Bezeichnung CPU Technische Daten. 8 Bit, Atmel AT89C52 (kompatible Derivate einsetzbar) PLCC44 Gehäuse

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1 Technische Daten Funktion: Mikrocontroller: Logikpegel: Zuverlässigkeit: Speicher: CPU Platine für allgemeine Aufgaben, insbesondere für mobile Anwendungen 8 Bit, Atmel AT89C52 (kompatible Derivate einsetzbar) PLCC44 Gehäuse Standard 5 V, durch entspr. Bestückung auf niedrigere Spannungen reduzierbar (3,3 V oder 3 V) Watchdog im Mikromonitor-IC (Resetgeber, Spannungsüberwachung und Watchdog) Internes ROM / RAM abhg. von Mikrocontrollertyp (typ kB / 256 Byte) Externes RAM: 32 kb, batteriegepuffert Externes ROM: Flash, 64 kb, erweiterbar bis 512 kb (bank switched) Serielles EEROM, organisiert zu 128 x 8 Bit Adreßlogik: Fix: Ext. ROM: 0.. FFFFh Ext. RAM: 0.. 7FFFh GAL: Optionell bestückbar Variable Adreßbereiche, bank switching, Flash sektorweise beschreibbar Adreß-Datenbus für off-board Erweiterungen RTC: Co-Prozessor: Schnittstellen: Anschlußtechnik: Elektrische Versorgung: Echtzeit-Uhr Type Epson RTC-4553 optionell bestückbar Microchip PIC12C508 (PIC12F629) optionell bestückbar, im Stromsparmodus als Wake-up Logik einsetzbar, Ersatz für RTC, usw. RS232: V24 und TTL Pegel multiplexed Adreß- und Datenbus auf Stiftleiste gelegt Stiftleiste, 2 x 25 Pole, Raster 1,27 mm 3,5.. 4,5 Vdc (Versorgung aus Li-Ionen Akku) bzw. 5 Vdc ± 0,1 V Datum: Seite 1 / 8

2 Stromaufnahme: Backup-Batterie: typ. 3,5V stand alone max. 150 ma wenn andere Baugruppen mitversorgt werden Li-Knopfzelle CR1225, 3 V, für RAM, RTC und PIC Power-Logik: Funktionsanzeige: Schutzmaßnahmen: Abmessungen: Montage: Einschalt-Logik durch ext. Signal: 2,5.. 5 V / 1 sec Selbsthaltung und Abschaltung durch Mikrocontroller LED grün, Funktion softwaregesteuert Überspannungsschutz > 5,5 Vdc, Verpolungsschutz, selbstrückstellende therm. Sicherung 95 x 42,5 x 11 mm Geeignet für Rastsockelprofil 45 mm oder Montage über 4 Bohrungen 2,5 mm Datum: Seite 2 / 8

3 Belegung Stiftleiste Pin Signal I/O 1 PWR In 2 PWR In 3 GND In 4 GND In 5 P0.0 In/Out 6 P0.1 In/Out 7 P0.2 In/Out 8 P0.3 In/Out 9 P0.4 In/Out 10 P0.5 In/Out 11 P0.6 In/Out 12 P0.7 In/Out 13 P1.0 In/Out 14 P1.1 In/Out 15 P1.2 In/Out 16 P1.3 In/Out 17 P1.4 In/Out 18 P1.5 In/Out 19 P1.6 In/Out 20 P1.7 In/Out 21 P2.0 In/Out 22 P2.1 In/Out 23 P2.2 In/Out 24 P2.3 In/Out 25 P2.4 In/Out 26 P2.5 In/Out 27 P2.6 In/Out 28 P2.7 In/Out 29 P3.0 In/Out 30 P3.1 In/Out 31 P3.2 In/Out 32 P3.3 In/Out 33 P3.4 In/Out 34 P3.5 In/Out 35 P3.6 In/Out 36 P3.7 In/Out 37 TxD0 (V24) Out 38 RxD0 (V24) In 39 TxD1 (TTL) Out 40 RxD1 (TTL) In 41 ALE Out 42 /PSEN Out 43 RESET In ON In 47 +5V Out 48 +5V Out 49 GND In 50 GND In Datum: Seite 3 / 8

4 Stromversorgung und Power Logik Die CPU kann mit einem handelsüblichen Li-Ionen Akku (Handy-Akku) im Spannungsbereich von 3,5 bis 4,5 V (bzw. bis max. 5 V mit einer anderen Spannungsquelle) an den Pins 1 und 2 der 50 pol. Stiftleiste versorgt werden (Signal PWR). Ein Step-up-Regler generiert daraus die erforderliche 5V Systemspannung. Die 5 V Systemspannung (Vcc) wird an den Pins 47 und 48 herausgeführt, um weitere angeschlossene Baugruppen versorgen zu können. Dabei ist zu beachten, daß die Gesamtstromaufnahme 150 ma nicht übersteigt! Achtung: An den Pins 47 und 48 der 50 pol. Stiftleiste darf keine Spannungsquelle angeschlossen werden! Eine Power-ON-OFF-Logik ermöglicht das Ein- und Ausschalten der CPU, um besonders im mobilen Betrieb Strom zu sparen. Um die CPU in Betrieb zu nehmen, sind 2 Wake-up - Quellen möglich: Externes Signal ON, Pegel 2,5V bis PWR, ca. 0,5.. 1 sec (je nach Bestückung und Belastung durch weitere Baugruppen) Interne Quelle durch Co-Prozessor PIC, das Wake up Signal muß ebenfalls 0,5 bis 1 sec aktiv sein. Dieser kann z.b. so programmiert werden, daß er die CPU in regelmäßigen Abständen aufweckt. Nachdem der Mikrocontroller nach einem Reset angelaufen ist, muß dieser per Software umittelbar nach Start durch Setzen des Ports P3.5 auf high die Power-ON Schaltung in eine Art Selbsthaltung bringen. Das Abschalten der CPU erfolgt programmgesteuert einfach durch Rücksetzen des Ports P3.5 auf low. Anmerkung: Das alleinige Versetzen des Mikrcontrollers in eine Stromsparbetriebsart (Power down, sleep, idle usw.) ist nicht möglich, weil der Watchdog sofort einen Reset auslösen würde. Wenn ein Abschalten durch den Mikrocontroller erfolgen soll, darf die Diode D8 nicht bestückt werden. Adreßbereiche Bei Standardbestückung gilt: ROM: 0... FFFFh (64kB) RAM: FFFh (32kB XDATA Bereich) Bei Bestückung des Flashs mit einem 1MBit Baustein (z.b. 29C010) beträgt der ROM Bereich ebenfalls 64kB, der Adreßbereich liegt jedoch von 10000h bis 1FFFFh. Bei Verwendung eines GALs 16V8 kann der ROM Bereich durch bank switching auf 512 kb (4MBit-Flash) erweitert werden, kann das Flash im Betrieb vom Mikrocontroller sektorweise mit Daten beschrieben werden, kann Programm-Download bzw. In-Circuit-Programmierung ermöglicht werden, können externe Baugruppen über Adreß- und Datenbus in den Adresßraum eingebunden werden (z.b. RAM Erweiterung) Nachteil: höherer Stromverbrauch Datum: Seite 4 / 8

5 Programmierung Die Programmierung des Mikrocontrollers erfolgt im einfachsten Fall ausserhalb der CPU Platine mit einem geeigneten Programmer. Für In-Circuit oder On-Board Programmierung gibt es 2 Möglichkeiten: 1. Es wird internes ROM benutzt: Zunächst ist ein ISP fähiger Mikrocontroller zu wählen, z.b. Philips P89C51RC+. Über die Stiftleiste wird mit einem entsprechenden Adapter der µc programmiert (nähere Hinweise dazu sind der µc Beschreibung zu entnehmen) 2. Es wird externes ROM benutzt (Flash Memory): Dazu ist unbedingt ein GAL mit entsprechenden Adressieranweisungen erforderlich. Es ist ein geeignetes Flash-Memory, das sektorweise beschrieben werden kann, erforderlich, z.b. von Atmel. Während der Programmierung befindet sich der Programmieralgorithmus im RAM, dh. die GAL Adreßlogik muß das RAM vorübergehend als Programmspeicher ansprechen können. Serielles EEROM Zum spannungsausfallsicheren Ablegen von Einstellungen und Parametern dient ein serielles EEROM Type 93C46 mit einer Speicherkapazität von 128 x 8 Bit. Die Kommunikation erfolgt über ein 3 Draht Interface. RAM Das externe RAM (XDATA) hat eine Kapazität von 32kByte. Der RAM Inhalt kann auch nach Abschalten der Versorgung PWR batteriegepuffert von der 3 V Knopfzelle erhalten werden. Co Prozessor Als Co-Prozessor kann ein PIC12C508 oder ein PIC12F629 zur Unterstützung des Power-ON-OFF- Managements oder für andere Aufgaben (z.b. als Ersatz des RTCs) eingesetzt werden. Der PIC kann intern oder extern getaktet werden. Für die meisten Aufgaben reicht interne Taktung. Für hohe Frequenzstabilität oder extrem niedrigen Stromverbrauch durch niedrige Taktrate ist eine externe Taktung mit Quarz erforderlich. Bei der Stromversorgung gibt es 2 Möglichkeiten: Ungepuffert mit PWR Gepuffert über VBatt (3V Knopfzelle) Gepuffert über VBatt hat den Vorteil, daß auch bei Ausfall der externen Stromversorgung PWR (Akkuwechsel) der PIC Prozessor weiterläuft. Der Co-Prozessor kann über das Signal ON / Port GP5 des PICs die CPU Baugruppe einschalten. Eine weitere Möglichkeit des Einsatzes im Power-ON Bereichs ist die Vorverarbeitung des Signals ON zum Einschalten der Baugruppe, z.b. als Impulsverlängerung oder es wird nur in bestimmten Zeitintervallen das Signal ON angenommen, usw. Dazu ist die Diode D8 in der Power-Logik zu bestücken. Das Einschalten der Baugruppe erfolgt durch Port GP0 (DO / Wake up). Ausgeschaltet wird ebenfalls über den PIC. Datum: Seite 5 / 8

6 Die Kommunikation zwischen PIC und 8051-Mikrocontroller kann über 4 Signalleitungen erfolgen. Dazu ist ein geeignetes serielles Protokoll auf beiden Seiten zu programmieren (z.b. micro wire o.ä.). Die Programmierung kann bei einer Flash-Type (PIC12F629) on board erfolgen. Dazu muß ein entsprechender Adapter an die Stifleiste angeschlossen werden. Wichtig: Während der Programmierung sind der Mikrocontroller und ein ev. vorhandenes GAL aus den Fassungen zu entfernen. Real Time Clock Die CPU Platine kann mit einem Real Time Clock RTC-4553 nachgerüstet werden. Zur ausfallsicheren Versorgung dient die 3 V Knopfzelle. Der Uhrenquarz befindet sich integriert im RTC-Gehäuse. Die Kommunikation zum Mikrocontroller erfolgt über ein serielles 3-Draht-Interface. Weiters stellt der RTC einen 1/10 Hz oder 1kHz Takt zur Verfügung, mit dem u. U. der PIC Co-Prozessor extrem niedrig getaktet werden kann (ev. für Langzeitmessungen o. dgl.). Serielle Schnittstelle Die serielle Schnittstelle des Mikrocontrollers (RxD Port P3.0 / TxD Port 3.1) ist über einen RS232 Treiber (V24) nach außen zur Stiftleiste gepuffert. Um Baugruppen anschließen zu können, die einen nicht gepufferten Pegel brauchen, kann die Schnittstelle vom Mikrocontroller über einen Multiplexer direkt nach außen geschaltet werden. Dazu dient das Signal SELECT Port 3.4: SELECT Pegel Stiftleiste low RS232 Pin 37, 38 high TTL Pin 39, 40 Mobiler Betrieb Im mobilen Betrieb ist auf eine möglichst geringe Stromaufnahme zu achten, um die Akku-Betriebszeit zu verlängern. Folgende Maßnahmen können dazu hilfreich sein: Internes ROM benutzen, Flash Memory entfernen Kein GAL benutzen Power ON/OFF Logik verwenden, im nichtaktiven Zustand Baugruppe abschalten LED entfernen Möglichst keine RS232 Kommunikation Datum: Seite 6 / 8

7 Lötbrücken Für die entsprechenden Einstellungen sind an der Unterseite der Platine Lötbrücken vorgesehen (SW1.. SW14): Es bedeuten: Lötbrücke Brücke 1-2 Brücke 2 3 SW 1 /EA auf GND: externes ROM /EA auf Vcc: internes ROM SW 2 /OE Flash von GAL /OE Flash: /PSEN SW 3 /WE Flash von GAL /WE Flash: Vcc SW 4 /CE Flash von GAL /CE Flash: GND SW 5 /CE RAM von GAL /CE RAM: A15 SW 6 /OE RAM von GAL /OE RAM: /RD SW 7 /WE RAM von GAL /WE RAM: /WR SW 8 RxD über Multiplexer RxD ohne Multiplexer SW 9 TxD über Multiplexer TxD ohne Multiplexer SW 10 PIC Clock: Quarz PIC Clock: externe Quelle (RTC) SW 11 PIC Versorgung: VBatt (non volatile) PIC Versorgung: V+ SW 12 RAM Versorgung: VBatt (non volatile) RAM Versorgung: Vcc SW 13 /CE RAM: wenn RAM Versorgung VBatt /CE RAM: RAM Versorgung Vcc SW 14 PIC Clock: extern PIC Pin GP5: ON Datum: Seite 7 / 8

8 Beispiele: ROM, RAM intern EA OE - Flash WE - Flash CE - Flash CE - RAM OE - RAM WE - RAM CE - BATT SW1 SW2 SW3 SW4 SW5 SW6 SW7 SW x x x ROM (64kB) extern, RAM intern EA OE - Flash WE - Flash CE - Flash CE - RAM OE - RAM WE - RAM CE - BATT SW1 SW2 SW3 SW4 SW5 SW6 SW7 SW x x x x x x ROM (64kB) extern, RAM (32kB) extern EA OE - Flash WE - Flash CE - Flash CE - RAM OE - RAM WE - RAM CE - BATT SW1 SW2 SW3 SW4 SW5 SW6 SW7 SW x x x x x x x x 2003 Ing. W. Plitzner, Technische Änderungen vorbehalten Datum: Seite 8 / 8