Многофункциональный генератор

Встроенный многофункциональный генератор начинает функционировать сразу при сбросе микроконтроллера на частоте 2 МГц. При необходимости можно переключить тактирование микроконтроллера в режим генератора с внешним частотозадающим элементом, в качестве которого может использоваться кварцевый или керамический резонатор, конденсатор, RC-цепочка или внешний источник тактовых импульсов. Переключение может осуществляться «на лету», при этом работа микроконтроллера не нарушается. Это позволяет работать на низких частотах (при малом потреблении) и переключать тактирование на высокие частоты только в случае необходимости, например, по сигналу от таймера для обработки сигналов от внешних датчиков. Встроенный тактовый генератор может быть также переключен программно у большинства микроконтроллеров до частоты 16 МГц, а у некоторых микроконтроллеров до 24 МГц.

Многофункциональный генератор состоит из внутреннего и внешнего генераторов, каждый из которых может служить частотозадающим. После сброса всегда включается внутренний генератор на частоте 2 МГц. Внутренний генератор может быть разрешен или запрещен, либо его частота может быть изменена путем установки соответствующих значений регистра OSCICN (Internal Oscillator Control Register).

Во время действия состояния сброса оба (внутренний и внешний) генераторы заторможены. Ядро может начать работать на одной из частот внутреннего или внешнего генераторов, определяемой битом CLKSL в регистре OSCICN. Внешний генератор предполагает наличие внешнего резонатора (кварцевого или пьезокерамического), конденсатора или RC-цепочки, включенной между выводами XTAL1 и XTAL2. Внешний генератор должен быть также сконфигурирован с использованием OSCXCN регистра. Кроме того, может быть использован внешний автономный генератор, выход которого может быть подан на вывод XTAL1. Оба вывода XTAL1 и XTAL2 рассчитаны на 3,6 В и не могут работать с 5-вольтовой логикой. Очевидно также, что прежде чем переключить ядро на работу от внешнего генератора, его необходимо разрешить и запустить.

Цепи подключения кварцевых резонаторов очень чувствительны ко всевозможным наводкам и помехам, поэтому эти цепи должны быть минимальной длины, т. е. резонатор должен располагаться как можно ближе к микроконтроллеру. При использовании наиболее распространенного кварцевого резонатора на 10592 МГц, обычно применяемого с другими х51-совместимыми контроллерами, необходимо оба вывода резонатора зашунтировать на землю конденсаторами с емкостью от 7 до 33 пФ. Следует особо отметить, что на запуск и стабилизацию режима генератора требуется определенное время (как минимум 1 мс), т.е. после установки бита разрешения генерации необходимо сделать соответствующую задержку перед записью бита XTLVLD. Отсутствие задержки может привести к непредсказуемым результатам.

В качестве времязадающей цепочки может быть использована обычная RC-цепочка. При этом следует соблюдать определенные рекомендации. Емкость конденсатора должен быть не более 100 пФ, но и не менее 7 пФ. Очевидно, что необходимо установить бит разрешения такого режима XFCN (External Oscillator Frequency Control) в регистре OSCXCN. Расчет частоты генератора можно произвести по формуле:

f= l,23x10³/RC.

Допустим, мы установили конденсатор С = 50 пФ и резистор R=246 кОм, тогда частота генератора составит:

f = 1,23 х 10³/RC = 1,23 х 10³/[246 х 50] = 0,1 МГц = 100 кГц.

При этом необходимо подсчитать величину

XFCN: XFCN > log₂(f/25 кГц)= log₂(l00 кГц/25 кГц) = log₂(4)= 2,

т. е. необходимо установить код 010.

Встроенный генератор может работать не только с RC-цепочкой, но и с одним только конденсатором, который также должен быть не более 100 пФ. Определение частоты производится по формуле:

f=KF/(C x VDD),

коэффициент KF выбирается из специальной таблицы.