К сожалению, корпорация Atmel практически полностью отказалась от производства микроконтроллеров С51 в автомобильном и военном температурных диапазонах. Подавляющее большинство этих микросхем не будет выпускаться для работы при температурах ниже -40С и выше +85С. Исключение составляют лишь отдельные версии микроконтроллеров бывшего Temic (включая представителей семейства С251), способные работать в автомобильном (-40С...+125С) и военном (-55С...+125С) температурных диапазонах. Но это скорее исключение, чем правило. Как минимум, все перепрограммируемые Flash-микроконтроллеры Atmel работают только в коммерческом и индустриальном температурном диапазонах.
Средства поддержки разработок для микроконтроллеров С51 чрезвычайно развиты и широко распространены. Можно подобрать набор средств разработки практически любого уровня сложности - от стартового до профессионального. Выпускаются разнообразные компиляторы с языков высокого уровня, ассемблеры, отладчики, операционные системы реального времени, отладочные платы и комплексы, внутрисхемные эмуляторы, программаторы. Многие программные средства доступны в свободных, ограниченных по времени использования / размеру кода или просто бесплатных (GNU) версиях.
MARC4 - семейство 4-х разрядных однокристальных микроконтроллеров, в основу которого положено 4-х битное стек-ориентированное ядро Гарвардской архитектуры с физически разделенными памятью программ и памятью данных. Микроконтроллеры MARC4 содержат на кристалле до 8К памяти программ ROM, 256 бит статической памяти данных SRAM, параллельные порты ввода/вывода, 8-разрядный многофункциональный таймер/счетчик, супервизор напряжения, интервальный таймер с функциями сторожевого таймера и сложный тактовый генератор. M44Cx92 и T48C89x имеют третий 8-битный таймер/счетчик с функциями захвата/сравнения и модуляции/демодуляции. M44C89х и T48C89х содержат блок энергонезависимой памяти данных EEPROM. Все микроконтроллеры семейства MARC4 (кроме M44C510E и T48C510), имеют синхронный последовательный интерфейс SSI.
Три независимые шины (команд, памяти и ввода/вывода) используются для параллельной связи между ROM, SRAM и узлами периферии. Благодаря одновременной предварительной выборке команд и передаче данных на узлы периферии, архитектура MARC4 позволят увеличить скорость выполнения программы. Сложный контроллер прерываний имеет несколько уровней приоритета и позволяет быстро обслуживать многочисленные источники - запросы на прерывание (до 14). Низкое рабочее напряжение и малое энергопотребление кристаллов MARC4 идеально подходят для портативных и носимых применений, в том числе и с батарейным питанием. Эти микросхемы успешно применяются в различных областях: инфракрасный и радиочастотный обмен данными, удаленный контроль и управление, встраиваемые применения, и т. д. (например, в качестве контроллеров клавиатуры, драйвера жидкокристаллических и светодиодных индикаторов, считывателя Smart Cards и т.д.).
Кристаллы T48Cx9x / M44Cx9x семейства MARC4 выпускаются для работы в расширенных температурных диапазонах - автомобильном (-40С ...+125С) и индустриальном (-40С ... +85С). Это позволяет использовать MARC4 в электронных блоках управления работой двигателя автомобиля, в системах бортовой электроники (мониторинг давления в шинах, управление вентиляцией, отоплением или интегрированными антеннами), а также для применения в индустриальных датчиках. В подобных системах 4-х битные микроконтроллеры T48Cx9x/ M44Cx9x семейства MARC4 фирмы Atmel имеют ряд преимуществ по сравнению, например, с 8-битными микроконтроллерами : чрезвычайно низкий ток потребления и оптимальную комбинацию нескольких специализированных периферийных узлов на кристалле.
Микросхемы T48Cx9x (MTP /Flash версия) рекомендуется использовать для опытного и малосерийного производства, а микроконтроллеры M44Cx9x-H / M44Cx9x-V (ROM версия) предназначены для серийного производства. Образцы кристаллов доступны и могут быть заказаны через официальных дистрибьюторов Atmel Corp.
MARC4 также используются для построения считывателей Smart Cards (или чип-карт). Существуют два типа чип-карт: синхронные и асинхронные, различающиеся типом электронного интерфейса. Синхронные чип-карты могут хранить небольшую информацию, их также называют "карты памяти". Асинхронные карты уже включают в себя микроконтроллер с тактовой частотой от 1 МГц до 5 МГц и ориентированы на специальные применения. Микроконтроллер может, например, обеспечивать процесс кодирования для предотвращения несанкционированного доступа к данным, осуществлять идентификацию владельца карты и т.д. Поскольку в асинхронных картах для передачи данных через порт ввода/вывода необходим системный тактовый генератор, то это может обеспечиваться таймером 1 микроконтроллера семейства MARC4 (например, M44C510). Тактовая частота на входе чип-карты делится для последовательного интерфейса ввода/вывода на целое число F, обычно принимаемое равным 372 и 512. Скорость передачи при этом рассчитывается как fCLK/F, формат данных соответствует интерфейсу V.24.
Для программирования микроконтроллеров MARC4 разработано программное обеспечение для платформы PC с компилятором языка высокого уровня qFORTH. Существует также плата аппаратного внутрисхемного эмулятора. Архитектура MARC4 позволяет использовать для разработки проектов язык высокого уровня без потери эффективности и плотности программного кода.
Eще в 1994 году фирмой ARM было разработано 32-разрядное процессорное RISC-ядро ARM7. Оно оказалось настолько удачным, что легло в основу целого ряда 32-разрядных процессоров, и, с различными модификациями, используется до настоящего времени.
Архитектура ARM является RISC-архитектурой. Система команд и связанный с нею механизм декодирования намного проще, чем у микропрограммируемых CISC-процессоров, что приводит к высокой скорости обработки команд и малому времени отклика на прерывания. Кроме этого, RISC-процессор реализуется на кристалле меньших размеров, что снижает его стоимость.
Технология Thumb - дополнительное расширение к архитектуре ARM. Система команд Thumb является производной от стандартной 32-разрядной системы команд ARM, перекодированных в 16-разрядные коды. Применение системы команд Thumb позволило достичь очень высокой плотности кода, поскольку команды Thumb составляют половину ширины формата команд ARM. В процессе выполнения эти новые 16-разрядные Thumb-коды декомпрессируются процессором в соответствующие эквивалентные команды ARM, которые затем и выполняются процессорным ядром обычным способом. Thumb-ориентированные ядра имеют по сути две отдельных системы команд - уникальное достоинство, позволяющее разработчику использовать как производительность 32-разрядной системы команд ARM, так и преимущества малого размера кода системы команд Thumb. Средства декодирующей логики Thumb чрезвычайно просты, что лишь незначительно увеличивает размер кристалла и не приводит к увеличению энергопотребления. Впервые технология Thumb была встроена в ядро ARM7 еще в 1995 году. Адаптированное под нее ядро получило типовое обозначение ARM7TDMI (ARM7, T-наличие Thumb; D-возможность внутрисхемной аппаратной отладки; M-наличие аппаратного перемножителя; I-наличие модуля управления отладкой) и за короткое время было лицензировано большим количеством фирм-производителей, таких как Atmel, CirrusLogic, Sharp, Samsung, Triscend и др. Ядро ARM7TDMI используется как при создании различных устройств типа ASIC, так и при создании микроконтроллеров общего назначения и реконфигурируемых систем на кристалле. Основные достоинства ARM Thumb - высокая производительность при низком энергопотреблении и многофункциональность. Это определяет основную нишу для конечных приложений - интеллектуальная портативная и носимая аппаратура, в том числе и с батарейным питанием. Многие производители сложной электронной техники уже используют ядро ARM Thumb, встраивая его в свои законченные интегральные изделия. Это, например, приемники GPS (фирмы Mitel и SiRF), оборудование для базовых станций GSM (Ericsson) и сами телефоны GSM, приложения Audio WMA/MP3 (dBTech и Microsoft), модемы (Ericsson), пейджеры (Motorola), торговые терминалы, сетевые устройства и др.
Фирма Atmel начала поставки микроконтроллеров семейства AT91, в основу которых положено ядро ARM7TDMI, в сентябре 1998 года. И данное направление активно развивается. Atmel позиционирует AT91 ARM Thumb как стандартное 32-разрядное процессорное ядро для разнообразных массовых применений. Основные силы корпорации направлены на совершенствование технологического процесса, при этом в производство для широкой продажи попадают только удачные решения, реально претендующие на универсальность. По объему выпуска микросхем АТ91 с ядром ARM7TDMI корпорация вплотную приблизилась к признанным лидерам - Motorola и MIPS. В настоящее время выпущено и анонсировано три семейства микроконтроллеров серии AT91 - M40, M63 и M55. В планы корпорации Atmel входит также разработка и выпуск ряда комбинированных кристаллов - AT91+Ethernet/USB, AT91+CAN и AT91+MP3.
Микроконтроллеры семейства AT91 производятся по CMOS-технологии Atmel и обеспечивают оптимальное сочетание 32-разрядной производительности и малого потребления (лидируют по соотношению MIPS/Watt). При этом стоимость кристаллов AT91 сравнима со стоимостью 16-разрядных микроконтроллеров.
Успех ARM производства Atmel Corp. на рынке встраиваемых микроконтроллеров обусловлен еще и тем, что эти микросхемы изначально задумывались как семейство кристаллов. Выпускаются скоростные процессоры M40, кристаллы с мультипроцессорным интерфейсом M63, Flash и SRAM - кристаллы семейств 91F, 91R и 91FR, а также микросхемы сверхнизкого энергопотребления с аналоговыми блоками - M55 и М42.
Отличительные особенности семейства AT91:
· 32-разрядное процессорное RISC-ядро ARM7TDMI;
· два набора инструкций : высокопроизводительная 32-разрядная система команд ARM и 16-разрядная система команд с высокой плотностью кода Thumb;