Режимы работы микроконтроллера 8051 с пониженным энергопотреблением

Регистр управления мощностью PCON.

Символ	Позиция	Наименование и функция
SMOD	PCON.7	Удвоенная скорость передачи. Если бит установлен в 1, то скорость передачи вдвое больше, чем при SMOD = 0. По сбросу SMOD = 0.
	PCON.6	Не используется
	PCON.5	Не используется
	PCON.4	Hе используется
GF1 GF0	PCON.3 PCON.2	Флаги, специфицируемые пользователем (флаги общего назначения)
PD	PCON.1	Бит пониженной мощности. При установке бита в 1 микро-ЭВМ переходит в режим пониженной потребляемой мощности
IDL	PCON.0	Бит холостого хода. Если бит установлен в 1, то микро-ЭВМ переходит в режим холостого хода

Таблица 1.14 Регистр PCON.

ПРИМЕЧАНИЕ. При одновременной записи 1 в PD и IDL бит PD имеет преимущество. Сброс содержимого PCON выполняется путем загрузки в него кода 0XXX0000.

В режиме 2 частота передачи определяется выражением

f =2^SMODf_РЕЗ/64.

Иными словами, при SMOD = 0 частота передачи равна 1/64 частоты f_РЕЗ, а пои SMOD = 1 — 1/32 частоты f_РЕЗ.

В режимах 1 и 3 в формировании частоты передачи, кроме управляющего бита SMOD, принимает участие таймер 1. При этом частота передачи f зависит от частоты переполнения
f _OVLT определяется следующим образом:

f=2^SMODf_OVTL1/32

Прерывание от таймера 1 в этом случае должно быть заблокировано. Сам же таймер может работать как в режиме таймера, так и в режиме счетчика. Номер режима (0, 1, 2) роли не играет. Наиболее типично использование его в режиме таймера с автоперезагрузкой (старшая тетрада TMOD = 0010В). При этом частота передачи определяется выражением:

f = 2^SMODf_РЕЗ/(32х12х(256 —ТН1)).

Частота приема/передачи (BAUD RATE)	Частота резонатора МГц	Таймер/счетчик 1
SMOD	С/Т	Режим (MODE)	Перезагружаемое число
Режим 0, макс: 1 МГц		X	X	X	X
Режим 2, макс: 375 Кгц			X	X	X
Режим 1, 3: 62,2 Кгц					0FFH
19,2 Кгц	11,059				0FDH
9,6 Кгц	11,059				0FDH
4,8 Кгц	11,059				0FAH
2,4 Кгц	11,059				0F4H
1,2 Кгц	11,059				0F4H
137,5 Гц	11,059				1DH
110 Гц					72H
110 Гц					0FЕЕВН

Таблица 1.15Настройка таймера 1 для управления частотой работы приемопередатчика.

Отметим, что скорости приема и передачи могут различаться.

Предельно низких частот приемопередачи можно достичь при использовании таймера в режиме 1 (16-битный таймер) и разрешении прерываний от таймера (старший полубайт TMOD = 0001В). Перезагрузка 16-битного таймера должна осуществляться программным путем.

Во многих вариантах применения микро-ЭВМ энергопотребление является одним из основных параметров. В этих случаях целесообразно использовать КМОП версии микро-ЭВМ. В них предусмотрены дополнительные возможности снижения энергопотребления, отсутствующие в стандартных n-МОП изделиях. Ранее выпускались и n-МОП версии микро-ЭВМ, имевшие режимы работы с пониженным энергопотреблением. В настоящее время их выпуск почти повсеместно прекращен. Однако время от времени они все же будут попадать в руки радиолюбителей, поэтому трудно гарантировать наличие или отсутствие этих режимов в тех или иных конкретных n-МОП изделиях.

МКОП микро-ЭВМ имеют два режима с пониженным потреблением тока: режим холостого хода (XX) и режим выключенного напряжения питания (ВНП). Последний иногда называют режимом пониженного энергопотребления. По мнению авторов настоящей статьи, это вряд ли корректно, так как режим XX также характеризуется пониженным энергопотреблением в сравнении с обычным режимом работы микро-ЭВМ. дословно второй режим, называемый в англоязычной литературе режимом "Power Down Mode", можно перевести так, как указано выше. Этот перевод корректнее отражает суть режима - в нем допустимо вообще отключить от микро-ЭВМ питающее напряжение, подаваемое на вход Ucc (вывод 40 микро-ЭВМ). для сохранения содержимого внутреннее ОЗУ в этом случае нужно запитать от резервного источника. Резервное питающее напряжение подают через вход RST (вывод 9).

В режиме XX (IDL = 1) генератор микро-ЭВМ работает, тактовые сигналы поступают на систему прерываний, последовательный порт и таймеры/счетчики. Все регистры сохраняют свое содержимое, на выводах всех портов удерживаются логические состояния, которые были на них в момент перехода в режим XX. Однако сигнал генератора синхронизирующий CPU, отключается. В режиме ВНП (PD = 1) генератор останавливается. Прекращается тактирование не только CPU, но и последовательного порта, таймеров/ счетчиков, системы прерываний. Как и в режиме XX, состояние регистров, резидентного ОЗУ и выводов портов остается неизменным.

Режимы XX и ВНП активизируются при установке соответствующих битов в специальном функциональном регистре-регистре управления мощностью PCON. Адрес этого регистра 87Н, его описание приведено в табл.

Отметим следующие особенности этого регистра. Если одновременно установлены в 1 биты IDL и PD, то последний имеет преимущество - микро-ЭВМ переходит в режим ВНП. Содержимое регистра PCON после сброса - 0ХХХ0000.

В n-МОП версиях микроЭВМ регистр PCON содержит, как правило, только SMOD. Остальные четыре бита присутствуют только в КМОП устройствах. Пользовательские программы никогда не должны заносить 1 в незанятые биты (PCON4 - PCON6), так как они могут использоваться в следующих модификациях микроЭВМ. Последнее распространяется на все регистры и на все адреса в области регистров специальных функций, которые не заняты регистрами. Разработчики предполагают использовать их в новых изделиях. Однако для достижения совместимости уже разработанного программного обеспечения с новыми изделиями дополнительные возможности последних будут включаться установкой в 1 битов в соответствующих регистрах. Поэтому пользовательская программа, устанавливающая в 1 неиспользуемые биты, будет нормально работать на микро-ЭВМ, имеющихся в наличии сегодня, но вовсе не обязательно будет работать на новых микро-ЭВМ. несмотря на их полную программную совместимость с семейством 8051.