PDF de programación - Capítulo 2/4 - Algunas cosas más del módulo ICG - Curso sobre Microcontroladores

Curso sobre Microcontroladores
Familia HC9S08 de Freescale

Por Ing. Daniel Di Lella – EduDevices – www.edudevices.com.ar
e-mail: [email protected]
Responsable Area Educación – ELKO / ARROW – www.elkonet.com
e-mail: [email protected]

Capítulo 2.

Continuación .... (entrega nº 4)

Algunas cosas más del módulo ICG....

No todos los MCUs de la familia HC9S08 que poseen el módulo ICG, incluyen algunas
características como la selección de la ganancia de lazo del circuito oscilador para
cristales de baja o alta frecuencia, monitor de reloj y control RFD que es el divisor
reductor de frecuencia de salida del oscilador. Sugerimos al lector, consultar en los
manuales técnicos de cada dispositivo HC9S08 elegido. Por ejemplo, el BIT HGO
(High Gain Oscilator) dentro del registro ICG control Register 1, determina cuando el
ICG funcionará en modo bajo consumo o en modo alta ganancia. Con este bit, el
circuito oscilador se configura para oscilar con señales de excursión limitada (bajo
consumo) o de excursión completa (alta ganancia, mayor inmunidad al ruido).

Por otro lado, el circuito monitor de reloj disponible en algunos HC9S08, es muy útil
para monitorear el estado del oscilador principal, si este está funcionando o está
apartado de su frecuencia de trabajo normal. Este circuito puede habilitarse o
deshabilitarse a voluntad del usuario y ser programado para generar una interrupción o
un reset cuando se produce la perdida de reloj o un “desenganche” del oscilador por
FLL.

El control RFD está localizado en el ICG Control Register 2 y está disponible en todos
los modos del ICG. Este control permite que los relojes de referencia internos o
externos puedan ser divididos por potencias de 2, entre 1 y 128, de este modo, se puede
cambiar la frecuencia del Bus (FBUS) del sistema sin alterar el funcionamiento del
FLL u otro oscilador. Esta división se puede hacer en cualquier momento y con ello se
obtiene una gran flexibilidad de funcionamiento.

El modo STOP en el ICG.

El modo STOP de muy bajo consumo afecta de forma distinta al módulo ICG según el
modo del ICG elegido y del tipo de STOP utilizado. Cabe recordar que en el modo
STOP se detiene el reloj en varios módulos y la actividad de osciladores, por lo que salir
del estado STOP en forma rápida, requiere de cierto cuidado por parte del usuario.

• Salir desde el estado STOP 1 o STOP 2 requiere siempre usar el modo por defecto

SCM para comenzar rápidamente.

• Salir desde el STOP 3 se puede utilizar un oscilador externo o el ICG.

• El oscilador elegido puede opcionalmente seguir funcionando hasta una frecuencia

de Bus (FBUS) de 20 Mhz.

Salir desde el estado de STOP 3 ocurre bajo diferentes condiciones dependiendo del
modo ICG elegido. Sugerimos al lector consultar el manual de datos técnicos del MCU
HC9S08 elegido para ampliar los conocimientos al respecto.

ICS – Internal Clock Source – (Fuente de Reloj interna).

El módulo ICS es otra opción disponible en algunos dispositivos de la familia HC9S08,
y en esencia es similar al módulo ICG pero con la diferencia que no posee un oscilador
de alta frecuencia interno como el SCM del ICG.

• Cuatro modos de operación:

- FBI (FLL Bypassed Internal clock mode).
- FEI (FLL Engaged External clock mode).
- FBE (FLL Bypassed External clock mode).
- FEE (FLL Engaged External clock mode).

• Todos los modos son programables por el usuario.
• Pueden conmutarse en cualquier momento.
• Frecuencia de Bus = ½ ICSOUT.

Diagrama en Bloques del Módulo ICS (Internal Clock Source).

Al igual que en el ICG, el bloque oscilador permite que se pueda conectar cristales de
alta frecuencia con un rango de trabajo desde 1 Mhz a 5 Mhz o de baja frecuencia
con un rango de 32 a 38,4 Khz. Se sugiere al lector consultar los manuales de datos del
dispositivo elegido por los alcances del módulo ICS en cada caso.

De la misma forma que en el ICG, el bloque oscilador permite el ingreso de un
oscilador externo que inyecta su señal por el pin OSC1, y además para mayor
flexibilidad se puede configurar al sistema para bajo consumo (bajo nivel de excursión
de la señal de oscilación) o para gran amplitud de excursión (alta inmunidad a los
ambientes ruidosos).

El módulo ICS incluye un generador de referencia (IRG) de 31.25 a 39.06 Khz que
provee la señal de salida ICSIRCLK que figura en el diagrama en bloque. Esta
frecuencia puede ser ajustada por medio del registro ICSTRM. También se puede
observar en el diagrama en bloques del módulo ICS, el bloque perteneciente al FLL que
toma como referencia osciladores externos o internos.

Finalmente, el bloque de selección de relojes, permite controlar las diferentes fuentes de
osciladores que posee el sistema, el divisor de referencia (entre 1 a 128 en potencias de
2) y el oscilador fijo de referencia que se puede utilizar como fuente del módulo BDC
( Background Debug Controller).

Modos del ICS

El módulo ICS posee 4 modos de funcionamiento que pueden ser programados por el
usuario en cualquier momento.

FEI Clock Mode (FLL Engaged Internal reference clock).

• Modo por defecto luego del reset.
• Multiplicador fijo en 512 luego del reset.
• El oscilador interno de referencia es ajustable con resolución de 0,2%.
• Frecuencia de Bus = DCO / (2 x BDIV)
• DCO = Referencia Interna x 512.
• Referencia Interna = 31.25 a 39.06 Khz.
• DCO = 16 a 20 Mhz.
• Las líneas del oscilador pueden ser usadas como I/O generales.
• No se requieren componentes externos.
• El consumo de energía es más alto que en los modos FBI o FBE.
• No posee bit indicador de estado del oscilador.

En esencia, este modo es similar al FEI del ICG, con la diferencia que aquí el oscilador
interno de referencia es de más baja frecuencia (31 a 39 Khz aprox.) que en el ICG y
que además no se cuenta con el bit indicador de “desenganche” del FLL como en el
caso del FEI del ICG.

El modo FEI (FLL enganchado con referencia interna) es el modo disponible por
defecto en el módulo ICS luego que el MCU HC9S08 que dispone de dicho módulo sale
del estado de reset. Al salir de dicho estado, el valor del multiplicador del FLL será de
512 y el valor de BDIV será igual a 2. De esta forma, la frecuencia de Bus resultante
será de 4 Mhz aproximadamente.

El oscilador interno de referencia es ajustable por el usuario del mismo modo que lo
explicado para dicho modo en el módulo ICG. El uso del modo FEI es una manera
práctica de disponer de un oscilador interno con razonable precisión para muchas
aplicaciones, sin tener que recurrir al uso de líneas externas para la conexión de cristal
alguno, esto es particularmente valioso cuando el MCU elegido dispone de pocos pines
y el proyecto necesita de líneas I/O. La precisión del oscilador interno cuando se
encuentra ajustado con los valores de fábrica (almacenados en una zona de FLASH
para su utilización) es de +/- 2% en todo el rango de temperatura de trabajo del MCU lo
que permite que se puedan efectuar aplicaciones de comunicaciones seriales
asincrónicas (UART / SCI) sin oscilador externo con total seguridad, ya que la
tolerancia en el desvío del Baud Rate de una PC o dispositivo serial asincrónico similar
es del orden de +/- 5%.

FEE (FLL Engaged External clock mode).

• El multiplicador está fijo en 512.
• Se pueden usar cristales externos, resonadores o fuente externa.
• Baja Frecuencia: 32 a 38.4 Khz.
• Alta Frecuencia: 1 a 5 Mhz.
• Se debe dividir para bajar la Fref entre 31.25 a 39.06 usando RDIV.
• Frecuencia de Bus = DCO / (2 x BDIV), DCO = 16 a 20 Mhz.
• No existe bit indicador de estado del FLL.
• Alta precisión del sistema de reloj, dependiendo de la referencia externa.
• El consumo de energía es un poco superior o inferior al modo FEI según el tipo de

referencia elegida (baja o alta frecuencia).

El modo FEE (FLL enganchado con referencia externa) es muy similar al modo FEI
con la diferencia que en vez de usar como referencia una fuente interna como en el
modo FEI, en este modo se utiliza una referencia externa que puede ser un cristal de
baja frecuencia, resonador o cristal de alta frecuencia.

La particularidad aquí es que como el valor del multiplicador de frecuencia del FLL
está fijo en 512, se debe acondicionar la fuente de referencia al rango de 31.25 a
39.06 Khz, para que, producto de la multiplicación de frecuencia, la salida del FLL
esté entre 16 MHZ y 20 MHZ. Para ello, se debe colocar el valor adecuado en el
registro RDIV en el ICS Control Register 1.

FBI (FLL Bypassed Internal clock).

• Se usa la referencia interna en forma directa (no se usa el FLL).
• Ajustable con resolución de 0,2%.
• Referencia interna desde 31.25 a 39.06 Khz.
• Frecuencia Bus = Referencia Interna / (2 x BDIV).
• No se requieren componentes externos.
• Las líneas del oscilador pueden ser usadas como líneas I./O.
• Oscilador muy preciso luego del ajuste.
• Modo de baja energía opcional con FLL Off (FBILP).
• Bajo consumo de Energía (menor que FEI o FEE).

Este es otro de los modos que posee el ICS con fuente de referencia interna, pero en este
modo no se utiliza el FLL para multiplicar la frecuencia de referencia, lo que da origen
a una frecuencia de salida muy baja (del orden de los 16 Khz). El oscilador interno
es de muy buena estabilidad térmica y luego del ajuste puede considerarse al mismo
como muy preciso para la mayoría de las aplicaciones comunes.

FBE (FLL Bypassed External clock).

• Se usa cristal externo o resonador.
• Baja Frecuencia: 32 a 38.4 Khz.
• Alta Frecuencia: 1 Mhz a 16 Mhz.
• Se puede usar oscilador externo desde DC a 20 Mhz (por pin OSC1).
• Frecuencia de Bus = Referencia Externa / (2 x BDIV).
• La más alta precisión (tan precisa como la fuente de referencia).
• Modo de baja energía opcional con FLL Off (FBELP).
• El consumo de energía más bajo.

Este es un modo del ICS que utiliza referencia externa sin utilizar el FLL y permite
utilizar tanto cristales o resonadores de baja frecuencia, como cristales de alta
frecuencia. También se puede