por Transfer Multisort Elektronik Sp. z o.o. zoo
2023-11-01 00:02:47
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