Microchip PIC18-Q71 - przegląd rodziny 8-bitowych mikrokontrolerów ze zintegrowanymi niezależnymi urządzeniami analogowymi

Tradycyjnie mikrokontrolery to przede wszystkim urządzenia cyfrowe, posiadające tylko podstawowe funkcje analogowe. Innymi słowy, wszystko bardziej zaawansowane niż podstawowe pomiary za pomocą przetwornika analogowo-cyfrowego (ADC) zostałoby zaimplementowane przy użyciu dyskretnych komponentów w innym miejscu projektu, zwiększając cenną przestrzeń na PCB oraz koszt BOM. Jednak nie zawsze tak musi być.

Rodzina mikrokontrolerów PIC18-Q71 łączy wysokowydajny rdzeń jednostki centralnej (CPU) PIC18 ze zintegrowanymi analogowymi urządzeniami peryferyjnymi niezależnymi od rdzenia (CIP) do zastosowań z sygnałami mieszanymi i analogowymi.

Rodzina PIC18-Q71 zawiera:

• Analogowy menedżer urządzeń peryferyjnych (APM)
• 12-bitowy różnicowy ADC z obliczeniami i kontekstem
• 10-bitowy przetwornik cyfrowo-analogowy (DAC)
• Dwa 8-bitowe przetworniki cyfrowo-analogowe
• Dwa zintegrowane wzmacniacze operacyjne (OPAMP) z wewnętrznymi drabinkami rezystorów
• Stałe napięcie odniesienia (FVR)
• Dwa komparatory analogowe (CMP)
• Wykrywanie przejścia przez zero (ZCD)
• Wskaźnik temperatury (TEMP)

Te analogowe urządzenia peryferyjne są dodatkiem do szerokiej gamy wbudowanych w układ cyfrowych urządzeń peryferyjnych, takich jak 16-bitowy modulator szerokości impulsu (PWM), uniwersalny zegar (UTMR) i cykliczna kontrola redundancji (CRC) ze skanerem pamięci.

Dzięki tym analogowym urządzeniom peryferyjnym projekty można zmniejszyć pod względem rozmiaru, liczby części i zużycia energii. Warto zauważyć, że jest to pierwsza rodzina mikrokontrolerów zawierająca Analog Peripheral Manager (APM) - specjalny timer, który może włączać i wyłączać analogowe urządzenia peryferyjne niezależnie od procesora. Może to zaoszczędzić znaczną ilość energii w projektach, w których nie jest wymagane ciągłe próbkowanie. Kolejnym wbudowanym urządzeniem peryferyjnym jest 12-bitowy różnicowy ADC z obliczeniami i kontekstem. To urządzenie peryferyjne różni się od zwykłego ADC tym, że zawiera funkcje obliczeniowe i przełączania kontekstu. Funkcje obliczeniowe pozwalają przetwornikowi ADC na wykonywanie wielu operacji próbkowania i prostych operacji matematycznych wewnętrznie, bez użycia procesora. Obliczenia są powszechnie używane do automatyzacji uśredniania lub zwiększania rozdzielczości przetwornika ADC poprzez nadpróbkowanie. Funkcja przełączania kontekstu w tym urządzeniu peryferyjnym umożliwia ADC automatyczną zmianę ustawień bez interwencji procesora. Wewnątrz ADC dostępne są cztery konteksty, z których każdy ma własny odrębny zestaw ustawień. Każdy kontekst można włączyć lub wyłączyć, aby zapewnić elastyczność projektowania.

Skład rodziny mikrokontrolerów PIC18F-Q71

Fot. Microchip Technology Inc.

Rodzina PIC18-Q71 zawiera również trzy oddzielne przetworniki cyfrowo-analogowe - jeden 10-bitowy i dwa 8-bitowe. 10-bitowy przetwornik cyfrowo-analogowy o wyższej rozdzielczości zapewnia większą precyzję niż 8-bitowe przetworniki cyfrowo-analogowe. Jest to szczególnie ważne podczas parowania przetwornika cyfrowo-analogowego z komparatorem analogowym do monitorowania wartości progowych/nastawczych sygnału analogowego.

Ostatnim urządzeniem peryferyjnym są OPAMP'y. Są to dyskretne wzmacniacze operacyjne wbudowane w matrycę mikrokontrolera. Wewnętrzna drabinka rezystorów jest dostarczana z każdym OPAMP, aby ustawić wzmocnienie lub (rzadziej) wygenerować napięcie polaryzacji bez użycia przetwornika cyfrowo-analogowego. OPAMP może być używany z innymi urządzeniami peryferyjnymi mikrokontrolera, w tym APM, CMP, ADC z obliczeniami i kontekstem oraz przetwornikami cyfrowo-analogowymi.

Dzięki tym powiązaniom można tworzyć bardziej wyrafinowane aplikacje. Na przykład stwórzmy hipotetyczny monitor temperatury o niskim poborze mocy, który okresowo próbkuje czujnik temperatury rezystancji (RTD), specjalny rezystor, który (prawie) liniowo zmienia rezystancję wraz z temperaturą. Jeden z OPAMP-ów i przetworników cyfrowo-analogowych na mikrokontrolerze jest używany do stworzenia stałego źródła polaryzacji dla RTD, podczas gdy ADC z obliczeniami i kontekstem mierzy napięcie różnicowe na rezystorze.

PIC18F56Q71 Curiosity Nano Evaluation Kit

PIC18F56Q71 Curiosity Nano Evaluation Kit (DM164150) to najlepsza platforma do szybkiego prototypowania z rodziną mikrokontrolerów PIC18-Q71. Ten zasilany przez USB zestaw rozwojowy zawiera wbudowany programator/debugger, który bezproblemowo integruje się ze zintegrowanym środowiskiem programistycznym (IDE) MPLAB® X.

Niewielki rozmiar sprawia, że płytka doskonale nadaje się do lutowania płytek stykowych lub można ją połączyć z bazą Curiosity Nano Base for Click boards™, która zawiera wiele gniazd mikroBUS™, dzięki czemu można łatwo dodawać do projektu czujniki, elementy wykonawcze lub interfejsy komunikacyjne z bogatej oferty Click firmy Mikroelektronika.

Źródło: Microchip Technology Inc. Tłumaczenie: Gamma Sp. z o.o.

Gamma Sp. z o.o. jest autoryzowanym dystrybutorem firmy Microchip Technology Inc. w Polsce. Zapraszamy do zapoznania się z kartą katalogową mikrokontrolerów PIC18-Q71 oraz kontaktu z naszym działem handlowym.