Niegdyś mikrokontrolery 8-bitowe były tak popularne, że aż wszechobecne w systemach elektronicznych. Układy tego typu stanowiły tym samym trzon oferty produktowej wiodących producentów rozwiązań półprzewodnikowych jak np. Atmel czy Freescale (wcześniej Motorola). Zwiększające się z roku na rok zapotrzebowanie na mikrokontrolery o wysokiej mocy obliczeniowej wymaganej do efektywnego realizowania zadań związanych z przetwarzaniem informacji sprawiło, że producenci mikrokontrolerów zaczęli rozszerzać swoją ofertę o potrafiące sprostać temu kryterium układy 32-bitowe. Dynamiczny odwrót od mikrokontrolerów 8-bitowych na rzecz 32-bitowych nastąpił wraz z opracowaniem przez firmę ARM jednostek obliczeniowych Cortex-M. Obecnie większość firm produkujących mikrokontrolery oferuje układy z rdzeniem Cortex-M0, Cortex-M0+, Cortex-M3 lub Cortex-M4. Wprawdzie mikrokontrolery 32-bitowe z rdzeniem Cortex-M mają liczne zalety i są używane na coraz większą skalę, ale jednak warto nie poddawać się bezrefleksyjnie coraz częściej słyszanej sugestii, jakoby układy te były najlepszym rozwiązaniem dla każdego typu aplikacji. Istnieje ciągle duża gama systemów, w których równie dobrze jak układ 32-bitowy sprawdzi się mikrokontroler 8-bitowy, który będzie tańszy i bardziej energooszczędny od swojego zaawansowanego technologicznie konkurenta. Słuszność takiej tezy wydaje się potwierdzać firma Microchip, która nieustannie rozwija swoją ofertę 8-bitowych mikrokontrolerów, co przy dosyć biernej postawie innych producentów pozwala jej sukcesywnie zwiększać udział w tym sektorze rynku. Przykładem tego, że Microchip bardzo poważnie traktuje mikrokontrolery 8-bitowe jest nowa, bardzo ciekawa grupa specjalizowanych układów PIC12(L)F157X, która zaprezentowana została podczas zakończonych niedawno targów Embedded World 2014 (pierwszy raz pisaliśmy o nich tutaj). W niniejszym artykule przyjrzymy się bliżej tym mikrokontrolerom oraz dedykowanej im płytce demonstracyjnej RGB Badge.

Budowa wewnętrzna i cechy mikrokontrolerów PIC12(L)F157X

Sercem każdego układu PIC12(L)F157X jest 8-bitowa jednostka obliczeniowa, która może korzystać z 49 instrukcji. CPU taktowany jest sygnałem zegarowym, który może być generowany przez zewnętrzne źródło o częstotliwości do 32 MHz włącznie lub wbudowany oscylator (możliwa do uzyskania jest częstotliwość od 32 kHz do 16 MHz). CPU połączony jest z pamięcią wewnętrzną mikrokontrolera: Flash i SRAM. Oddzielną magistralą danych jednostka obliczeniowa komunikuje się z peryferiami. Schemat budowy wewnętrznej mikrokontrolerów z grupy PIC12(L)F157X pokazano na rysunku 1.

Rys. 1. Schemat blokowy mikrokontrolera z grupy PIC12(L)F157X [1]

Peryferia mikrokontrolera można podzielić na dwie grupy. Pierwszą grupą są zasoby analogowe. Należy do nich:  10-bitowy i 4-kanałowy przetwornik A/C, komparator analogowy, 5-bitowy przetwornik C/A oraz źródło napięcia odniesienia. Drugą grupę peryferiów tworzą zasoby cyfrowe. Są to: trzy kontrolery PWM (każdy z niezależnym timerem), timery ogólnego przeznaczenia (dwa 8-bitowe, jeden 16-bitowy), Watchdog, generator sygnałów (CWG – Complementary Waveform Generator) oraz interfejs komunikacyjny USART.

Pomimo znacznej liczby peryferiów mikrokontrolery PIC12(L)F157X oferowane są w obudowach z zaledwie ośmioma wyprowadzeniami. Są to obudowy typu PDIP, SOIC, MSOP i miniaturowa DFN o wymiarach 3 x 3 mm. Spośród ośmiu wyprowadzeń aż sześć może pełnić rolę portu wejścia/wyjścia.

Nowe mikrokontrolery firmy Microchip można podzielić na dwie grupy różniące się zakresem napięcia zasilania. Układy PIC12F157X mogą być zasilane napięciem z przedziału 2,3…5,5 V. Z kolei modele oznaczone jako PIC12L157X są dostosowane do niższych poziomów napięcia zasilania: 1,8…3,6 V.

Istotną cechą mikrokontrolerów PIC12(L)F157X jest niski pobór prądu. Podczas normalnej pracy układ typowo zużywa 30 ?A/MHz. Z kolei w trybie uśpienia pobór prądu spada do 20 nA. Obie wartości odnoszą się do pracy mikrokontrolera w warunkach zasilania napięciem 1,8 V.

Jak przystało na mikrokontrolery 8-bitowe, układy PIC12(L)F157X odznaczają się niskim kosztem. Cena jednostkowa rozpoczyna się od 0,38 USD dla zamówień 10000 sztuk. Z kolei w przypadku zamówień detalicznych (od 1 do 25 sztuk) cena jednostkowa rozpoczyna się od 0,60 USD.

Mikrokontrolery PIC12(L)F157X współpracują ze standardowymi narzędziami firmy Microchip. Oprogramowanie dla tych układów można tworzyć korzystając ze środowiska programistycznego MPLAB IDE. Z kolei programowanie i debugowanie mikrokontrolerów da się przeprowadzić przy użyciu interfejsów sprzętowych: PICkit 3 i MPLAB ICD 3.

Podsumowanie dotyczące mikrokontrolerów PIC12(L)F157X zaprezentowano w tabeli 1. Szczegółowe informacje związane z parametrami technicznymi tych układów można znaleźć na stronie produktowej. Tutaj też można złożyć zamówienie kupna mikrokontrolerów lub wypełnić formularz-wniosek o bezpłatne próbki inżynierskie.

Tab. 1. Modele należące do grupy mikrokontrolerów PIC12(L)F157X [1]