Bộ điều khiển giao diện ngoại vi (PIC) – Tính năng nâng cao

Bộ điều khiển giao diện ngoại vi (PIC) – Tính năng nâng cao

Hầu hết các CPU PIC hiện đại như các thiết bị PIC16F87XA được tích hợp với nhiều loại tính năng tiên tiến có khả năng thực hiện các nhiệm vụ và hoạt động đặc biệt bổ sung. Những tính năng này tăng tính ổn định của PIC và tăng độ tin cậy chức năng của nó. Nó cũng hữu ích cho các nhà thiết kế giảm chi phí toàn bộ của mạch được thiết kế bằng cách tích hợp và thay thế các thành phần bên ngoài và cũng bằng cách cung cấp nhiều bảo vệ tiết kiệm năng lượng. Các tính năng đặc biệt chung của một vi mạch PIC hiện đại được liệt kê dưới đây (dựa trên PIC6F877A).

Lựa Chọn Bộ Dao Động

• Đặc Điểm Reset

– Reset Khi Mở Nguồn (POR)

– Bộ Đếm Thời Gian Mở Nguồn (PWRT)

– Bộ Đếm Thời Gian Khởi Động Dao Động (OST)

– Reset Do Sụt Áp (BOR)

• Ngắt
• Bộ Đếm Watchdog (WDT)
• Chế Độ Ngủ (Sleep)
• Bảo Vệ Mã Code
• Vị Trí ID
• Lập Trình Nối Tiếp Trong Mạch (ICSP)
• Lập Trình Nối Tiếp Trong Mạch Ở Điện Áp Thấp
• Bộ Gỡ Lỗi Trong Mạch

Chức Năng Lựa Chọn Bộ Dao Động Dòng PIC16F8xx cơ bản hỗ trợ các loại bộ dao động khác nhau cũng như các thiết bị PIC16F87XA. Nó cũng có một Bộ Đếm Watchdog có thể bị tắt chỉ thông qua các bit cấu hình. Nó chạy dựa trên bộ dao động RC riêng của mình để tăng tính tin cậy (Cấu hình so với các vi điều khiển/microcontroller thông thường). Người dùng có thể dễ dàng lựa chọn các chế độ dao động khác nhau. Người dùng có thể lập trình hai bit cấu hình (foscillator1 và foscillator0) để lựa chọn trong bốn chế độ cơ bản. Các chế độ dao động cơ bản và các giá trị điển hình được sử dụng cho các bộ dao động này được mô tả trong hình dưới đây.

• LP: Dao Động Cực Thấp Sử Dụng Mạch Tinh Thể
• XT: Dao Động Sử Dụng Mạch Tinh Thể/Dao Động
• HS: Dao Động Tốc Độ Cao Sử Dụng Mạch Tinh Thể/Dao Động
• RC: Dao Động Sử Dụng Điện Trở/Tụ

Chức năng Reset

Chức năng Reset là một trong những tính năng tiên tiến nhất có sẵn trên tất cả các vi điều khiển hiện đại. Dòng PIC16F8xx có các loại reset khác nhau. Các tùy chọn reset khác nhau có sẵn trên dòng PIC 16F877 được liệt kê dưới đây.

• Power-on Reset (POR).
• MCLR Reset trong quá trình hoạt động bình thường.
• MCLR Reset trong chế độ Sleep.
• WDT Reset (trong quá trình hoạt động bình thường).
• WDT Wake-up (trong chế độ Sleep).
• Brown-out Reset (BOR).

Một sơ đồ khối đơn giản của mạch Reset trên chip được hiển thị trong hình dưới đây.

MCLR

Là một đường đặt lại tiên tiến giúp lọc các tín hiệu nhiễu không mong muốn. Bộ lọc này giúp phát hiện các xung đồng hồ không mong muốn và các tín hiệu nhiễu khác sau đó lọc các xung đó. Cần lưu ý rằng một Đặt lại WDT không làm cho chân MCLR giảm xuống. Hành vi của bảo vệ ESD trên chân MCLR khác biệt so với các thiết bị trước đây của dòng sản phẩm này. Áp suất điện áp lên chân này vượt quá thông số kỹ thuật có thể dẫn đến cả Đặt lại và tiêu thụ dòng ngoài thông số kỹ thuật của thiết bị trong sự kiện Đặt lại. Vì lý do này, Microchip khuyến nghị rằng chân MCLR không còn được kết nối trực tiếp với VDD.

Khởi Động Lại Tự Động (POR)

Tín hiệu khởi động lại tự động được tạo ra bởi vi mạch trên chip khi phát hiện sự tăng của VDD. Trong điều kiện bình thường, sự tăng của VDD nằm trong khoảng 1,2V đến 1,7V. Để tận dụng POR, kết nối chân MCLR với VDD thông qua mạch điện trở và tụ (RC). Trước khi thiết bị được thiết lập để bắt đầu hoạt động bình thường, các thông số hoạt động khác nhau như tần số, điện áp, nhiệt độ, và nhiều hơn nữa phải được kiểm tra để xem chúng có bình thường hoặc không. Nếu không, chip/mạch phải được giữ trong trạng thái đặt lại cho đến khi các điều kiện hoạt động là bình thường hoặc phù hợp. Chức năng đặt lại cúp nguồn cung cấp hỗ trợ cho các hoạt động này.

Bộ Đếm Thời Gian Khởi Động (PWRT)

Bộ đếm thời gian khởi động cung cấp một thời gian định sẵn là 72 ms cho quá trình khởi động chỉ từ POR. Bộ đếm thời gian khởi động hoạt động trên một bộ dao động RC nội bộ. Chip được giữ trong trạng thái Đặt lại cho đến khi PWRT hoạt động. Độ trễ thời gian của PWRT cho phép VDD tăng lên một mức chấp nhận được. Một bit cấu hình được cung cấp để kích hoạt hoặc vô hiệu hóa PWRT. Thời gian trễ khởi động cúp nguồn sẽ thay đổi từ chip này sang chip khác do sự biến thiên của VDD, nhiệt độ và quá trình sản xuất.

Bộ Đếm Thời Gian Khởi Động Dao Động (OST)

Bộ đếm thời gian khởi động dao động (OST) cung cấp một độ trễ là 1024 chu kỳ dao động (từ đầu vào OSC1) sau khi kết thúc thời gian đếm của PWRT (nếu PWRT được kích hoạt). Điều này giúp đảm bảo rằng bộ dao động tinh thể hoặc bộ khuếch đại đã khởi động và ổn định. Thời gian chờ OST được kích hoạt chỉ cho các chế độ XT, LP và HS và chỉ khi có Đặt lại cúp nguồn hoặc thức dậy từ Chế độ Ngủ.

Đặt Lại Cúp Nguồn (BOR)

Đặt lại cúp nguồn là một chức năng đặt lại đặc biệt trong các bộ điều khiển hiện đại. Khi xảy ra cúp nguồn, thiết bị sẽ tiếp tục ở trạng thái Đặt lại cúp nguồn cho đến khi VDD tăng lên trên VBOR. Bộ đếm thời gian khởi động sau đó giữ thiết bị trong trạng thái Đặt lại cho TPWRT. Nếu VDD rơi xuống dưới VBOR trong TPWRT, quá trình đặt lại cúp nguồn sẽ bắt đầu lại khi VDD tăng lên trên VBOR với Đặt lại của Bộ đếm thời gian khởi động. Bộ đếm thời gian khởi động luôn được kích hoạt khi mạch Đặt lại cúp nguồn được kích hoạt, bất kể trạng thái của bit cấu hình PWRT.

Chuỗi Thời Gian Đặt Lại

Khi khởi động, chuỗi thời gian đặt lại là như sau: độ trễ PWRT bắt đầu (nếu được kích hoạt) khi một Đặt lại POR xảy ra. Sau đó, OST bắt đầu đếm 1024 chu kỳ dao động khi PWRT kết thúc (LP, XT, và HS). Khi OST kết thúc, thiết bị sẽ thoát khỏi trạng thái Đặt lại. Nếu MCLR được giữ ở mức thấp đủ lâu, các thời gian đếm sẽ kết thúc. Đưa MCLR lên mức cao sẽ bắt đầu thực thi ngay lập tức. Điều này hữu ích cho mục đích kiểm tra hoặc đồng bộ hóa nhiều thiết bị PIC16F87XA đang hoạt động song song. Bảng dưới đây cho thấy các điều kiện Đặt lại cho các thanh ghi Trạng thái, PCON và PC, trong khi Bảng khác cho thấy các điều kiện Đặt lại cho tất cả các thanh ghi.