Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik [8051] XTAL1 und XTAL2


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von Mampf F. (mampf) Benutzerseite


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Guten Morgen,

im anhängenden Bild ist die linke Seite aus einem Datenblatt as dem 
Jahre 1980 für einen R8751H. Dort kan man an XTAL2 einen Oszillator 
hängen.

Die rechte Seite ist aus einem relativ aktuellen AT89LS51. Bei dem kann 
man den Oszillator an XTAL1 hängen.

Da das neuere Derivat offensichtlich extrem um Abwärtskompatibilität 
bemüht ist (unterstützt sogar den uralt parallel Programmiermodus) frage 
ich mich, ob das ein Datenblatt-Fehler in der alten Version ist.

Das Pinning der PLCC44-Version ist 100% identisch.

Einen Quartz mit Cs würde ich nur ungerne benutzen, da die Taktfrequenz 
umschaltbar sein soll. Ich bastel gerade an einem Board, um die 
uralt-Teile zu programmieren (und das soll dann auch mit den neuen 
Derivaten gehen, weil Flash einfacher zu löschen ist als EPROM^^). Der 
alte R8751 benötigt zB 3-6MHz zum Programmieren, würde aber mit 12MHz 
laufen. Das Board soll quasi sowas wie ein Dev-Board sein, an das ich 
dann die Elektronik meiner eigentlichen Applikation dann gleich über 
Stiftleisten anstecken kann. Daher wäre es schön, wenn ich den Clock auf 
12MHz umschalten könnte.

Sicher gibt es hier jemanden, der das mit XTAL1 und XTAL2 ganz genau 
weiß :)

Viele Grüße,
Mampf

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von Mampf F. (mampf) Benutzerseite


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Aaaah, das hier noch in irgendwelchen Slides gefunden.

Da sind ja beide Varianten angegeben ... Ob die neuere Version dann die 
gleiche Beschaltungsvariante kann wie der alte R8751H?

von Mampf F. (mampf) Benutzerseite


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Hmm, XTAL1 auf GND und XTAL2 das Clock-Signal würde funktionieren, wenn 
der interne Inverter ein Open-Drain Typ wäre. Weiß nicht, ist das bei 
Oszillatoren überhaupt möglich?

Also mein Verdacht ist, dass ich den alten R8751H genauso beschalten 
kann wie die neueren Derivate.

XTAL2 wäre der Inverter-Ausgang und den einfach nicht beschalten. An 
XTAL1 - dem Eingang - einfach den Oszillator dran.

Ich geh jetzt mal davon aus, dass das funktioniert :)

von hinz (Gast)


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Mampf F. schrieb:
> Hmm, XTAL1 auf GND und XTAL2 das Clock-Signal würde funktionieren, wenn
> der interne Inverter ein Open-Drain Typ wäre.

Der ist kein OD, hat aber einen recht hohen Ausgangswiderstand.

von MaWin (Gast)


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Mampf F. schrieb:
> Da sind ja beide Varianten angegeben

Beide funktionieren, die eine verwendet den internen Inverter mit, die 
andere umgeht ihn, Entscheidungsgründe standen dabei.

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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Interessant, neulich hatten wir etwas ganz ähnliches über AVR 
Mikrocontroller diskutiert. Da hing es von der Frequenz ab, an welchem 
der beiden Pins man einspeisen soll. In meinem Experiment funktionierte 
es jedoch an beiden Pins.

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Es hängt von der Technologie des Chips ab. Die HMOS Variante wird 
tatsächlich an XTAL2 extern eingespeist, man beachte den Pullup, wenn 
man einen TTL Ausgang vorliegen hat.
Die CHMOS Variante wird an XTAL 1 getaktet.
So stehts auch im Microcontroller Handbook von Intel (Punkt 7.13 in 
meiner 85er Ausgabe). HMOS ist heute so gut wie ausgestorben.

: Bearbeitet durch User
von Mampf F. (mampf) Benutzerseite


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Matthias S. schrieb:
> Es hängt von der Technologie des Chips ab. Die HMOS Variante wird
> tatsächlich an XTAL2 extern eingespeist, man beachte den Pullup, wenn
> man einen TTL Ausgang vorliegen hat.
> Die CHMOS Variante wird an XTAL 1 getaktet.
> So stehts auch im Microcontroller Handbook von Intel (Punkt 7.13 in
> meiner 85er Ausgabe). HMOS ist heute so gut wie ausgestorben.

Oh, sehr guter Tipp, vielen Dank!

Eine Frage, haben HMOS-ICs Schutzschaltungen an den Pins, die sie vor 
ESD schützen? Oder neigen sie, kaputt zu gehen, wenn man sie nur schief 
anschaut? Also insbesondere dieses uralt-Ding, das ich bald auf meinem 
Schreibtisch liegen hab.

von hinz (Gast)


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Mampf F. schrieb:
> haben HMOS-ICs Schutzschaltungen an den Pins, die sie vor
> ESD schützen?

Ja.

von Mampf F. (mampf) Benutzerseite


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Oh, das ist ja echt interessant ... Wusste, dass es vor CMOS auch noch 
was gab(^^), aber die Unterschiede sind hochinteressant.

Schwer vorstellbar, dass so ein 8751er max 250mA geschluckt haben soll.

Da ist auch nochmal explizit der Unterschied zwischen XTAL1+2 HMOS/CHMOS 
erklärt.

Ok, dann muss ich das wohl doch umschaltbar / umjumperbar machen.

*edit*: Link, falls es jemanden interessiert.

"MCS® 51 Microcontroller Migration- HMOS TO CHMOS"
http://datasheets.chipdb.org/Intel/MCS51/TECHNOTE/2432.HTM

: Bearbeitet durch User
von Günni (Gast)


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Damit der interne Inverter mit einem extern angeschlossenen Quarz 
arbeiten kann, muss der XTAL1-Eingang die Schwelle zwischen 0 und 1 (wie 
bei Standard-CMOS-Gattern üblich) in der Mitte der Versorgungsspannung 
haben. Wenn man da ein TTL-Gatter anschließt ist nicht sicher, dass der 
High-Pegel erkannt wird. Deshalb kann man dort nur ein CMOS-Signal 
einspeisen. Legt man den XTAL1 Pin auf LOW, so geht XTAL2 auf HIGH. Der 
Ausgang leifert aber nach HIGH weniger Strom und kann (und darf) extern 
durch ein TTL-Gatter nach LOW gezogen werden.

Beitrag #6485599 wurde vom Autor gelöscht.
von Mampf F. (mampf) Benutzerseite


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Vielen Dank für euren Input!

Ich denke, es sind keine Fragen mehr offen und ich konnte mein 
Dev-Board, das dann die neuen Derivate und das uralt-Teil programmieren 
kann, fertigstellen (Bild anbei) :)

Das ganze läuft auf kleiner Flamme nebenher - wahrscheinlich komme ich 
dieses Jahr nicht mehr dazu, das zu bauen und zu testen.

Als Sockel benutze ich dann einen der Yamaichi Test-Sockel, die man zum 
Glück für nicht unendlich viel Geld gebraucht in der Bucht bekommt.

Ach, falls das jemand interessiert, werfe ich später dann alles in ein 
Git-Repo.

: Bearbeitet durch User
von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Mampf F. schrieb:
> Schwer vorstellbar, dass so ein 8751er max 250mA geschluckt haben soll.

Die wurden warm im Betrieb.
Wenn es irgendwie geht, würde ich Quarze und Jumperblock so nahe wie 
möglich an dem MC bringen. Ja, ich kann mir denken, das unten die ganzen 
Portleitungen sind, aber das sind immerhin 12MHz Takt.
Der Rest der Platine ist dein Programmer?

: Bearbeitet durch User
von Mampf F. (mampf) Benutzerseite


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Matthias S. schrieb:
> Mampf F. schrieb:
>> Schwer vorstellbar, dass so ein 8751er max 250mA geschluckt haben soll.
>
> Die wurden gut warm im Betrieb.

Hoffe, die kann man problemlos dann im Sockel betreiben.

Mein Plan ist aber eh, dass ich erstmal nur einen AT89C51-RC benutze. 
Der hat Flash und damit ist es dann sicherlich angenehmer als mit der 
EPROM-Version. Programmierspannung 12,5V und 21V werden aber dann beide 
unterstützt.

> Wenn es irgendwie geht, würde ich Quarze und Jumperblock so nahe wie
> möglich an dem MC bringen. Ja, ich kann mir denken, das unten die ganzen
> Portleitungen sind, aber das sind immerhin 12MHz Takt.

Und leider ist der Null-Kraft-Sockel so groß. Hmm, ich könnte die 
Oszillatoren auf die Rückseite packen, aber das mit dem Jumper ist dann 
auch doof.

> Der Rest der Platine ist dein Programmer?

Ja genau. STM32F302 für USB. Hängen drei 74HCT595 dran (für Address- und 
Steuerleitungen, HCT weil die mit 3,3V angesteuert werden) und ein 
74LVX4245 (für die Daten). Im oberen Teil der linken Seite gibts noch 
einen 24V-Input für die Programmierspannung.

Hatte mich für einen TLV71 (R2R) + Transistor-Puffer entschieden und die 
Spannung für den OP gibt der STM32 dann per internen DAC vor. Der OP 
verstärkt das dann x8 - dann sollte man schön zwischen 0V und fast 24V 
Vpp einstellen können.

Der Transistor-Puffer wird sowas 1W verheizen, wenn das EPROM 
programmiert wird (30mA bei 21,5V VPP mit 24V Input), aber da hab ich 
eine größere Kühlfläche dafür.

Bei 12,5V VPP (beim AT89C51-RC) benötigt man deutlich weniger Strom, 
weshalb ich denke, dass es da auch keine Probleme geben sollte.

von Thomas Z. (usbman)


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Mampf F. schrieb:
> Als Sockel benutze ich dann einen der Yamaichi Test-Sockel

Wenn ich das richtig in Erinnerung habe weicht das Footprint der 
Yamaichi (Klapp)Sockel vom PLCC Sockel deutlich ab. Die Platine sieht 
irgendwie so aus als wäre ein normaler PLCC verbaut.

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Mampf F. schrieb:
> dass es da auch keine Probleme geben sollte.

Deine Schieberegister (und der 245) müssen aber 5V am Ausgang schaffen, 
mit 3,3V wird das nichts, aber da hast du sicher dran gedacht.

von Peter D. (peda)


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Mampf F. schrieb:
> Mein Plan ist aber eh, dass ich erstmal nur einen AT89C51-RC benutze.

Warum nicht den AT89LP51RD2-20PU?
Der hat einen internen Bootloader über die UART.

http://ww1.microchip.com/downloads/en/devicedoc/atmel-3714-microcontroller-8051-at89lp51rd2-ed2-id2-datasheet.pdf

von Mampf F. (mampf) Benutzerseite


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Matthias S. schrieb:
> Mampf F. schrieb:
>> dass es da auch keine Probleme geben sollte.
>
> Deine Schieberegister (und der 245) müssen aber 5V am Ausgang schaffen,
> mit 3,3V wird das nichts, aber da hast du sicher dran gedacht.

Jupp :) Die 74HCTs-Schieberegister kann man bei 5V Betriebsspannung 
schön mit 3,3V ansteuern.

Und der 74LVX4245 ist ein extra Transceiver, der 3,3V auf der einen und 
5V auf der anderen Seite hat.

von Mampf F. (mampf) Benutzerseite


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Peter D. schrieb:
> Warum nicht den AT89LP51RD2-20PU?
> Der hat einen internen Bootloader über die UART.

Ah interessant, der kann sogar die 5V noch. Hatte bei Digikey gekuckt 
und bin über die LS gestolpert, die 5V nicht mehr konnten.

Hmm - parallel-programming muss ich sowieso für den R8751H 
programmieren. Ich dachte mir, ich nutze parallel-programming dann auch 
gleich für die neueren Derivate, dann ist das vlt "bug-free" bis ich 
wirklich an einen R8751H muss :)

von Mampf F. (mampf) Benutzerseite


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Thomas Z. schrieb:
> Wenn ich das richtig in Erinnerung habe weicht das Footprint der
> Yamaichi (Klapp)Sockel vom PLCC Sockel deutlich ab. Die Platine sieht
> irgendwie so aus als wäre ein normaler PLCC verbaut.

Oh OMG ... da muss ich gleich mal ein Datenblatt suchen.

Vielen Dank für den Hinweis!

von Mampf F. (mampf) Benutzerseite


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Ohje tatsächlich ... Was haben die sich nur dabei gedacht^^

Danke nochmal für den Hinweis, das hätte ich total übersehen.

von Thomas Z. (usbman)


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Mampf F. schrieb:
> Danke nochmal für den Hinweis, das hätte ich total übersehen

Nun ja ich hab das auch schon falsch gemacht, deshalb ist mir das in 
Erinnerung geblieben.
Es gibt da noch die billigeren Push Testsockel da passt glaube ich das 
Footprint.

von Mampf F. (mampf) Benutzerseite


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So - gefixt :)

Falls es wieder was neues dazu gibt, poste ich dann in diesem Thread :)

Wird aber noch bisserl dauern^^

von Peter D. (peda)


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Mampf F. schrieb:
> Schwer vorstellbar, dass so ein 8751er max 250mA geschluckt haben soll.

Ja, die wurden unangenehm heiß, Strom sparen geht da nicht.
Auch durften die nicht unter 3,5MHz betrieben werden, da intern DRAM.

Mit EPROM würde ich nichts mehr machen, interner Flash über UART ist 
viel bequemer.

von Mampf F. (mampf) Benutzerseite


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Peter D. schrieb:
> Mampf F. schrieb:
>> Schwer vorstellbar, dass so ein 8751er max 250mA geschluckt haben soll.
>
> Ja, die wurden unangenehm heiß, Strom sparen geht da nicht.
> Auch durften die nicht unter 3,5MHz betrieben werden, da intern DRAM.
>
> Mit EPROM würde ich nichts mehr machen, interner Flash über UART ist
> viel bequemer.

Peter, du hast natürlich recht - aber manchmal hat man so verrückte 
Einfälle, die einen nicht mehr loslassen. Zum Beispiel hab ich mich in 
diese R8751H-Dinger verliebt, weil ich mich nicht erinnern kann, jemals 
einen 8051er in einem LCC64 in Keramik Gold gesehen zu haben mit einem 
schönen EPROM Sichtfenster.

Hab mir drei in der Bucht geschossen und möchte sie mit einer 
uralt-8051-Uhr-Firmware verheiraten. Statt einem Uhrenmodul würde ich 
eine I2C-RTC ebenfalls im Keramik-Package mit hübschem Sichtfensterchen 
auf die Gabel verbauen.

Bin mal gespannt, ob das was wird :)

von Soul E. (souleye) Benutzerseite


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LCC oder PLCC? Weil für LCC (ohne die Krallenpins) Fassungen auftreiben 
dürfte nochmal eine ganze Nummer schwieriger werden.

Für PLCC gibt es neben den normalen Fassungen welche mit 
Kugelschreibermechanik. Wenn man auf den Käfer draufdrückt kommt der 
nach oben raus. Die passen auf das normale Pinraster (im Gegensatz zu 
Yamaichi IC41).

von Mampf F. (mampf) Benutzerseite


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Soul E. schrieb:
> LCC oder PLCC? Weil für LCC (ohne die Krallenpins) Fassungen
> auftreiben
> dürfte nochmal eine ganze Nummer schwieriger werden.
>
> Für PLCC gibt es neben den normalen Fassungen welche mit
> Kugelschreibermechanik. Wenn man auf den Käfer draufdrückt kommt der
> nach oben raus. Die passen auf das normale Pinraster (im Gegensatz zu
> Yamaichi IC41).

Das ist ein LCC44 :)

Hmm, dieser Yamaichi IC51 (PDF ist weiter oben verlinkt) sollte 
eigentlich passen, weil der IC51 die Pads des ICs von unten her 
kontaktiert und PLCC44 und LCC44 ansonsten von den Maßen her ziemlich 
gut übereinstimmen.

Ich hoffe zumindest, dass mir da kein Fehler unterlaufen ist :)

: Bearbeitet durch User
von Peter D. (peda)


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Soweit ich micht erinnere, waren bei den EPROM-Typen die Lockbits nicht 
UV-empfindlich. Will man die also wieder löschen können, darf man die 
Lockbits nicht setzen! Ansonsten wird zwar der EPROM gelöscht, aber das 
Programmieren nicht wieder erlaubt.

von Mampf F. (mampf) Benutzerseite


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Peter D. schrieb:
> Soweit ich micht erinnere, waren bei den EPROM-Typen die Lockbits
> nicht
> UV-empfindlich. Will man die also wieder löschen können, darf man die
> Lockbits nicht setzen! Ansonsten wird zwar der EPROM gelöscht, aber das
> Programmieren nicht wieder erlaubt.

Uuuh, danke für die Info!

Der Verkäufer aus der Bucht meinte, sie wären quasi new-old-stock. Sonst 
wäre das echt blöd gewesen, wenn man vlt welche mit Lockbits bekommen 
hätte und man die nicht löschen könnte.

Ich hatte auch schon darüber nachgedacht und nahm an, man würde die per 
UV auch einfach löschen können.

Danke!

: Bearbeitet durch User
von Mampf F. (mampf) Benutzerseite


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Im Produktkatalog von Yamaichi gab es auch noch einen Sockel aus der 
IC53-Reihe, der speziell für LCCs ist.

Ich hab jetzt mal nachgefragt, ob die IC51-Version für PLCC und LCC 
funktioniert. Die IC53-Version geht vermutlich wirklich nur für LCC.

Bin mal gespannt :)

@Mod: Könnte man diesen Thread umbenennen in "R8751H Vintage Clock 
Basteltagebuch" und ihn in das richtig Forum (Projekt & Code?) 
verschieben?

Ich werde hier wohl einfach weiter-spammen, was mit meinem Projekt zu 
tun hat.

Da dürfte noch viel kommen^^

Danke!

von Mampf F. (mampf) Benutzerseite


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Passend zum R8751H in Gold-Keramik und dem RTC-IC in Keramik mit 
Sichtfensterchen hab ich hübsche Anzeigen gefunden, die da gut dazu 
passen würden (siehe Bild).

Ich glaub ich geh beim meinem Vintage-Uhren-Projekt so in die Richtung 
Keramkik-Gold ... Mal schauen, was ich noch so hübsches zum Verbauen 
finde.

von Peter D. (peda)


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Ohne eine rote Kontrastfolie darüber, wirst Du an den Anzeigen nicht 
viel Freude haben.

Hast Du dazu ein Datenblatt?
Ich vermute mal, da sind 4 7Bit-Latches mit drauf, d.h. man muß ein 
5-Spalten Multiplex machen.

von Mampf F. (mampf) Benutzerseite


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Peter D. schrieb:
> Ohne eine rote Kontrastfolie darüber, wirst Du an den Anzeigen
> nicht
> viel Freude haben.

Die bezahlbaren Varianten sind leider alle gelb xD

> Hast Du dazu ein Datenblatt?

Hab ich angehängt :)

> Ich vermute mal, da sind 4 7Bit-Latches mit drauf, d.h. man muß ein
> 5-Spalten Multiplex machen.

Hmm ja, schon - also man schiebt die 28 bits für jeweile eine Spalte 
jeder der drei Ziffern in ein Schieberegister und multiplext über 5 
Column-Pins auf die jeweiligen Spalten.

Interessant :)

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