Mládě jménem NITRON ze silné rodiny procesorů MOTOROLA dobývá svět. Zařazuje se do skupiny malých kontrolerů pro nejjednodušší aplikace obsluhy logických sítí. Podíváme se na jeho vlastnosti.

NITRON je obchodní název pro procesory značené MC68HC908Q…. Patří do rodiny 8bitových procesorů ve společnosti MOTOROLA známé jako HC05. Struktura je podřízena záměru dosáhnout značného výkonu s výstupy v pouzdru 8 nebo 14vývody. Podle toho rozlišujeme značení T pro 8 vývodů a Y pro 14 vývodů. Procesorové jádro je shodné s celou rodinou, tedy využívá výhody použitelnosti všech vývojových prostředků a vyvinutých systémů celé rodiny. Prosazení na našem trhu se postarala česká sekce společnosti MOTOROLA v roce 2003 organizací soutěže o nejlepší řešení s procesory NITRON. Hodně informací naleznete na www.hc08.cz

Základní vlastnosti

• plně kompatibilní jádro s rodinou M68HC08
• 5V nebo 3V napájecí napětí V DD
• interní sběrnice na 8MHz pro napětí 5V, 4MHz pro napětí 3V
• možnost nastavení vnitřního oscilátoru – vlastní oscilátor na 3.2MHz je možno nastavit v 8bitovém módu. Možnost nastavení ± 25% a v nastaveném režimu je odchylka kmitočtu ± 5%
• vlastní programování FLASH paměti spolu se zabezpečením dat
• 128 byte RAM paměti
• 2 kanály 16bitového časovače
• 6bitový systém přerušení od vstupů
• softwatrové nastavení konfigurace obvodu včetně watchdog

Parametrické rozlišení obvodů

Blokové uspořádání

Blokové uspořádání nejdůležitějších částí je na následujícím schématu. S okolním prostředím komunikuje přes brány PTA popřípadě PTB. Ostatní bloky jsou přístupné, nebo jsou parametricky dosažitelné přes komunikační protokoly.

Napájení

Obvody NITRON jsou napájeny jedním napájecím napětím o úrovni 5V nebo 3V. V monitor módu se zvyšuje napětí na vstupu IRQ o 2,5V maximálně na úroveň 9,1V. Proudový odběr je pro kmitočet oscilátoru 4MHz typicky 7mA, při napájení 3V pouze 5mA.

Procesorové jádro

Bylo již řečeno, že struktura procesorového jádra je shodná s rodinou procesorů MC HC05. Shoda znamená stejnost v architektuře, adresovacích módech a instrukčním souboru. Vyznačuje se zejména následujícími prvky:

• 16bitový čítač
• 16bitový x-registr pro práci s instrukcemi
• 8MHz vnitřní sběrnice
• 64kbyte adresovatelný paměťový prostor
• převody paměť – paměť bez účasti akumulátoru
• instrukce pro násobení a dělení
• nízko výkonový a čekací mód

Paměť FLASH

Tato paměť je jednou z adresovatelného 64Kbyte prostoru. Podle typu obvodu je objem FLASH 1536 nebo 4096 byte a je určená zejména pro uložení dat programu. Paměť může být čtena, programována a mazána. Přeprogramovatelnost se uvádí přes 10tis. přepisů.

Vstupy

Podle typu obvodu jsou integrovány brána PTA nebo PTA a PTB. Všechny porty bran umožňují nastavení do vstupního nebo výstupního módu s výjimkou pinu PTA2, který má jen funkci vstupu. Zatímco brána PTB je klasická vstup/výstupní funkce, brána PTA sdružuje několik funkcí podle následující tabulky
 

Analog-digitální převodník

ADC jednotka integrovaná v obvodu může obsluhovat čtyři kanály a výsledek převodu je 8-mi bitové číslo. Komparace se vztahuje k speciálně ošetřenému napájecímu napětí, tedy k úrovni 5V. Převodník umí následující funkce:

• 4 vstupní kanály připojitelné na převodník
• 8bitový výsledek
• jednorázový nebo nepřetržitý převod
• ukončení převodu s přenosem do přerušení
• nastavitelné hodiny převodu, převod již od 16 µs

Paměť RAM

RAM paměť je další částí adresovatelného prostoru. RAM má objem 128 byte a slouží k uložení proměnných prvků
 

Oscilátor

Hodiny obvodu budí základní funkce procesoru. Kmitočet je upraven děliči a budí dva časovací obvody. Oscilátor je možno realizovat několika způsoby:

• interní oscilátor. Je fixně nastaven a jeho hodnota se v pracovním prostředí může lišit v rozmezí ± 5%.
• externí oscilátor, připojuje se na vývod OSC1
• externí RC oscilátor. Z vnějšku se připojuje odpor, kapacita je integrovaná na čipu
• externí krystal nebo keramický rezonátor

Efektivnost obvodu je v použití vnitřního oscilátoru. Kmitočet generátoru je v nominálu 12,8MHz a po vydělení je rychlost na sběrnici 3,2MHz. Tento kmitočet může být trimován v rozsahu ± 25%. Dosažení nominálního kmitočtu závisí na mnoha výrobních parametrech. Obvod ve své paměti má proto z výroby zapsanou trimovací hodnotu pro dostavení nominální úrovně.

Časovač

Časovač je 16bitový ve dvou kanálech. Umožňuje časovat z vnitřních hodin, které jsou pro časování upraveny programovatelnou 7bitovou předděličkou. Výstup může inicializovat přerušení nebo realizovat výstup na port.

• dva kanály se vstupní nebo výstupní logikou umožňující reakci na sestupnou, náběžnou hranu nebo na změnu signálu
• nastavení nebo vynulování výstupní komparace
• PVM modulačního výstupního signálu
• programovatelná 7bitová předdělička vstupní frekvence odvozené z interních hodin
• nepřerušovaný nebo modulární nastavení čítače
• stop a reset bit čítače

 Přerušení

Obvod realizuje osm druhů přerušení podle následující tabulky:
 

Komunikace

Komunikace je zajišťování obdobnými prostředky rodiny HC05. Má svoje specifika a pravidla. Na zajištění komunikace a vlastního řízení procesu funkce obvodu se podílí zejména následující moduly:

• Modul SIM je systémový kontrolér zajišťující koordinační CPU s časovacími prvky.
• BREAK modul umožňuje trasování programu
• POWER RESET modul zajišťuje kontrolní režim pro poklesy napájení
• COP modul zajišťuje funkci časového hlídače
• MONITOR ROM vlastní komunikaci.

HW prostředků zajišťující komunikaci s vývojovým prostředím je celá řada a liší se konfortem a samozřejmě cenou. Pro malý systém je ale potřeba malý a hlavní a dostupný systém. Tento představila česká sekce MOTOROLA pod názvem JANUS. Přesný popis a stavební návod najdou zájemci na www.hc08.cz . Totéž platí o SW – jednoduše dostupný. Pro NITRON příchází v úvahu vývojové prostředky pro ASM nebo C. Opět je možno je sehnat jako volně šířené verze na předchozí web adrese.

Základní technické parametry

Závěr

Článek si kladl za cíl najít porozumění s novým prvkem od MOTOROLA. Určitě nedokázal odpovědět na všechny aplikační možnosti, to již musíme hledat každý sám nebo dále bloumat v odborné literatuře. Na trhu se objevují i české publikace popisující jak komunikaci tak aplikace této součástky.

Snad základní závěr, máme prvek pro ty nejednodušší aplikace s přijatelnou cenou a v amatérských podmínkách s dostupným komunikačním systémem. Pokud se týká ceny jsou NITRONy dostupné za cca 45Kč bez DPH pro kusové odběry, pro množství nad 1000ks byla slíbená distribuční cena 0,7€.

DOWNLOAD & Odkazy

• Aplikační produkty www.motorola.cz
• Katalogové a aplikační listy www.motorola.com
• Vývojové prostředky www.hc08.cz
• Nitron na HW Serveru - NITRON – nejmenší z HC08
• Popis vývojového kitu Janus - NITRON, jak na něj?
• Příklad konstrukce s HC08 - Spínač pro zapomětlivé s NITRON