Architektura procesorů 89Cx051 se v průmyslu používá již velmi dlouho a je stále velmi populární. Mikrokontroléry z rodiny AT89LP obsahují jednocyklové jádro, které má dvanáctinásobný výkon oproti klasickým mikroprocesorům z rodiny x51a umožnuje designérům využivat vyšší výkon (až 20 MIPS), nebo naopak nižší spotřebu (až o 85%) při srovnatelném výkonu a neposlední řadě nabízí programování mikroproceserů v aplikacích prostřednictvím ISP.
Mikrokontroléry řady AT89LP jsou plně kódově kompatibilní s řadou 89Cx051 a případná migrace je tedy velmi snadná.

Základní vlastnosti

• Binárně kompatibilní s předchozími řadami produktů a rodinou x51
• Jednocyklová technologie - na zpracování jednoho byte stačí jeden hodinový cyklus
• Vysoký výkon: 20 MIPS při 20 MHz
• 2 nebo 4 kB ISP Flash paměti
• 256 x 8 b interní RAM
• Spotřeba snížená o 82%
• Napájecí napětí v rozsahu 2,4 - 5,5V (ve specifických případech i 2V)
• Zvýšená EMC díky nižší pracovní frekvenci
• 15 programovatelných vstupů/výstupů
• Možnost ISP programování - programování přímo ve finální aplikaci
• Integrovaná paměť DataFlash® pro uložení dat
• Dvouúrovňový zámek programové paměti
• Detekce výpadku napájení
• 4 úrovně priority přerušení
• Další podpůrné funkce, např: analogový komparátor, interní oscilátor, watchdog, SPI, On-Chip-Debug, Power-on reset

Mikroprocesory řady AT89LP

Čipy řady AT89LP jsou založeny na výkoném 8bitovém jádru s nízkou spotřebou energie. Zatímco klasický mikroprocesor řady 8051 potřebuje ke zpracování jednoho bajtu 12 hodinových cyklů, této nové řadě stačí cyklus jeden. Instrukce rodiny AT89LP potřebují k provedení pouze 1 až 4 hodinové cykly a sedmdesát procent instrukcí je provedeno ve stejném cyklu jako zpracování příslušného bajtu. Jádro AT89LP je schopné dosahovat až 20 MIPS při frekvenci 20 MHz (pro srovnání - klasická 89C2051 zvládne max. 2 MIPS při 20 MHz). Pokud nám však stačí výkon srovnatelný se standardní 80Cx51, můžeme použitím AT89LP výrazně snížit spotřebu celého obvodu, a to i z toho důvodu, že těmto obvodům stačí napájecí napětí od 1,8V.

Spotřeby energie:
• Power-down mód (vypnuto): 1 µA
• Idle mód (šetření energií): 840µA @ 3V, 1 MHz
• Aktivní mód: 1mA @ 3V, 1 MHz

Blokové schéma mikroprocesorů řady AT89LP

Další vylepšení AT89LP

Mikroprocesory rodiny AT89LP nabízejí některá další rozšíření a funkce přístupné přes instrukce 100% kompatibilní s x51. Zde je krátký výčet několika základních vylepšení architektury mikroprocesorů AT89LP:

• Hodinový kmitočet: frekvence CPU se rovná frekvenci krystalu (XTAL1), již není nutné dělit frekvenci oscilátoru dvěma.
• CPU: Procesor si bere z paměti jeden bajt během každého hodinového cyklu, namísto původních dvanácti cyklů. Tím se výrazně zvýšila rychlost CPU a snížila spotřeba. Dalším důsledkem je, že vykonání jedné instrukce již netrvá 12 až 48 hodinových cyklů, ale jen 1 až 4.
• Časovače/čitače: Tyto jsou v módu 0 k dispozici jako variabilní 9 až 16bitový časovač/čitač a v módu 1 jako 16bitový časovač/čitač. V nové architektuře se časovače/čitače inkrementují s každým cyklem a ne každých 12 cyklů, jak tomu je u klasických 89Cx051.
• Sériový port: UART AT89LP podporuje automatické rozeznávání adres a detekci chyb. Rychlost portu v módu 0 je 1/2 hodinové frekvence, oproti 1/12 u 89Cx051.
• I/O porty: vstupy a výstupy lze nakonfigurovat tak, aby pracovaly ve čtyřech různých módech: pouze vstup (třístavový), plný CMOS výstup, výstup s otevřeným kolektorem a obousměrný port (jako běžné 89Cx051).
• Reset: RST reaguje na nízkou úroveň, narozdíl od mikroprocesorů 8051 však stačí aby tato úroveň byla na vstupu přítomna jen 2 hodinové cykly.

Jednocyklové jádro

Jak již bylo zmíněno, mikroprocesory AT89LP jsou postaveny na jednocyklovém jádru, což výrazně zvyšuje rychlost a snižuje spotřebu. CPU může dosahovat rychlosti až 1 MIPS na 1 MHz a k vykonání instrukce je potřeba jeden až tři cykly - obecně tolik, kolik každá instrukce potřebuje bajtů, neboť při každém cyklu se z paměti získá jeden bajt. Programové větve a skoky potřebují jeden cyklus navíc pro výpočet cílové adresy. Některé další komplexní instrukce mohou vyžadovat více cyklů.

Paralelní zpracování instrukce a zísání bajtu z paměti

ALU - jeden cyklus (například INC R0)

ALU - dva cykly (například ADD A, #data)

Mikroprocesory AT89LP2052 a AT89LP4052

Konkrétními zástupci nové řady AT89LP jsou obvody AT89LP2052/LP4052. Jak již bylo zmíněno, jedná se o energeticky úsporné 8bitové výkoné CMOS mikroprocesory se 2 nebo 4 kB interní ISP Flash paměti se životností minimálně 10000 cyklů zápis/čtení. Obvody jsou vyrobeny Atmelem patentovanou technologií s vysokou hustotou obvodových prvků a jsou plně kompatibilní s instrukční sadou obvodů MCS-51.
AT89LP2052/LP4052 používají Harvardskou architekturu paměti s oddělenými adresovými prostory pro program a data. Pro program je k dispozici lineární adresový prostor, kam lze uložit až 64 kB přímo adresovatelného kódu. Vektory resetu a přerušení se nacházejí v prvních 59 bajtech paměti, tabulky konstant lze alokovat kdekoliv ve 2 (4) kB paměťového prostoru.
Paměť pro data má velikost 256 bajtů (SRAM) a je rozdělena do sekcí, do kterých lze přistupovat instrukcemi různých tříd. Pamět pro vstupy/výstupy má velikost 128 bajtů a je sdílená s horní polovinou datové paměti. Lze do ní pristupovat přímým adresováním a obsahuje SFR registry. Do spodních 128 bajtů paměti lze přistupovat přímým i nepřímým adresováním. Do horních 128 bajtů paměti lze přistupovat pouze nepřímým adresováním. Obvody AT89LP2052/LP4052 nepodporují externí RAM.

Závěr

Mikrokontroléry řady AT89LP vynikají zejména svou rychlostí, nízkou spotřebou energie, přijatelnou cenou a výbornou elektromagnetickou kompatibilitou. Přinášejí také řadu dalších vylepšení, která urychlí práci vývojářům. Snadné použití a binární kompatibilita s klasickou řadou 89Cx051 je také zásadní výhodou a je tedy pravděpodobné, že tyto nové mikroprocesory rychle nahradí klasické "2051".

DOWNLOAD & Odkazy

• Propagační leták - flyer_at89lp.pdf
• Datasheet řady AT89LP - at89lpx051.pdf