46) Три группы исполнения микроконтроллеров по напряжению питания.

Независимо от фирмы-производителя 8-разрядные МК имеют три группы исполнения по напряжению питания. К первой группе относятся МК с напряжением питания 5.0 В ± 10%. Эти МК предназначены для работы в составе устройств с питанием от промышленной или бытовой сети. Как правило, это МК средней или высшей группы сложности, с достаточно высоким уровнем потребляемой мощности вследствие развитых функциональных возможностей. Вторая группа — МК с расширенным диапазоном напряжения питания: от 2.0...3.0 В до 5.0...7.0 В. Конкретные значения напряжений верхней и нижней границ определяются моделью МК. МК второй группы могут работать в составе устройств как с сетевым, так и с автономным питанием. Нередки случаи их использования в изделиях со встроенным источником бесперебойного питания, которые автоматически переходят на питание от аккумуляторов при снижении напряжения сети. К третьей группе относятся МК с пониженным напряжением питания: от 1.8 до 3.0 В. Эти МК предназначены для работы в переносных изделиях с автономным питанием, т.к. имеют ток потребления в 3 раза меньший, чем аналогичные МК первой группы и, следовательно, обеспечивают экономный расход энергии элемента питания.

47) Снижение напряжения питания микроконтроллеров.

Учитывая, что для вторичных источников питания обычно приводится значение максимального тока нагрузки при заданном уровне напряжения на выходе, а запас энергии автономных источников оценивается в АЧХ, мощность потребления МК принято косвенно характеризовать током потребления при заданных значениях напряжения питания и частоты синхронизации. Для сопоставимости результатов частота тактирования МК выбрана одинаковой, несмотря на то что для МК НС08 фирмы Motorola, SX28 фирмы Scenix и AVR фирмы Atmel она является далеко не предельной.

Зависимость тока потребления от напряжения питания МК в первом приближении можно рассматривать как прямо пропорциональную. Поэтому снижение напряжения питания весьма существенно понижает мощность потребления МК. Однако следует помнить, что для многих типов МК с понижением напряжения питания уменьшается максимально допустимая частота тактирования /flt/s. т.е. выигрыш в потребляемой мощности оборачивается снижением производительности системы.

49) Динамическое управление частотой тактирования микроконтроллера.

Выбирая частоту тактирования, следует в том числе преследовать цель снижения мощности потребления. Не следует стремиться к предельно высокому быстродействию МК в задачах, которые этого не требуют. Выбор частоты тактирования МК во многих случаях определяется не только соображениями вычислительной производительности. Часто определяющим фактором оказывается разрешающая способность измерителей временных интервалов на основе таймера или скорость передачи последовательного интерфейса. Но в любом случае следует детально оценить требуемую частоту тактирования, а затем выбрать fBUS с некоторым запасом. При таком подходе технические условия проекта будут выполнены и устройство будет экономично расходовать энергию.

Современные МК не имеют нижней границы частоты тактирования. Желая подчеркнуть данную особенность, в справочных данных указывают, что минимальная частота тактирования равна dc (direct current), т.е. сколь угодно низкая. Это в том числе означает, что при отладке системы пользователь может тактировать МК от кнопки с антидребезго-вым триггером, выполняя программу по шагам.

В большинстве моделей МК частота тактирования определяется внешним времязадающим элементом: кварцевым или керамическим резонатором, RC-цепью. Причем частота времязадающего элемента и частота тактирования fgus жестко связаны коэффициентом деления встроенного делителя частоты. Поэтому изменение частоты в процессе выполнения программы управления не представляется возможным.

Кроме динамического управления частотой тактирования, возможно также отключение некоторых периферийных модулей МК в процессе выполнения программы. Так, если информация о состоянии объекта управления снимается редко, то модуль АЦП следует подключать только на время его работы.

50) Классификация микропроцессорных систем по источникам потребляемой энергии. Источник питания МП-системы не может быть идеальным. Напряжение источника питания подвержено как прогнозируемым, так и случайным изменениям, которые должны учитываться разработчиком системы. Свойство МП-системы восстанавливать работоспособность при кратковременных отключениях напряжения питания или при его "просадках" ниже допустимого значения является обязательным для современных систем управления. В зависимости от характера возможных изменений напряжения питания МП-системы можно разделить на следующие группы:

1. Системы с импульсными источниками вторичного электропитания, которые стабилизируют выходное напряжение в заданном диапазоне (UDDMIN--UDDMAX). в противном случае удерживают выходное напряжение равным нулю.

2. Системы с так называемыми "гладкими" источниками вторичного электропитания, которые при значительном снижении напряжения сети пропорционально снижают выходное напряжение.

3. Системы с автономным питанием от батареек или аккумуляторов.

4. Системы с комбинированным питанием. Такие системы автоматически переходят на питание от автономного источника в случае, если напряжение вторичного источника питания перестало удовлетворять требованию.