Nová rodina mikrokontrolérů Microchip Technology zahrnuje deset modelů s pamětí programu FLASH 16-128 kB. Vyrábějí se v pouzdrech se počtem vývodů od 28 do 64. Tyto obvody jsou prvními z rodiny PIC18, u nichž byl implementována sada periférií nezávislých na jádru CIP (Core Independent Peripherals), známá doposud u rodin PIC10, PIC12 a PIC16.

Větší výkonnost aplikace

Použití periférií nezávislých na jádru dovoluje výrazně zvýšit výkonnost aplikace. Jsou totiž konstruovány tak, aby realizovaly jim zadané úkoly hardwarově, aniž by se angažoval výpočetní výkon jádra mikrokontroléru. Díky tomu je výkon uvolněn pro obsluhu hlavního programu. Lze také jádro uspát a tehdy pracují periférie nezávisle – můžeme říci, že „na pozadí”. Na jedné straně získáme menší nároky na elektrickou energii a, po správné konfiguraci, se uvolní paměť programu pro realizaci hlavní smyčky programu.  

Předvídatelná reakce mikrokontroléru

Jednotlivé periférie (bloky) lze navzájem spojovat, díky čemu jsou data, logické signály nebo také analogové signály sdílené a dostupné se zanedbatelně malým zpožděním. V souvislosti s tím lze dosáhnout předvídatelné reakce mikrokontroléru na změny, které nastávají v jeho okolí.

Obr. Blokové schéma mikrokontrolérů PIC18 K40

Rozsáhlá sestava periférií

Sestava periférií CIP dostupných v rodině PIC18 K40 obsahuje:

• 10bitový převodník ADC2  

Jedná se o ADC s doplňkovými čítači a registry, který nabízí hardwarovou podporu pro realizaci operací, jako je průměrování, dolnopropustní filtrace, převzorkování (oversampling), či porovnávání analyzované veličiny s mezní hodnotou.

• detektor průchodu nulou ZCD

 Pomocí ZCD (Zero Cross Detect) lze monitorovat stav vstupu, ke kterému je připojen střídavý signál AC. Je indikován každý průchod signálu nulou při nástupné a sestupné hraně signálu. Informaci o této skutečnosti lze přivést na vstup jiné důležité periférie, konkrétně generátoru komplementárních průběhů CWG.

• generátor komplementárních průběhů CWG

 CWG (Complementary Waveform Generator) slouží ke generování komplementárních průběhů signálu s kontrolou mrtvého času nástupné a sestupné hrany. Generátor komplementárních průběhů umožňuje získat přesné přepínací signály. Jsou užitečné např. pro ovládání triaků bez využití výpočetního výkonu jádra mikrokontroléru. Signály vygenerované pomocí CWG jsou rovněž dostupné pro další periférie.

• hlídací periférie WWDT

WWDT (Windowed Watch Dog Timer) může být využit k detekci anomálií v programu spojených s časovým prováděním instrukcí v definovaném časovém intervalu. Ve spojení s rovněž dostupným blokem CRC/SCAN zvyšuje bezpečnost aplikace.

• CRC/SCAN

CRC/SCAN (Cyclic Redundancy Check) umožňuje automatický výpočet kontrolních součtů. Může být použit pro verifikaci obsahu paměti programu nebo paměti dat za účelem provedení testu integrity nevolatilní paměti.

• mechanismus PPS

S použitím mechanismu PPS (Peripheral Pin Select) může být každá digitální periférie přiřazena k libovolnému I/O pinu. To dává větší svobodu při návrhu hardwarového okolí mikrokontroléru.

• periférie HLT

Díky periférii HLT (Hardware Limit Timer) lze hardwarově monitorovat a detekovat události, které mají periodicky nastat, ale nenastaly. Umožňuje také zachytit příznaky, které mohou ukazovat na blížící se poruchu motorů, které mikrokontrolér řídí, napájecích obvodů a dalších spolupracujících externích systémů. V těchto případech se automaticky generují hlášení a systém se může bezpečně vypnout a/nebo restartovat.

• periférie DSM

S použitím DSM (Digital Signal Modulator) lze modulovat výstupní tok dat jeho aplikací na signál nosné. Tímto způsobem získáme modulovaný výstupní signál. Lze získat modulaci FSK, PSK a OOK.

• 10bitové kanály PWM

Je dostupných celkem až sedm 10bitových kanálů PWM (Pulse Width Modulation), jejichž signály lze použít pro ovládání motorů, diod LED nebo také bloku CWG.

Vlastnosti mikrokontrolérů PIC18F řady K40

• - interní generátor s kmitočtem 64 MHz,
• - až 3728 B paměti SRAM;
• - až 1024 B paměti EEPROM;
• - integrované čidlo teploty;
• - interní, přesný zdroj referenčního napětí;
• - 5bitový převodník DAC;
• - možné režimy práce s ultranízkou spotřebou proudu XLP;
• - rozsáhlá sestava komunikačních rozhraní: EUSART (max. 5), I2C (max. 2), SPI (max. 2);
• - rozsah pracovní teploty od -40 do +85 °C
• - napájecí napětí 2,3 ÷ 5,5 VDC
• - dostupná pouzdra typu UQFN, QFN, SOIC, SSOP, TQFP a DIP.

Parametry jednotlivých typů mikrokontrolérů jsou uvedeny v následující tabulce.

Použití

Nové mikrokontroléry firmy Microchip Technology mohou být používány v aplikacích HMI (Human-Machine Interface), v zařízeních průmyslové automatizace a také ve spotřební elektronice a elektronice v autech a v aplikacích Internetu věcí (IoT).

Vývojové nástroje

Seznamování se s rodinou PIC18F řady K40 CIP je usnadněno díky vyhrazenému vývojovému kitu Curiosity HPC (High Pin Count) – DM164136 (Obr.3), který nabízí možnost spolupráce s četnými rozšiřujícími deskami Click™. Díky vývojové desce Curiosity HPC lze rychle zahájit návrh aplikace.  

A co víc, plná podpora ve vývojovém prostředí MPLAB X IDE spolu s nadstavbou MCC (Microchip Code Configurator) vydatně zkracuje dobu vytvoření aplikace, vyvíjené s jejich použitím.

Klíčové vlastnosti desky Curiosity HPC

• integrovaný programátor/debugger,
• patice pro mikrokontroléry v pouzdrech DIP28/DIP40,
• analogový potenciometr,
• dvě tlačítka,
• dva konektory ve standardu mikroBUS, umožňující přímou spolupráci s libovolnou z více než 250 dostupných rozšiřujících desek Click firmy MikroElektronika.

Shrnutí

Nová rodina mikrokontrolérů se s úspěchem osvědčí v mnoha elektronických zařízení. Je zajímavou alternativou k jednoduchým 32bitovým mikrokontrolérům s architekturou ARM, široce využívaných i v méně náročných aplikacích. O to víc, že bohatá sestava periférií vyváží větší výpočetní výkon těch druhých.

Nové mikrokontroléry jsou dostupné v nabídce firmy Transfer Multisort Elektronik, distributora Microchip. Podrobné informace naleznete na adrese www.tme.eu.