摘要:SPCE061A是臺(tái)灣凌陽(yáng)公司開發(fā)的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)多功能集成的16位單片機(jī).分析和研究了它的主要功能、特點(diǎn)、管腳分布、開發(fā)方法和應(yīng)用領(lǐng)域,并給出了一種典型的應(yīng)用電路.
關(guān)鍵詞:單片機(jī);多功能集成;在線仿真器;最小系統(tǒng)
中圖分類號(hào):TN492 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A
1 凌陽(yáng)16位單片機(jī)概述
隨著單片機(jī)MCU功能集成化的發(fā)展,其應(yīng)用領(lǐng)域也逐漸由傳統(tǒng)的控制擴(kuò)展到控制處理、數(shù)據(jù)處理以及數(shù)字信號(hào)處理(DigitalSignalProcessing,DSP)等領(lǐng)域[1].具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的臺(tái)灣凌陽(yáng)16位單片機(jī)就是為適應(yīng)這種發(fā)展而設(shè)計(jì)的,它的CPU內(nèi)核采用臺(tái)灣凌陽(yáng)最新推出的μ′,nSP(Microcon2trollerandSignalProcessor)16位微處理器芯片,簡(jiǎn)稱μ′nSPTM.圍繞′nSPTM所形成的16位μ′nSPTM系列單片機(jī),簡(jiǎn)稱μ′nSPTM家族,采用的是模塊式集成結(jié)構(gòu),它以μ′nSPTM內(nèi)核為中心,集成不同規(guī)模的ROM,RAM和功能豐富的各種外設(shè)部件,如圖1所μ′nSPTM內(nèi)核是一個(gè)通用的核結(jié)構(gòu).除此之外的其他功能模塊均為可選結(jié)構(gòu),借助這種通用結(jié)構(gòu),可形成各種不同系列的派生產(chǎn)品,以適合不同的應(yīng)用場(chǎng)合,這樣做無(wú)疑會(huì)使每一種派生產(chǎn)品具有更強(qiáng)的功能和更低的成本.μ′nSPTM家族有以下特點(diǎn):
(1)體積小,集成度高,可靠性好,且易于擴(kuò)展.μ′nSPTM家族把各功能部件模塊化地集成在一個(gè)芯片里,內(nèi)部采用總線結(jié)構(gòu),因而減少了各功能部件之間的連線;提高了其可靠性和抗干擾能力.另外,模塊化的結(jié)構(gòu)易于系列擴(kuò)展以適應(yīng)不同用戶的需求.
(2)具有較強(qiáng)的中斷處理能力.μ′nSPTM家族的中斷系統(tǒng)支持10個(gè)中斷向量及10余個(gè)中斷源,適合實(shí)時(shí)應(yīng)用領(lǐng)域.μ′nSPTM家族片內(nèi)帶有高尋址能力的ROM、靜態(tài)RAM和多功能的I/O口.另外μ′nSPTM的指令系統(tǒng)提供具有較高運(yùn)算速度的16位的乘法運(yùn)算指令和內(nèi)積運(yùn)算指令,為其應(yīng)用增添了DSP功能,使得μ′nSPTM家族運(yùn)用在復(fù)雜的數(shù)字信號(hào)處理方面,既便利又比專用DSP芯片價(jià)廉.
(3)指令系統(tǒng)功能強(qiáng)效率高.μ′nSPTM的指令系統(tǒng)的指令格式緊湊,執(zhí)行迅速,并且其指令結(jié)構(gòu)提供了對(duì)高級(jí)語(yǔ)言的支持,這可以大大縮短產(chǎn)品的開發(fā)時(shí)間.
(4)功耗低電壓低.μ′nSPTM家族采用CMOS制造工藝,同時(shí)增加了軟件激發(fā)的弱振方式、空閑方式和掉電方式,極大地降低了其功耗.另外μ′nSPTM家族的工作電壓范圍大,能在低電壓供電時(shí)正常工作,且能用電池供電,這對(duì)于其在野外作業(yè)等領(lǐng)域中的應(yīng)用具有特殊的意義.
2 多功能集成SPCE061A功能描述
2.1 SPCE061A簡(jiǎn)介
SPCE061A是繼μ′nSPTM系列產(chǎn)品SPCE500A等之后,凌陽(yáng)科技推出的又一個(gè)16位結(jié)構(gòu)的微控制器.SPCE061A里內(nèi)嵌了32k字的閃存FLASH.較高的處理速度,使μ′nSPTM能夠非常容易地快速處理復(fù)雜的數(shù)字信號(hào),以μ′nSPTM為核心的SPCE061A微控制器,也適用在數(shù)字語(yǔ)音識(shí)別應(yīng)用領(lǐng)域.SPCE061A在2.6～3.6V工作電壓范圍內(nèi),工作速度范圍為0.32～49115MHz,較高的工作速度使其應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)一步拓寬.2k字SRAM和32k字閃存FLASH僅占一頁(yè)存儲(chǔ)空間,32位可編程的多功能I/O端口:兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器,32768Hz實(shí)時(shí)時(shí)鐘,低電壓復(fù)位/監(jiān)測(cè)功能,8通道10位模—數(shù)轉(zhuǎn)換輸入功能,并具有內(nèi)置自動(dòng)增益控制功能的麥克風(fēng)輸入方式,雙通道10位DAC方式的音頻輸出功能??.SPCE061A是數(shù)字聲音和語(yǔ)音識(shí)別產(chǎn)品的一種非常經(jīng)濟(jì)的應(yīng)用.
2.2 SPCE061A的性能
(1)16位μ′nSPTM微處理器內(nèi)核;CPU時(shí)鐘0132～49115MHz;
(2)CPU的工作電壓VDD為2.6～3.6V,I/O的工作電壓VDDH為VDD～5.5V;
(3)內(nèi)置2k字SRAM和32k閃存FLASH;
(4)系統(tǒng)處于備用狀態(tài)下(時(shí)鐘處于停止?fàn)顟B(tài))耗電小于2μA@3.6V;
(5)2個(gè)16位可編程定時(shí)器/計(jì)數(shù)器(可自動(dòng)預(yù)置初始計(jì)數(shù)值);2個(gè)10位DAC(數(shù)—模轉(zhuǎn)換)輸出通道.32位通用可編程輸入/輸出I/O端口;7通道10位電壓模—數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)和單通道聲音模/數(shù)轉(zhuǎn)換器;
(6)14個(gè)中斷源可來(lái)自定時(shí)器A/B時(shí)基2個(gè)外部時(shí)鐘源輸入鍵喚醒;
(7)具備觸鍵喚醒的功能,具備串行設(shè)備接口;
(8)使用凌陽(yáng)音頻編碼SACMS240方式(2.4kbit/s)能容納210s的語(yǔ)音數(shù)據(jù),可編程音頻處理;
(9)鎖相環(huán)PLL振蕩器提供系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào);32768Hz實(shí)時(shí)時(shí)鐘;
(10)聲音模/數(shù)轉(zhuǎn)換器輸入通道,內(nèi)置麥克風(fēng)放大器和自動(dòng)增益控制(AGC)功能;
(11)低電壓復(fù)位(LVR)功能和低電壓監(jiān)測(cè)(LVD)功能;內(nèi)置在線仿真電路ICE.
2.3 結(jié)構(gòu)概覽
SPCE061A的結(jié)構(gòu)如圖2所示.
圖2 SPCE061A的結(jié)構(gòu)
2.4 芯片的引腳排列和說(shuō)明SPCE061A共有84個(gè)引腳,封裝形式為PLCC84,它的排列如圖3所示.
84個(gè)引腳中有空腳15個(gè),其余管腳功能說(shuō)明見附表
3 SPCE061A應(yīng)用的最小系統(tǒng)
圖4所示為最小系統(tǒng)的典型接線圖[2]①.在OSC0和OSC1端接上晶振及諧振電容,在鎖項(xiàng)環(huán)壓控振蕩器的阻容輸入VCP端接上相應(yīng)的電容、電阻后,即可工作.其他不用的電源端和地端接上104的獨(dú)石電容和100μF的去耦電容以提高抗干擾能力.
4 SPCE061A的開發(fā)方法
SPCE061的開發(fā)是通過在線調(diào)試器PROBE實(shí)現(xiàn)的,它既是一個(gè)編程器(程序燒寫器),又是一個(gè)實(shí)時(shí)在線調(diào)試器,用它可以替代在單片機(jī)應(yīng)用項(xiàng)目的開發(fā)過程中常用的兩件工具—硬件在線實(shí)時(shí)仿真器和程序燒寫器.它利用了SPCE061片內(nèi)置的在線仿真電路ICE和凌陽(yáng)公司的在線串行編程技術(shù),PROBE工作于凌陽(yáng)IDE集成開發(fā)環(huán)境軟件包下,其5芯的仿真頭直接連接到目標(biāo)電路板上.SPCE061相應(yīng)管腳接在目標(biāo)電路板上的CPU2SPCE061調(diào)試、運(yùn)行用戶編制的程序,PROBE的另一頭是標(biāo)準(zhǔn)25針打印機(jī)接口,直接連接到計(jì)算機(jī)打印口與上位機(jī)通訊,在計(jì)算機(jī)IDE集成開發(fā)環(huán)境軟件包下完成在線調(diào)試功能.圖5是計(jì)算機(jī)、PROBE、用戶目標(biāo)板三者之間的連接示意圖①.SPCE061A開發(fā)所使用的軟件及資料可到臺(tái)灣凌陽(yáng)網(wǎng)站(http://www.sunplus.com.tw)查詢或下載.
5 多功能集成SPCE061A的應(yīng)用領(lǐng)域
多功能集成的SPCE061A可以應(yīng)用在以下領(lǐng)域①:
(1)有語(yǔ)音功能的儀器儀表、家電產(chǎn)品和自動(dòng)售貨機(jī)等;
(2)智能語(yǔ)音交互式玩具;
(3)高級(jí)亦教亦樂類玩具;
(4)兒童電子故事書類產(chǎn)品;
(5)通用語(yǔ)音合成器類產(chǎn)品;
(6)需較長(zhǎng)語(yǔ)音持續(xù)時(shí)間類產(chǎn)品;
(7)語(yǔ)音識(shí)別類產(chǎn)品.
參考文獻(xiàn):
[1] 李華.MCS251系列單片機(jī)實(shí)用接口電路[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社,1993.1202136.
[2] 方配敏.最新集成電路應(yīng)用指南[M].北京:電子工業(yè)出版社,1996.2042215.
孟開元(西安石油大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院,陜西西安 710065)
66821730(技術(shù)支持)
