«Что позволено Юпитеру…», или почему одни микроконтроллеры надежнее других

Монитор тактовой частоты (Clock Monitor).

Монитор тактовой частоты следит за наличием генерации тактового генератора, использующего внешний кварцевый резонатор. В случае если генерация пропадает, генерируется внутренний сигнал сброса RESCLM и устанавливается флаг RESF.CLMRF [2]. После выхода из режима сброса микроконтроллер анализирует этот флаг и «понимает», что возникли проблемы с внешним тактовым генератором, после чего ядро запускается от одного из внутренних тактовых генераторов. В зависимости от семейства может быть 1 или 2 генератора, однако их частота, как правило, всегда меньше, чем частота генератора, использующего внешний резонатор. Именно поэтому после прикосновения пальцем микроконтроллер uPD70F3707 продолжал работать, но уже значительно «медленнее», что и констатировал разработчик из компании «***». Интересно, что в той или иной степени это устройство реализовано и в других микроконтроллерах. Однако, если используемый тактовый генератор задается при программировании FLASH и не может быть изменен программно, то сценарий запуска от альтернативного внутреннего генератора, описанный выше, реализовать уже невозможно. Кроме семейства V850ES/Hx2, этот узел имеют также семейства, специально разработанные для приложений управления электродвигателями (V850E/IA3, IA4, IF3, IG3; V850ES/IK1, IE2), для автомобильных приборных панелей (V850E/Dx3), для бортовой электроники с CAN-интерфейсом (V850ES/Sx2, Sx2-H, Sx3, Fx2, Fx3, Fx3-L), а также V850ES/Kx1+, Jx2, Jx3, Jx3-L, Hx2 и Hx3. Следует отметить, что в некоторых других микроконтроллерах (как правило, в 8- и 16-разрядных) инженеры NEC вместо монитора тактовой частоты используют оконный сторожевой таймер. Он имеет совершенно иной принцип работы, однако это периферийное устройство можно использовать с той же целью, что и монитор тактовой частоты, то есть он может отслеживать факт исчезновения тактовых импульсов «внешнего» опорного генератора и позволяет микроконтроллеру переключиться на внутренний генератор.

Разделение шин питания.

Все 32-разрядные микроконтроллеры NEC, упоминавшиеся ранее, и многие 8-разрядные имеют раздельные шины питания для внутренних периферийных устройств, процессорного ядра и цепей портов ввода/вывода. На рис. 3, 4 схематично показано такое разделение.

При правильной развязке шины питания ядра и портов ввода/вывода помехи, наведенные на портах ввода/вывода, не попадают в цепи питания периферийных устройств и ядра и повышают электромагнитную устойчивость (EMS). Так, например, в оба списка (табл. 1, 2) попали микроконтроллеры с ядром АРМ.

Таблица 1. Оценочные комплекты при проверке работали без сбоев

Название Описание
uPD78F9222 оценочный комплект Low Pin Count – Do it!, 2-слойная плата, проверена с кварцем и внешним генератором от NEC Electronics
uPD70F3707 оценочный комплект EB-V850ES/HG2-EE от NEC Electronics
TMS320F2806 2-слойная плата, с внешним генератором
ADUC7026BSTZ62 макетная плата, с кварцем
ATMEGA32-16PU навесной монтаж на ножках микросхемы, с кварцем
AT89C51-24PI 2-слойная плата, с кварцем
Z8F2421AN020EC 2-слойная плата, с кварцем
EZ80F91AZ050SC отладочный комплект eZ80F910200ZCO, 4-слойная плата, с кварцем
MC56F8322VFB60 отладочный комплект MC56F8300DSK, 2-слойная плата, видимо, с внутренним RC-генератором
MC9S12NE64 отладочный комплект DEMO9S12NE64
CY8C21x34 Cypress; отладочный набор CY3212 – CapSense, 2-слойная плата, внутренний RC-генератор

Таблица 2. Оценочные комплекты, которые при проверке имели сбои тестовой программы

Название Описание
C8051F064 Silicon Labs; 2-слойная плата, работа от кварца
MSP430F148IPM 2-слойная плата, с кварцем 8 МГц
LPC2129 отладочная плата
LPC2148FBD64 2-слойная плата, с внешним генератором
LPC2148 отладочный комплект от Olimex, на 2-слойной плате, с кварцем
TMS470R1A256 KickStart Development Board от IAR на TMS470R1A256, c кварцем
AT91SAM7S128 отладочный комплект от Olimex

Без сбоев работали микроконтроллеры ADUC7026BSTZ62, в то время как в «черный список» попали микроконтроллеры с ядром АРМ от NXP (LPC2148). Если исследовать цепи питания ядра, периферийных устройств и портов ввода/вывода, можно отметить, что микроконтроллер от Analog Devices, также «устоявший» против искры [3], имеет структуру питания, аналогичную V850ES/Hx2 от NEC. A именно развязанные шины питания ядра и портов ввода/вывода (рис. 5, 6).

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *