میکروکنترلرها – آخرین پیشرفتها

میکروکنترلرها – آخرین پیشرفتها – ایران ترجمه – Irantarjomeh

مقالات ترجمه شده آماده گروه برق – الکترونیک

مقالات ترجمه شده آماده کل گروه های دانشگاهی

مقالات

میکروکنترلرها – آخرین پیشرفتها

حدود ۱۸ ماه قبل (فوریه ۱۹۹۹) بود که نگاهی به وضعیت میکروکنترلر در جهان داشتیم. بهر حال  زمان متوقف نمی‌گردد، علی‌الخصوص در این رشته، بنابراین زمان آن فرارسیده است تا نگاه تازه‌ای را به این مقوله داشته و اطلاعات خود را آپدیت کنیم.

کاری که می‌خواهیم هم اکنون انجام دهیم سر زدن به خوراکپزی مهم‌ترین تولید کنندگان می‌باشد تا آنکه مشاهده کنیم آیا چیز تازه‌ای دارند یا خیر؟ ما با برخی از مشاهدات کلی نظری به مهم‌ترین پیشرفتهای این زمینه خواهیم انداخت، چرا که این پیشرفتها بطور طبیعی دارای تاثیر بر امور الکترونیک هستند.

…

میکروکنترلرها – آخرین پیشرفتها

Atmel   (www.atmel.com)

Atmel موفقیتی را که بر روی محصول AT90SXXXX  بدست آورده است را تداوم می‌بخشد و نمونه‌های ATiny را ارائه می‌نماید که شامل Atiny 12، ۱۵، ۲۲ و ۲۸ است. Atiny 22، بطور مثال، دارای ۲KB از حافظه فلش، ۱۲۸ بایت RAM و ۱۲۸ بایت EEPROM  بر روی برد است.

می‌توان از AT43320 و AT43USB321 بعنوان جدیدترین محصولات آن نام برد. این محصولات میکروکنترلر براساس هابهای USB می‌باشند.

سریهای AT8X شامل AT89S8252 (یک ۸۰C32 با ۸KB حافظه فلش و ۲kb از EEPROM) می‌باشد و سری AT89S4D12 (یک ۸۰C31 با ۱۲۸KB حافظه فلش ). نگارش PS نوع قبلی یک قطعهISP (قابلیت برنامه‌ریزی داخل سیستمی) می‌باشد. فرکانسهای ساعت، نظیر اندازه حافظه، بطور یکنواخت افزایش یافته‌اند و اکنون حول و حوش ۳۳ MHz می‌باشند.

چنانچه به میکروکنترلهای ۳۲ بیتی توجه کنیم، می‌بینیم که Atmel دارای خانواده AT91 Thumb می‌باشد. جوانترین فرزند این خاندان AT91F40416 می‌باشد که ترکیب از میکروکنترلر AT91M40400 و حافظه فلش AT49BV16*4  می‌باشد.

نیمه هادی دالاس (www.dalsemi.com)

با توجه به میکروکنترلرها، نیمه هادی دالاس چیز تازه‌ای برای گفتن ندارد.

آخرین قطعه ساخته شده DS80C390 می‌باشد، نوع اصلاح شده ۸۰۵۱ با دو کنترلر CAN مجتمع و ادوات جانبی گسترده که محدودیت حافظه معمول را از بین برده است، چرا که می‌تواند ۴ مگا بایت از حافظه داده و ۴ مگا بایت از حافظه برنامه      (همگی خارجی) را با فرکانس ساعت ۴۰ مگاهرتز آدرس دهی نماید. DS80C390 با سرعتی در حدود ۱۲۰مگاهرتز اجرا شده که ده برابر بیش از سرعت طراحی اولیه آن می‌باشد.

…

اینفینیون (زیمنس eX)  (www.infineon.com)

خط تولید اینفینیون شامل تعداد زیادی از میکروکنترلرهای مهم بوده که برخی از آنها در مقوله قبلی ذکر گردیده شدند. جدیدترین دستاوردهای اینفینیون بشرح ذیل می‌باشد.

SAB C508 به همراهROM  OTP (قابلیت پروگرام یک زمان) ۳۲ کیلوبایت عرضه شده است. ۱۲۸۰ بایت RAM و ۱۰ بایت مبدل A/D ، که یک نگارش پیشرفته میکروکنترلر  کاملا مشهور C504 می‌باشد.

…

میکروکنترلرها – آخرین پیشرفتها

اینتل (Intel)  (www.intel.com)

با وجود آنکه اینتل دیگر بنظر می‌رسد در زمینه میکروکنترلرهای کلاسیک فعال نمی‌باشد و بظاهر کنترلهای محاط شده را ترجیح داده است، کنترلر واحد خود ۸XC196 که براساس منطق نامعلوم کار می‌کند را به میدان آورده است که یکی از آخرین طراحی‌ها می‌باشد.

میکروچیپ (Microchip) (www.microchip.com)

بدون هیچگونه شکی، میکروچیپ یکی از مهم‌ترین پیشروهای تولید میکروکنترلر می‌باشد. از اینرو هیچ گونه مکثی در ارائه ۳۸ ماژول جدید کنترل فلش به بازار در مه ۲۰۰۰ ندارند. البته، ما نمی‌توانیم همگی آنها را تشریح کنیم، ولی بطور کلی آنها شامل بین ۱ و ۶۴ کیلو از حافظه برنامه فلش تا ۴ کیلو بایت از SRAM داده و ۲۵۶ بایت EEPROM داده می‌باشند.

…

PIC16F87X

سریهای کنترلر RISC تنها دارای ۳۵ دستورالعمل می‌باشد. اندازه حافظه برنامه فلش در محدوده ۴۰۹۶ تا ۸۱۹۲ ورد ۱۴ بیتی می‌باشد. همچنین میزان RAM موجود ۱۹۲ الی ۳۶۸ بایت بوده و میزان EEPROM 128 الی ۲۵۶ بایت می‌باشد. قدرت پردازش ۵ MIPS  با سرعت ۲۰ MHz می‌باشد. ادوات جانبی شامل مبدلهای A/D، یک پورت SSP با SPI و I²C  و همچنین پورت اسلیو پارالل (PSP) و یک USART می‌باشد.

…

PICmicroFLASH

PIC18CXXX دارای یک کرنل RISC  ارتقا یافته می‌باشد که سازگار با ساختارهای ۳ خانواده مختلف، PIC16C5X (12 بیتی)، PIC12C508CXXX و PIC16XXX(14 بیتی) وPIC17CXXX (16 بیتی)  است.

تاکنون، خانواده PIC18CXXX شامل PIC18C242، C422، C252 و C452 می‌شد. دو تای اولی دارای ۸ کیلو ورد ۱۶ بیتی حافظه برنامه OTP و ۵۱۲ بایت RAM می‌باشند. همچنین نگارشهای مختلف حافظه فلش موجود بوده و قدرت پردازش نیز ۱۰ MIPS می‌باشد.

…

میکروکنترلرها – آخرین پیشرفتها

موتورولا (Motorola) (www.mcu.motsps.com)

در مقاله سال قبل ما ۶۸HC908GP20 را مورد بحث قرار دادیم، و اکنون ما می‌توانیم ۶۸HC908GP32، که یک کنترلر عمومی‌با حافظه فلش ISP است، را معرفی نمائیم. اکنون این خانواده با عرضه ۹۰۸JL3، JK3 و JK1 گسترش یافته است. شاید فراموش کرده باشیم تا از آخرین مورد آن یعنی ۶۸HC908JB8 نام ببریم.

…

نیمه‌ هادیهای فلیپس (www.us.semiconductor.philips.com)

فلیپس، که یکی از عمده‌ترین تولیدکنندگان اروپایی بشمار می‌آید، تولید کنترلرهای XA 16 بیتی خود را ادامه می‌دهد. چنانچه به دنبال پیشرفتهای انجام شده در این خصوص هستید، مطمئنا از وجود خانواده کنترلر XA-G3 آگاه می‌باشید. کنترلرها در مد  خانواده XA (معماری گسترش یافته) دارای سازگاری با سلف خود ۸۰C51 می‌باشند.

…

XA-S3

از دیگر اعضای خانواده XA، XA-S3 می‌باشد. این کنترلر در ۳۰ مگاهرتز کار می‌کند و می‌تواند میزان ۳۲ کیلوبایت ROM  را آدرس دهی نماید و دارای ۳۲ کیلوبایت EEPROM/ROM و ۱ کیلوبایت RAM روی چیپ است. XA-S3 مجهز به یک رابط I²C می‌باشد. توجه داشته باشید که ۵ کانال، آرایه شمارنده ۱۶ بیتی (PCA) و ۵۰ خط I/O با ۴ خروجی قابل برنامه‌ریزی در این کنترلر وجود دارند. بعلاوه این ابزار، دارای دو UART با نرخ باود مستقل و یک مبدل ۸ کاناله- ۸ بیتی مبدلA/D.، جدیدترین عضو خانواده XA-G49 می‌باشد که یک کنترلر با حافظه فلش IAP است و دارای خصیصه‌ مخصوصی است که یک رابط اینترنت را از طریق iComponent  اتصال یک مهیا می‌کند. XA-G49 دارای ۶۴ کیلوبایت حافظه فلش قابل برنامه‌ریزی کاربردی- داخل (IAP) می‌باشد که به کد برنامه اجازه می‌دهد در حالیکه برنامه در حال اجرا می‌باشد تغییر یابد. ترکیب XA-G49 و ۵۶۱AD-S/P   iComponent از طریق اتصال یک احتمال بدست آوری آپدیتهای سخت‌افزار را از طریق یک حالت ارزان و ساده اتصال به اینترنت مهیا می‌نماید. این کاربردی است که قطعا در آینده درباره آن خواهیم شنید. این چیپ همچنین دارای ۲ کیلوبایت RAM می‌باشد. برای کسب اطلاعات بیشتر در خصوص iChip، می‌توانید نگاهی به آدرس اینترنتی ذیل بیاندازید:

…

میکروکنترلرها – آخرین پیشرفتها

P8Xc591

دوباره ما در اینجا کنترلر ۸۰C51 تک چیپه را با باس CAN داریم که دارای انطباق با CAN 2.0B استاندارد می‌باشد. مجموعه‌ دستورالعملهای قدرتمند ۸۰C51 در اینجا با  عملکرد PeliCAN، SJA1000 ، یک کنترلر CAN که در بسیاری از طراحی‌های Elektor Electronics بکار رفته شده، ترکیب گشته است.

P89C51Rx2

کنترلرها در P89C51Rx2  آخرین نیازها را تحت پوشش قرار داده‌اند. آنها بطور طبیعی دارای سازگاری با ۸۰C51 می‌باشند و دارای ۶۴ کیلوبایت حافظه برنامه فلش و ۱ کیلوبایت RAM برای داده (P89C51RD2) می‌باشند. نگارشهای B2 و C2 نیز بترتیب دارای ۱۶ کیلوبایت و ۳۲ کیلوبایت حافظه فلش و ۵۱۲ بایت RAM هستند. حافظه فلش را می‌توان در پارالل و همچنین بوسیله برنامه‌نویسی ـ داخل سیستمی‌(ISP) انجام داد. برنامه نویسی داخل‌ـ برنامه‌ای (IAP) نیز همچنین امکان‌پذیر می‌باشد. از آنجایی که Rx2 دارای یک بوت رام (boot ROM) می‌باشد، می‌توان حافظه فلش، به هنگامی‌که برنامه در حال اجرا می‌باشد، را تغییر داد.

…

خانواده ۵۱LPC

آخرین اولاد این خانواده P87LPC768، ۶۷، ۶۴ و ۶۲ می‌باشد. این خانواده که براساس هسته ۸۰CP51 می‌باشد، برای کاربردهایی مناسب است که در آن هزینه پایین از اهمیت بالایی برخوردار است. برخی از دستاوردهای مدرن آن تعیین کاهش ولتاژ، فانکشنهای آنالوگ و یک اسیلاتور مجتمع RC بوده و بگونه‌ای می‌باشد که تعدادی از اجزای خارجی آن به میزان قابل توجهی کاهش یافته است.

…

Scenix (www.scenix.com)

زنیکس بعلت کنترلهای سری SX خود دارای معروفیت می‌باشد. آنها معماری شبه ریسک (pseudo-RISC)  را با داده رو چیپه و حافظه برنامه ترکیب نموده‌اند که اجازه می‌دهد دستورالعملها در یک سیکل واحد مورد پردازش قرار گیرد. با ترکیب با یک معماری قابل برنامه‌ریزی بصورت قطعی، این کنترلر اجازه می‌دهد تا فانکشنهای سخت افزار زمان – حقیقی مشخص بوسیله ماژولهای برنامه جایگزین گردند (ادوات جانبی مجازی).

…

میکروکنترلرها – آخرین پیشرفتها

SX18/20/28AC

زینکس وارد عرصه ارتباطات گردیده و برای چنین کاربردهایی SX18/20/28AC را عرضه نموده است. این ابزارها بواسطه سرعت بالای ساعت خود برگزیده شده‌اند.

…

SX52/42BD

به هنگامی‌که SX18/20/28AC بتواند عملکردی مترادف ۵۰/۷۵ MIPS داشته باشد، SX52DB به ۱۰۰ MIPS خواهد رسید. با این وجود،‌ اخبار جالبی که از زنیکس می‌رسد آن است که آنها مسیر خود را بسوی ارتباطات تغییر داده‌اند. ما مشتاقانه در انتظار دستاوردهای آینده این خبر هستیم.

ST Microelectronics (www.st.com)

ST Microelectronics در خصوص داشتن خانواده‌های کنترلر پیچیده دارای شهرت می‌باشد که از محدوده سریهای ارزان ST62 تا هسته‌های ۳۲ و ۶۲ بیتی را شامل می‌شوند. این میکروکنترلها در سیستمهای روی هم قرار گرفته یا تعبیه شده مورد استفاده قرار می‌گیرند. ST یکی از سه تولید کننده مهم کنترلهای ۸ بیتی می‌باشد.

…

ST6

سریهای ST6 شامل خانواده‌های ST62 و ST63 می‌باشد آنها کنترلهای ۸ بیتی هستند. خانواده ST62 شامل سریهای ST622X، ST623X ، ST624X، ST625X، ST626Xو ST628X می‌باشد. خانواده ST63 کمتر از ۱۷ عضو ندارد خصیصه قابل توجه این خانواده وجود EEPROM می‌باشد. با این وجود، این خانواده دارای موفقیت خاصی نبوده‌اند. علت آن نیز به واسطه این حقیقت می‌باشد که ST به این دلیل انتخاب گشت که جذابیت بیشتری یه خانواده ST7 بدهد.

ST7

خانواده ST72XXX انتخابهای بسیاری را با توجه به حافظه روچیپه خود مهیا می‌نمایند که از محدوده حافظه برنامه ۴ کیلو بایت و ۱۲۸ بایت RAM(در ST72101) تا ۳۲ کیلو بایت حافظه برنامه و ۱ کیلو بایت RAM به علاوه ۲۵۶ بایت EEPROM (در ST7231) می‌باشد. حافظه برنامه بصورت ابتدایی به شکل ROM، OTP، و EPROM تهیه گردیده بود ولی اکنون در حدود ۲۷ عضو از خانواده حافظه فلش وجود دارد. اعضای مختلف خانواده دارای خصیصه‌های مختلفی می‌باشند، نظیر مبدل A/D 8 بیتی و SPI، I²C،  رابطهای USB و CAN. از نمونه‌های جالب خانواده ST72 می‌توان از ST72171 نام برد که کنترلری با فانکشن‌های آنالوگ می‌باشد که اجازه برنامه نویسی حاصل یا بده را   می‌دهد. این اولین کنترلریست که قابلیت برنامه‌نویسی نرم‌افزاری بده آمپلی‌فایر (SPGA)‌ را دارد. بعلاوه، ST72171 دارای حافظه فلش و فانکشن‌های آنالوگ و دیجیتال قوی می‌باشد.

…

ST9

شعار خانواده ST9 عملکرد ۱۶ بیتی با قیمت ۸ بیتی می‌باشد. آخرین و جدیدترین نگارشها شامل خانواده  ST92F120  که دارای حافظه فلش و رم روچیپه هستند، می‌باشند. خانواده ST9  هم اکنون با تکنولوژی ۰٫۵µm ساخته می‌شوند. اما در خلال سال اخیر نوع ۰٫۳۵µm عرضه خواهد شد.

…

نیمه هادی Temic  (www.temic-semi.com)

جدیدترین فرزند این خاندان T89C51RD2 می‌باشد که یک کنترل ۸ بیتی با حافظه فلش ISP 64 کیلوبایتی و EEPROM 2 کیلوبایتی، با بوت لودر در حافظه فلش، ۲۵۶ بایت رم و یک کیلوبایت XRAM می‌باشد. علاوه بر معماری ۸۰C51، این کنترلر دارای کلیه خصیصه‌های Temic TS8Xc51Rx2 می‌باشد، و به طور اسمی‌دارای ۲۵۶ بایت رم روچیپه و ۱ کیلوبایت XRAM، یک PCA و دارای مزیت هسته سریع (مدل X2) می‌باشد. ISP امکان ذخیره‌سازی داده را در حافظه فلش T89C51RD2 بوسیله ولتاژ استاندارد برق مهیا می‌نماید. این چیپ همچنین دارای WDT می‌باشد. 

سریهای C51 همچنین دارای اعضای دیگری نظیر T8XC510X می‌باشند. این کنترلرهای جدید ۸ بیتی دارای ۱۶ کیلوبایت ROM/OTP (8 کیلو برای T83C5102) و ۵۱۲ بایت رم می‌باشند و در بسته‌بندیهای ۲۴ پینی عرضه می‌گردند. همچنین می‌توانند دو برابر فرکانس ساعت اجرا شوند(X2).

…

تگزاس اینسترومنتز (Texas Instruments) (www.ti.com)

با وجود آنکه تگزاس اینسترومنتز دارای نام بزرگی در زمینه کنترلر نمی‌باشد، آنها محدوده‌ وسیعی از محصولات را ارائه می‌نمایند.

…

خانواده TMS370

برخی از اعضای این خانواده، طراحی شده نظیر TMS370Cx8x، TMS370C080\380\686 و SE370C686، هنوز نیز در مرحله نمونه اولیه می‌باشند. این نمونه‌ها همگی جزء کنترلرهای ۸ بیتی هستند که در میان آنها تنها نوع SE آن ممکن است مورد علاقه خوانندگان Elektor Electronics باشد، چرا که EPROM آن اجازه برنامه نویسی مجدد را می‌دهد.

…

خانواده MUZE Z86E1XX

Z8 پدر تعمیدی خانواده کنترلر MUZE Z86E1XX  می‌باشد که برای کاربرد برنامه‌های عمومی‌مصرف دارد. این نمونه‌های کنترلرهای OTP می‌باشند که دارای حافظه ISP رو چیپه از محدوده ۴ الی ۶۴ کیلوبایت هستند. برنامه نویسی سریال داخل مدار (ICSP) به دیوایسها اجازه می‌دهند تا پس از لحیم شدن بر روی برد مدار برنامه‌ریزی شوند. یک UART صنعتی استاندارد برقراری ارتباط با دیگر کنترلرها و حتی PC میزبان را آسان می‌سازد. بعلاوه، چیپهای MUZE دارای دو کامپاراتور آنالوگ، دو تایمر، تایمر مراقب یا واچ‌داگ (WDT) و ۲۳۷ بایت رم می‌باشند.

…

خاتمه بحث و پیشرفتها

واقعیتها و پیشرفتهایی که ما با آن به هنگام تحقیق در خصوص این مقاله با آن مواجه شدیم به ما اجازه می‌دهد تا نتیجه‌گیری مشخصی را بشرح ذیل داشته باشیم:

تمایز بین کنترلرها و دیگر چیپهایی که دارای هسته، نظیر مدارهای مجتمعPSD835G2  و ۸۹۳۵G2  ”ویفراسکیل‌اینتگریشن“ (WI)، هستند  بطور فزاینده‌ای در حال محو شدن می‌باشد. ST1200 DSP MCU از ”اس‌تی‌میکروالکترونیکس“، بطور مثال،  شاهدی  بر این ادعا است. همانگونه که نام آن مشخص می‌سازد، این نمونه ترکیبی از  پردازشگر سیگنال دیجیتال (DSP) و هسته واحد میکروکنترلر (MCU) می‌باشد.

ROM، صرف نظر از آنکه EPROM باشد یا یک (OTP) ROM قابل برنامه‌نویسی یک زمان، جایگزین حافظه فلش گشته و به میزان کمتری این موضوع در مورد EEPROM صحت دارد. تکنولوژی فلش هنوز دوران طفولیت خود را سپری می‌کند. هر تولید کننده چیپی مزایای آن را شناخته است، ولی همگی آنها در عین حال قادر نیستند تا این ادوات را در محصولات خود بصورت مجتمع بکار برند. با تمامی‌این وجود، پیشرفت بسرعت مسیر خود را می‌پیماید، و آن چیزی است که همواره در مورد صنعت الکترونیک درست می‌باشد.

از دیگر پیشرفتها می‌توان از برنامه‌نویسی سریال داخل مدار (ISP) نام برد، که از تکنولوژی تشریح شده قبلی مشتق شده است. استفاده از EEPROM  یا حافظه فلش جهت اجازه دادن به محتوای حافظه یک IC برای برنامه نویسی (مجدد) آن پس از آنکه بر روی برد لحیم گردید، ضروری می‌باشد. حافظه فلش اکنون بعنوان یک وسیله مشهور درآمده است و دلیل آن نیز تراکم زیاد و قیمت پایین آن می‌باشد.

…

میکروکنترلرها – آخرین پیشرفتها