Microcontroladores de baixo consumo Freescale

Transcrição

Microcontroladores de baixo consumo
Freescale MC9S08LL16 com driver LCD
integrado em aplicacoes de baixo custo
Jose Palazzi – Sales Manager - Freescale Semiconductor
TM
Freescale™ and the Freescale logo are trademarks of Freescale Semiconductor, Inc. All other product or service names are
the property of their respective owners. © Freescale Semiconductor, Inc. 2008.
Agenda
►Overview
da Freescale
►Microcontroladores Freescale com controlador LCD integrado
►Caracteristicas do microcontrolador Freescale MC9S08LL16
•
•
•
•
O core HCS08 da Freescale
Driver LCD
Modulo TOD (Time Of the Day)
Conversor AD de 12 bits
►Aplicacoes
de baixo custo com o MC9S08LL16
►Ferramentas de desenvolvimento
►Conclusao
TM
2
Freescale Overview
►Desenvolve
e fabrica semicondutores desde
1953
►Experiente
nos segmentos automotivo,
networking, wireless, automacao e consumo.
►Mais
de 10,000 clientes no mundo
►$5.4
billion revenue em 2008
►~22,000
empregados em 30 paises
TM
3
Portfolio de produtos
►
Embedded Control SAM: $21B
Sense
Process
Control
(Sensors)
(MCU, MPU)
(Analog)
Software
Embedded Control System
Sensors
Sensors
8-bit
controllers
16-bit
controllers
32-bit
controllers
Microcontrollers
Analog
Analog ICs
Position: #2
Automotive ICs
TM
4
O microcontrolador Freescale MC9S08LL16
TM
5
Caracteristicas do microcontrolador Freescale MC9S08LL16
►
Core de 8 bits HCS08 rodando a ate 20MHz
•
•
•
►
Arquitetura otimizada para desenvolvimento de programas em linguagem C
Implementacao Robusta
Suporte a ate 32 fontes de interrupcao
Alimentacao de 1.8V a 3.6V
Dois modos STOP e um modo WAIT de muito baixo consumo de energia.
Modos RUN e WAIT de baixo consumo
COP
LVI
Versoes de 8K Bytes e 16K bytes de FLASH
Dual FLASH Array permite a execucao de codigo em um banco e a gravacao do outro
Totalmente funcional em todo o range de alimentacao (1.8V a 3.6V)
Engine de seguranca protégé contra acesso nao autorizado a RAM e FLASH
SPI
LCD Driver
8x24
SCI
4x28 or 8x24 com charge pump integrado
Combinacao de Front Planes e Back Planes flexivel.
KBI
ADC de 12 bits
•
•
•
•
•
►
ICS
TOD
Perifericos operando com o core em standby
Controlador LCD integrado
•
•
►
2K Ram
ICE + 08BDM
Memoria flexivel e segura
•
•
•
•
►
S08
Core
Baixo consumo
•
•
•
►
Dual Flash
Array 8K = 16K
IIC
8 Canais
Conversao em 2.5uS
Sensor de temperatura integrado
Opera no modo STOP 3
Totalmente funcional em todo o range de alimentacao (1.8V a 3.6V)
ACMP
2x2-ch 16-bit
Timer
8-12 bits
ADC
Modulo TOD (Time of Day)
•
•
Contador com registrador para implementacao de relogio
Aceita fontes de clock externas para maior precisao
►
►
►
Comparador Analogico, SCI, SPI, I2C, dois TPMs
Temperatura de operacao de -40°C to 85°C
Ate 38 GPIOs + 2 pinos de saida
►
►
8 pinos KBI
Packages: 64-LQFP, 48-LQFP e 48-QFN
•
Histerese e pull-up configuraveis em todos os GPIO
TM
6
Core HCS08
Recaptulando…
► Tempo
mínimo do ciclo de instrução de 50 ns, com alimentação de 2,1V e clock de
20 MHz
► Tempo
mínimo do ciclo de instrução de 125 ns, com alimentação de 1,8V e clock
de 8 MHz
► Projetado
► Tempo
para ser robusto – EMC
de subida e descida nos GPIO controlados (configuravel)
► Oscilador
e proteção da fonte de clock internos
► Código
objeto compatível com os HC08s acrescido de instruções e modos de
endereçamento expandidos para melhorar a eficiência do código
► Multiplicação
e divisão em byte único
TM
7
Driver LCD
►Totalmente
•
•
•
Fonte de clock
LCD Frame Frequency
Blink modes (blank, modo alternado)
►Charge
•
programavel
pump interno
Requer somente 4 capacitores externos
►Alimentacao
•
•
•
flexivel
Interna: A partir de VDD (1.8V a 3.6V)
Externa: VLCD (0.9V a 1.8V)
Permite operacao com displays LCD de 3 ou 5V
Alimentacao interna usando regulador VIREG integrado ou externa pelo
pino VLL3
►Re-alocacao dos pinos de backplane e frontplane
►Facilidades para scroll vertical em displays dot-matrix.
►Canais de ADC disponiveis internamente para monitorar
VLL1 e
VLCD (otimiza ajuste de contraste).
TM
8
Driver LCD
•Menor quantidade de pinos requerida para interface
com displays
•32 pinos para LCDs de 192 segmentos no modo 8x24
•32 pinos especificos e configuraveis para os modos:
•4 x 28 e 8 x 24 (encapsulamento de 64 pinos)
•4 x 18 e 8 x 14 (encapsulamento de 48 pinos)
•Baixo consumo e alta longevidade
•Fonte de alimentacao interna, selecionada por software,
mantem LCD polarizado para evitar degradacao
•Controle de contraste de 4 bits
•Realocacao dos pinos de Front Plane e Back Plane
•Pinos de FP e BP sao configurados por software
permitindo melhor roteamento de placa e melhor design
para EMI/RFI.
TM
9
Driver LCD - Ajuste de contraste
►Alimentacao
por VLCD
►Alimentacao
por VDD
TM
10
Modulo TOD (Time of Day)
►Contador/Registrador
de 8 bits
►Incrementado a cada 0.25 segundos
►Prescaler integrado
•
•
Todas as fontes de clock estao disponiveis em todos os modos, exceto
em STOP2.
Oscilador LPO de 1KHz pode ser utilizado como source, inclusive em
STOP2.
►Interrupcoes
•
•
•
configuraveis
A cada quarto de segundo
A cada segundo
Match (configuravel)
►RESET
incorporado.
►Pode ser utilizado para disparar o modulo ADC (interrupcao de
match).
TM
11
Modulo TOD
TM
12
TOD em STOP2
Power Consumption
Modo RUN
com bus freq
reduzido durante
conversoes A/D.
MCU rodando em
low-power.
Stop3 com RTC
ligado
Osc externo de 32KHz
Stop2 com RTC
ligado
Osc interno de 1KHz
Os registros associados com o
TOD nao sao afetados com o
MCU saindo do modo STOP2!
Time
Modo RUN
Rodando em bus freq pleno para
executar tarefas principais
rapidamente.
TM
13
ADC 12 bits
► Conversor
SAR de 12 bits
► TC = 2.5uS
► Ate 28 entradas
► Resultado da conversao configuravel em 12, 10 ou 8 bits
► Conversao simples ou continua
•
Retorno automatico a “idle” apos conversoes simples
► Velocidade
•
de conversao e sample time programaveis
Permite melhor gerenciamento de consumo de energia
► Flag
ou Interrupcao no final das conversoes
► Fontes de clock selecionaveis
•
4 fontes
► Opera
•
nos modos WAIT ou STOP3 quando reducao de ruido for requerida
Inclusive com fonte de clock assincrona
► Como
nos demais dispositivos HCS08 contem funcoes de comparacao
integradas (<, =, >) com valor programavel.
TM
14
ADC 12 bits – Sensor de Temperatura
► O modulo ADC contem um sensor
► A funcao de transferencia segue a
de temperatura conectado a uma entrada ADC.
equacao:
Temp = 25 - ((VTEMP -VTEMP25) ÷ m)
onde:
VTEMP: tensao no sensor de temperatura na temperatura ambiente
VTEMP25: tensao no sensor de temperatura a 25°C (usar valor definido no
datasheet)
m: “Cold slope” ou “Hot Slope”. Produto tensao x temperatura em V/°C definido em
dois valores distintos. (Descricao abaixo. Valores definidos no datasheet)
► Para efetuar o calculo:
• Ler o canal do sensor de temperatura (VTEMP)
• Comparar VTEMP com VTEMP25.
Se VTEMP > VTEMP25, aplicar m = Cold Slope na equacao
Se VTEMP < VTEMP25 aplicar m = Hot Slope na equacao
•
Efetuar o calculo e obter o resultado da temperatura
TM
15
Modulo TPM
► Dois
•
TPMs (Time & PWM Module) independentes com dois canais cada.
Cada canal pode ser configurado como input captire, output compare ou PWM
PWMs center ou edgle aligned com polaridade selecionavel.
• Input capture com escolha de borda (rising, falling, any)
• Output compare com Set, Clear e Toogle Output
► Contador “free running” de 16 bits
•
•
•
Up/Down
Registrador de 16 bits para controle do range de contagem
► Diversas
•
•
•
fontes de clock podem ser usadas (configuravel)
Bus clock
Fixed system clock
Pino externo
► Prescaler
programavel (1, 2, 4, 8, 16, 32, 64 ou 128)
► Interrupcoes para cada canal e uma de terminal count para cada TPM
TM
16
Outros microcontroladores Freescale com driver
LCD integrado
TM
17
Roadmap de microcontroladores com controlador LCD
integrado
ColdFire
S08LL64
ColdFire®®
Ultra-low-power
Segment LCD
MCU
S08/RS08
S08/RS08
New
MCF532x
S08LL16
Graphic LCD
MPU
MCF52274/7
Graphic LCD
MPU
Ultra-low power
Segment LCD
MCU
S08LL36
Ultra-low-power
Segment LCD
MCU
S08LC60
Segment LCD
MCU
RS08LA8
S08
Segment LCD
MCU
S08LL8
Ultra-low power
Segment LCD
MCU
ColdFire
Graphic LCD
MCU
Segment LCD
MCU
S08LC36
Segment LCD
MCU
RS08LE4
Segment LCD
MCU
DISPONIVEIS
2009
EM DESENVOLVIMENTO
Roadmap designates planned devices.
TM
18
Dispositivos HCS08 com controlador LCD
Dispositivo
Caracteristicas
MC9S08LH64/36
O primeiro microcontrolador da industria com ADC ce 16 bits e controlador LCD
integrado.
Fabricado com a tecnologia ultra low power da Freescale.
MC9SS08LL64/36
Tambem fabricado com a tecnologia ultra low power da Freescale, opera com Vcc
a partir de 1.8V.
CPU opera a ate 20MHz oferecendo performance alta para uso em dispositivos
portateis que requerem baixo consumo aliado com boa capacidade de
processamento.
MC9S08LL16/8
Similar ao MC9S08LL64/36 porem com dimensoes reduzidas e menor tamanho de
Flash tornando-o muito barato e indicado para uso em termometros e medidores
de glocose portateis.
MC9S08LG32/16
The LG operates up to 5V with improved EMI performance for automotive and
industrial spaces, specifically electronic metering and home appliances.
Features comuns
Driver LCD para displays de segmentos grandes (modo 8x), re-alocacao de pinos
de FP e BP simplificando layout de placa (e oferecendo oportunidade de melhoria
no projeto de EMI).
TM
19
MC9RS08LA8 com core RS08
8K
Flash
RS08
Core
256B Ram
ICS
RS08BDM
LVI
SPI
COP
Comparator
LCD Driver
8x21
SCI
KBI
MTIM
Packaging Options
48 QFN, 48 LQFP
1x2-ch 16-bit
Timer
6-10 bits
ADC
Features/Benefits
Supply
Voltage/Performance
•4 ch keyboard interrupt
•Up to 34 GPIOs
•16 LCD Pins Mux with GPIO
•LVI (low voltage inhibit)
•RTI
•
2.7V to 5.5V
Core
•
Internal Clock Source (ICS)
•FLL
•On chip oscillator
•External crystal support
•2% accuracy over full
operating range
10Mhz bus Speed
Development Tools
•
On Chip ICE and RS08BDM
LCD driver
•Based on 8 backplanes
8x21 = 168 segments
4x25 = 100 segments
•Regulated charge pump
on LCD
TM
20
MC9RS08LE4 com core RS08
4K
Flash
RS08
Core
256B Ram
ICS
RS08BDM
LVI
COP
Comparator
LCD Driver
8x14
SCI
KBI
MTIM
Packaging Options
28 SOIC
2x2-ch 16-bit
Timer
8-10 bit
ADC
Features/Benefits
Supply
Voltage/Performance
•4-ch keyboard interrupt
•Up to 26 GPIOs
•LVI (low voltage inhibit)
•RTI
•
2.7V to 5.5V
Core
•
Internal Clock Source (ICS)
•FLL
•On chip oscillator
•External crystal support
•2% accuracy over full
operating range
20Mhz bus Speed
Development Tools
•
On Chip ICE and RS08BDM
LCD driver
8x14 = 112 segments
4x18 = 72 segments
•Regulated charge pump
on LCD
TM
21
Comparacao entre dispositivos
MC9S08LL16
MC9RS08LA8
MC9RS08LE4
CPU
HCS08
RS08
RS08
FLASH
16-K
8-K
4-K
RAM
2080
256
256
Segments
4x28
8x24
4x25
8x21
4x18
8x14
Power supply
Resistor Network
Charge Pump
Regulated Bias
Resistor Network
Charge Pump
Resistor Network
TOD
RTI
RTI
IIC
Yes
No
No
SPI
Yes
Yes
No
ACMP
Yes
Yes
No
ADC
12-bit 8-ch
10-bit 6-ch
10-bit 8-ch
Timers
2x 2-ch TPM
1x 2-ch TPM
1x MTIM
2x2-ch TPM
GPIO
38/31
33
26
Operating Voltage
1.8V – 3.6V
2.7V – 5.5V
2.7V – 5.5V
Package
64-pin LQFP
48-pin LQFP
48-pin QFN
48-pin LQFP
48-pin QFN
28-pin SOIC
LCD
Real-Time Counter
Peripherals
TM
22
MC9S08LL16/8 vs dispositivos similares
LL16/8
TI
MSP430F42x
NEC
uPD78F043x
Microchip
PIC18F6xJ90
Atmel
Atmega169PV
Renesas:
H8/38104
Flash
16K/8K
16K/8K
32K/24K/16K/8K
16K/8K
16K
16K/8K
RAM
2K
256/512B
1K/768/512
1K
1K
1K
Package
48QFN/48LQFP/6
4LQFP
64LQFP
52LQFP
64TQFP
64QFP/44QFN
64PLQP
LCD
4x28=112,8x24=1
92
4x32=128
4x24=96, 8x20=160
4x33=132
4x25=100
4x25=100
TPM
2x2ch 16bit
1x16bit,2x8bit
1x16bit,2x3ch 8bit
3x16bit, 1x8bit
2x16bit, 1x8bit
2x16bit,
1x8bit
RTC
TOD
NV
RTC
RTC
RTC
RTC
SCI,IIC,SPI
1 UART(SPI
or UART)
UART, LIN
UART,SPI,IIC
UART, SPI
UART
6channel 10bit
12channel
10bit
8channel 10bit
4channel
10bit
serial
ADC
8channle 12bit
16bit SD
TM
23
MC9S08LL16 vs. MSP430
Configuration
Segments Configuration
MSP430FG46
18/F2013 IDD
LL16 IDD
PERCENT
Improvement %
No Contrast control, Low power Mode, Crystal Oscillator enabled, 32Hz
frame rate, 4x22
ALL ON
6uA
1.8uA
70
frame rate, 4x22
ALL OFF
5uA
1.2uA
76
frame rate, 4x22
EVERY OTHER SEG
5.4uA
1.8uA
67
With Contrast control (3.08V), Low power Mode, Crystal Oscillator
enabled, 32Hz frame rate, 4x22
ALL ON
9.8uA
3.3uA
66
ALL OFF
7.4uA
2.0uA
73
EVERY OTHER SEG
7.9uA
3.3uA
58
Vantagem
signficativa!
Maior autonomia de baterias
O MC9S08LL16 promove elevada reducao no consumo de energia comparado ao
dispositivo MSP430 em configuracao de teste similar.
TM
24
Partnumbers
Device
Package
Forecast
Qualification
MC parts Available Date
10K Unit
MSRP
Suggested
stocking orders
MC9S08LL16CLH
64 LQFP
March, 2009
$1.60
March, 2009
50
MC9S08LL16CGT
48 QFN
Complete
$1.58
Now
50
MC9S08LL16CLF
48 LQFP
Complete
$1.58
Now
50
MC9S08LL8CGT
48 QFN
Complete
$1.50
Now
50
MC9S08LL8CLF
48 LQFP
Complete
$1.50
Now
50
MC9RS08LA8CL
F
48 LQFP
Complete
$0.99
MC9RS08LA8CFT
48 QFN
Complete
$0.99
MC9RS08LE4CW
L
28 SOIC
Complete
$0.90
80
Now
Now
80
80
Now
TM
25
Aplicacoes de baixo custo com o MC9S08LL16
A
Interface LCD esta se tornando um requerimento comum
para microcontroladores usados em produtos de consumo e
em equipamentos portateis.
Displays
LCD estao ficando cada vez mais baratos.
Projetistas
de produtos nos segmentos acima listados
requerem microcontroladores que oferecam:
A melhor integracao de perifericos
Suporte a LCD
Consumo de energia reduzido e modos de economia de energia
inteligentes
Funcionalidade de relogio de tempo real
Memoria FLASH capaz de ser programada com tensoes baixas
As melhores resolucoes de ADC
Baixo custo
TM
26
Exemplos de aplicacoes
MC9S08LL16:
MC9RS08LA8/LE4:
Terminais
Pequenos
de mao
Cuidado pessoal
Termostatos inteligentes
Relogios com Alarme
Equipamentos de exercicio
Calculadoras
Calculators
Medidores de energia, agua e gas
Elementos de rede ZigBee®
Displays de mensagem
Eletrodomesticos em geral
Eletrodomesticos
Brinquedos
Ferramentas
Medidores em geral
Timers
Termostatos
Telefones
TM
27
Projeto de referencia: BPM & Glucometer com o MC9S08LL16
KBI
Requerimentos de
produto
TOD
►
►
►
Sensor
ADC
►
LCD
Elevada autonomia
Muitos segmentos
ADC de alta precisao
16K Flash
►
Add additional
Vantagens
dofeatures
Bomba/
TPM
MC9S08LL16
SPI
►
►
►
►
Wireless
Buzzer
Rele/LED
►
Consumo muito baixo
Ate 192 segmentos
Ate 38 GPIO
Ate 18 pinos do LCD
comaprtilhados com GPIO
12bit ADC
TM
28
Descricao do projeto
► BPM
& Glucometer em um so produto.
► Permitem monitoracao do efeito das doencas degenerativas mais comuns
(hipertensao e diabetes).
► BPM:
► Braco
esquerdo na altura do coracao, medicao feita a aprox 2.5cm acima do
cotovelo.
► Glucometer:
► Monitoracao
feita geralmente antes e depois das refeicoes
► Instrucoes no display do produto.
► Estatisticas
e graficos disponibilizados em aplicacao rodando no PC
(conectado ao equipamento pela USB).
TM
29
Diagrama de blocos
LL16 internal module
XTAL
TOD
3.3 V Regulator
Reset
RESET
Pressure
Sensor
MXPV5050
LD1086DT33
EXTAL
XTAL
VSS
VDD
ADC0/PTA0
Filter
LM324
SD card
Micro SD card
connector
SPI
ADC1/PTA1
2 GPIO
Bluetooth
1 GPIO
UART
DC Motor
LMX9838 (NS)
ADC2/PTA2
Glucose
Instrumentation
New Design
ADC3/PTA3
1 GPIO
Filter
LM324
3 GPIO
3 Push Buttons and
Buzzer
Most Simple
LL16
(64 pin)
TPM1CH0
LCD[0:27]
ADC [0:3]
GPIO [10]
TPM [1]
SCI [1]
SPI [1]
TOD
SCI
Switch
2 to 4
Serial USB
Mini –A Type Connector
2 GPIO
1 GPIO
LCD [0:27]
LCD
New Design 114
Segments
Ion Lithium
Charger
MC34675
Stand Alone
TM
30
MC9S08LL16
TM
31
SD card
TM
32
USB
TM
33
Pressure sensor
TM
34
Glucometer
TM
35
Bluetooth
TM
36
O resultado
TM
37
Ferramentas de desenvolvimento e treinamentos disponiveis
► DEMO9S08LL16
► DEMO9RS08LA8
► DEMO9RS08LE4
• Interface USB-BDM
•
$69
Disponivel!
$59
Disponivel!
$59
Disponivel!
integrada
Nao requer aquisicao de um USBMULTILINKBDME. (economia de $99)
Programa Flash e faz debug in-circuit
Nao requer boot-loaders ou uso de monitores seriais!
Placa alimentada pela porta USB
Nao requer fonte de alimentacao externa
► CodeWarrior
Development Studio for Microcontrollers v6.2
Part number: CWX-HXX-SE
Special Edition gratuita para download permite compilar codigo de
ate 32K Bytes.
• Ferramenta unica e integrada que suporta desenvolvimento de
software para microcontroladores de 8 bits e 32 bits da Freescale.
• Incorpora “Processor Expert” que permite a criacao rapida de
aplicacoes.
•
•
► Treinamentos
on-line, webcasts, documentacao tecnica e
notas de aplicacoes estao disponiveis para download em:
•
www.freescale.com/8bit
TM
38
DEMO9S08LL16
►MC9S08LL16,
64 LQFP
►USB-BDM integrado
►Soquete para bateria Liion.
►5 Push Switches: 4 User,
1 Reset
►10 LEDs: 8 User, VDD,
USB
►Trimpot e Sensor de luz
►Jumpers para GPIOs
►Conector de 40 pinos com
sinais do MCU
►Portas USB e RS232
TM
39
Conclusao
►A
Freescale Semiconductor oferece dispositivos semicondutores
sensores e microcontroladores excelente qualidade, repetitividade,
longevidade e baixo custo.
►Os
Microcontroladores MC9S08LL16 permitem o desenvolvimento
e fabricacao de dispositivos com display LCD de baixo consumo de
energia e de baixo custo.
OBRIGADO!
TM
40
TM

Microcontroladores de baixo consumo Freescale

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