Dodano: poniedziałek, 08 lipca 2024r. Producent: Microchip

Opanowanie wyzwań związanych z napięciem w projektowaniu wbudowanym

Częstym wyzwaniem w konstrukcjach wbudowanych są niedopasowane poziomy napięcia, gdy czujnik lub urządzenie peryferyjne działa w innej domenie napięcia niż mikrokontroler.

Jeżeli te urządzenia zostałyby połączone, mogłyby wystąpić dwie możliwości:

  • Urządzenie o niższym napięciu przekroczyłoby parametry wejściowe.
  • Urządzenie o wyższym napięciu może nie być w stanie odróżnić „1” od „0” po stronie urządzenia o niższym napięciu.

Typowym rozwiązaniem tego problemu jest zastosowanie przesuwnika poziomu, który dokonuje konwersji z jednej dziedziny napięcia na drugą. Chociaż są to części standardowe, stanowią one uzupełnienie zestawienia komponentów (BOM) i wymagają dodatkowego obszaru PCB. Dodatkowo konfiguracja i zestaw funkcji przesuwnika poziomu będą się różnić w zależności od kierunku sygnałów i innych charakterystyk.

Innym rozwiązaniem jest zastosowanie zintegrowanych portów we/wy z przesunięciem poziomu, znanych jako wielonapięciowe we/wy (MVIO), w mikrokontrolerach PIC® i AVR®. Porty MVIO to porty we/wy, które działają w innej domenie napięcia niż reszta mikrokontrolera. Jest to prawdziwe dwukierunkowe przesuwanie poziomu, a nie tylko piny tolerujące wysokie napięcie.

Domena napięcia MVIO może być wyższa lub niższa niż rdzeń mikrokontrolera, o ile port we/wy znajduje się powyżej minimalnego poziomu operacyjnego i poniżej bezwzględnych maksymalnych wartości znamionowych urządzenia (w większości przypadków jest to od 1,62 V do 5,5 V ). Chociaż wejścia/wyjścia MVIO są zasilane oddzielnie, porty I/O działają jak normalny cyfrowy port wejścia/wyjścia dla mikrokontrolera i jego urządzeń peryferyjnych. Do pinów można przypisać kierunki we/wy, wartości wyjściowe i/lub inne parametry (takie jak otwarty dren, słabe podciągnięcie itp.). W mikrokontrolerach PIC MVIO współpracuje z funkcją Peripheral Pin Select (PPS), natomiast w AVR PORTMUX może być jak zwykle używany do kierowania sygnałów peryferyjnych.

Porty MVIO zasilane są niezależnie od głównego mikrokontrolera. Innymi słowy, nie jest wymagane sekwencjonowanie mocy. Port MVIO może być zasilany, gdy mikrokontroler jest w trybie offline, lub może pozostać niezasilany, gdy mikrokontroler działa. W obu przypadkach mikrokontroler nie ulega uszkodzeniu.

Poza standardowymi funkcjami cyfrowych wejść/wyjść, MVIO posiada również dodatkowy sprzęt do zastosowań służących do wykrywania zdarzeń zasilania na porcie MVIO i pomiaru aktualnego napięcia zasilania. Specyficzne zachowanie będzie się różnić w zależności od urządzenia i architektury (PIC lub AVR), dlatego w tym poście omówione zostaną wyłącznie funkcje MVIO zaimplementowane w rodzinie mikrokontrolerów PIC18-Q24. Dokument techniczny, Używanie wielonapięciowego modułu we/wy w 8-bitowych mikrokontrolerach PIC i AVR (TB3351), zawiera bardziej szczegółowe informacje na temat konfiguracji MVIO w obu architekturach.

Rodzina PIC18-Q24 ma dwa przerwania i wewnętrzny kanał przetwornika analogowo-cyfrowego (ADC) dla napięcia MVIO w czasie pracy. Przetwornik ADC mierzy bieżące napięcie zasilania MVIO poprzez wewnętrzny dzielnik 10x, aby upewnić się, że napięcie MVIO mieści się w mierzalnym zakresie przetwornika ADC, ponieważ może być wyższe niż napięcie rdzenia. Przerwania pochodzą z wewnętrznego monitora napięcia dedykowanego modułowi MVIO i można je wyłączyć w celu oszczędzania energii.

Monitor napięcia generuje przerwania VDDIOxLVDIF i nVDDIOxnRDYIF. Przerwania te są wrażliwe na poziom, a nie na zbocza, co oznacza, że ​​pozostają aktywne, dopóki warunek istnieje. Powiązane flagi stanu można również odpytywać w oprogramowaniu.

Przerwanie nRDYIF zostaje aktywowane, gdy port MVIO spadnie poniżej wymaganego minimalnego napięcia roboczego, przy którym port MVIO zostanie wyłączony. Przerwanie LVDIF jest aktywowane, jeśli port MVIO spadnie poniżej konfigurowalnego progu, co pozwala programiście wykryć spadek zasilania, ale zanim nastąpi jego całkowita awaria.

Używając tych funkcji z urządzeniami peryferyjnymi MVIO, można rozwiązać wiele problemów związanych z łączeniem różnych domen napięcia. MVIO jest prawie przezroczyste dla mikrokontrolera, co upraszcza tworzenie tych aplikacji. Więcej informacji na temat implementacji MVIO można znaleźć w artykule TB3351 i karcie katalogowej urządzenia. Odwiedź stronę internetową urządzenia, aby uzyskać więcej informacji na temat rodziny mikrokontrolerów PIC18-Q24 lub naszą tabelę parametryczną, aby zobaczyć wstępnie posortowaną tabelę wszystkich urządzeń z MVIO.

Gamma Sp. z o.o. jest autoryzowanym dystrybutorem rozwiązań firmy Microchip Technology w Polsce. Zapraszamy zapoznania się z dokumentacjami nowych mikrokontrolerów PIC18-Q20, PIC18-Q24 z MVIO oraz do kontaktu z naszym działem handlowym.

Pozostałe aktualności:

Avalue Technology rozszerza portfolio Edge HPC o rozwiązania HPS-GNRU1A i HPM-GNRUP do przetwarzania brzegowego wysokiej gęstości dla zastosowań AI

Avalue Technology rozszerza portfolio Edge HPC o rozwiązania HPS-GNRU1A...

Firma Avalue Technology wprowadza na rynek system serwerowy HPS-GNRU1A 1U o wysokiej gęstości oraz przemysłową płytę...

poniedziałek, 18 maja, 2026 Więcej

EX-432 miniaturowy oscylator kwarcowy firmy Microchip Technology dla precyzyjnego pomiaru czasu w zastosowaniach niskonapięciowych

EX-432 miniaturowy oscylator kwarcowy firmy Microchip Technology dla...

Firma Microchip Technology ogłosiła wprowadzenie miniaturowego oscylatora kwarcowego EX‑423 z próżnią (EMXO) -...

czwartek, 14 maja, 2026 Więcej

Skyworks prezentuje AccuTime™ rozwiązanie IEEE 1588/PTP dla sieci 5G i infrastruktury telekomunikacyjnej

Skyworks prezentuje AccuTime™ rozwiązanie IEEE 1588/PTP dla sieci 5G i...

AccuTime™ integruje pełny stos protokołu PTP oraz zaawansowany serwomechanizm odzyskiwania czasu, znacząco...

czwartek, 14 maja, 2026 Więcej

Nowej generacji transceivery PHY 100/1000BASE-T1 Single Pair Ethernet firmy Microchip Technology z obsługą MACsec, TSN i bezpieczeństwa funkcjonalnego

Nowej generacji transceivery PHY 100/1000BASE-T1 Single Pair Ethernet...

Wychodząc naprzeciw wymaganiom rynku firma Microchip Technology ogłosiła wprowadzenie na rynek rodzin transceiverów...

poniedziałek, 11 maja, 2026 Więcej

Avalue wprowadza na rynek 3,5-calowy mikromoduł ECM-PTL z procesorami Intel® Core™ Ultra Series 3, dla aplikacji brzegowych AI (Edge AI)

Avalue wprowadza na rynek 3,5-calowy mikromoduł ECM-PTL z procesorami...

Firma Avalue Technology Inc. wprowadza na rynek 3,5-calowy mikromoduł ECM-PTL nowej generacji, oparty na najnowszych...

czwartek, 7 maja, 2026 Więcej

Moduł satelitarny F100 Non-Terrestrial Network (NTN) firmy Mobiletek pomyślnie przeszedł certyfikację Skylo, globalnego dostawcy usług NTN

Moduł satelitarny F100 Non-Terrestrial Network (NTN) firmy Mobiletek...

Moduł satelitarny F100 Non-Terrestrial Network (NTN) firmy Mobiletek pomyślnie przeszedł certyfikację Skylo,...

środa, 6 maja, 2026 Więcej