系統(tǒng)級(jí)ADC芯片MSC1210介紹及應(yīng)用

摘要：介紹德州儀器公司最近出品的帶有高性能8051內(nèi)核的系統(tǒng)級(jí)ADC芯片——MSC1210。說(shuō)明8051內(nèi)核單片機(jī)的特點(diǎn)、懷能以及片上Flash、24位高精度A/D轉(zhuǎn)換器的使用方法。利用MSC1210豐富的片上資源，可以很簡(jiǎn)單地構(gòu)建精密數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

MSC1210是德州儀器公司推出的系統(tǒng)級(jí)高精度ADC芯片系列，內(nèi)置24位低功∑—ΔADC前端信號(hào)調(diào)理電路—多路模擬開(kāi)關(guān)、緩沖器、PGA、電壓參考，且集成了高性能8051處理器內(nèi)核、Flash存儲(chǔ)器和32位累加器、兼容SPI串口等多片上外設(shè)。對(duì)于要求何種小、集成度高、精度高的測(cè)量系統(tǒng)，MSC1210是理想的選擇。

MSC1210的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

1 MSC1210中高性能8051內(nèi)核介紹

MSC1210系列芯片的所有指令與標(biāo)準(zhǔn)801兼容，相同各標(biāo)志位、功能寄存器的功能也是一致的。但MSC1210在速度上有很大的提高：對(duì)于同樣的外部時(shí)鐘，指令執(zhí)行速度提高1.5～3倍，這就使用戶可以使用較低的外部時(shí)鐘，以降低系統(tǒng)的哭聲和功耗。此外，MSC1210相對(duì)8051單片機(jī)還新增了一些功能寄存器，以完成對(duì)外設(shè)的控制功能。如可編程看門狗定時(shí)器，對(duì)系統(tǒng)程序的運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)控，確保系統(tǒng)可靠運(yùn)行。片上具有兩個(gè)全雙工的UART，使得在開(kāi)發(fā)模式有一個(gè)串口被占用的情況下，仍有一個(gè)可留給用戶使用。增加的帶有FIFO的SPI接口和PWM，為特定應(yīng)用提供了極大的方便。

MSC1210還提供了雙數(shù)據(jù)指針，可以加速整塊數(shù)據(jù)的移動(dòng)。在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，還可以使訪問(wèn)周期延展2～9個(gè)指令周期，以適應(yīng)不同的外設(shè)速度。32位的累加器也可顯著地減少系統(tǒng)開(kāi)銷。它可在幾個(gè)指令周期內(nèi)完成24位ADC結(jié)果的加法或移位操作，而同樣的操作用軟件完成則需要上百個(gè)指令周期。

MSC1210內(nèi)部的時(shí)鐘控制電路可以方便地設(shè)置不同的時(shí)鐘信號(hào)。其秒、毫秒、微秒定時(shí)中斷寄存器可以為系統(tǒng)定時(shí)控制提供方便，如設(shè)置內(nèi)部Flash擦除時(shí)間、寫(xiě)入時(shí)間。MSC1210的所有I/O口都可以通過(guò)寄存器，配置成標(biāo)準(zhǔn)8051（上拉）、CMOS輸出、漏極開(kāi)路輸出、輸入四種方式中的一種。


2 MSC1210中存儲(chǔ)器配置和使用

MSC1210的片內(nèi)存儲(chǔ)器包括：特殊功能豁口（SFR），F(xiàn)lash寄存器，Scratchpad RAM,Boot Rom和SRAM。MSC1210內(nèi)置256字節(jié)的片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和128字節(jié)的SFR，這與8051內(nèi)核單片機(jī)是相同的；唯一的區(qū)別是MSC1210定義了更多的特殊功能寄存器。MSC1210的位地址空間也與8051相同，內(nèi)部RAM中的20H～2FH以及SFR中以0或8結(jié)尾的字節(jié)，都是可位尋址的。

MSC1210中還有2KB的Boot Rom,用來(lái)控制串/并行編程時(shí)的操作。當(dāng)Boot Rom使能時(shí)，其中的程序在用戶模式下是可以訪問(wèn)的，這時(shí)，它的程序被定位在F800H～FFFFH；而在編程模式下，Boot Rom被定位在程序存儲(chǔ)器開(kāi)始的2KB中。Boot Rom中含有一些調(diào)試編程常用的程序，如：

void autobaud(void);//設(shè)置波特率

char write_flash_chk(int fadd,char fdat,char fdm);//寫(xiě)Flash并校驗(yàn)

根據(jù)型號(hào)的不同，MSC1210系列有4KB到32KB的Flash存儲(chǔ)器。此外，片內(nèi)還提供1KB的SRAM作為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。它也是通過(guò)MOVX指令訪問(wèn)的。SRAM的地址可從0000H或8000H開(kāi)始，而Flash數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的地址緊接SRAM。

Flash存儲(chǔ)器作為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器使用前，首先要對(duì)硬件寄存器0（HCR0）的低3位進(jìn)行設(shè)置，分配數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間的大小。根據(jù)晶振頻率，設(shè)置MSEC和USEC寄存器來(lái)提供Flash存儲(chǔ)器的擦除和寫(xiě)時(shí)間。擦除和寫(xiě)入可以直接調(diào)用Boot Rom中的程序，編程示意代碼如下：

#includestdio.h> //頭文件引用

#includemsc1210.h>

#include“rom1210.h”

#define PAGESTART 0x0400 //定義進(jìn)行改寫(xiě)的頁(yè)面

#define PAGESIZE 0x80

char xdata*Pflashpage;定義指向此頁(yè)面的指針

char xdata buffer[PAGESIZE];//在XRAM里開(kāi)辟緩沖區(qū)

int main()

{char result;unsigned char i;

autobaud();//調(diào)用BootRom中子程序，自動(dòng)設(shè)置波特率，與計(jì)算機(jī)通信，返回調(diào)試信息

Pflashpage=(char xdata*)PAGESTART

USEC=12-1;MSEC=12000-1; //以12MHz晶振為例，設(shè)置

………… //毫秒、微秒寄存器

for(i=0;ipagesize;i++)//從Flash中讀取一個(gè)頁(yè)面到XRAM

buffer[i]=*Pflashpage++;

buffer[0]+=1; //改變首字節(jié)值以重新寫(xiě)入

page_erase(PAGESTART,0XFF,DATA_FLASH);//擦除頁(yè)面內(nèi)容，BootRom內(nèi)帶程序

result=0;

for(i=0;ipagesize;i++)

result=result|write_flash_chk(pagestart+i,buffer[i],DATA_FLASH);//將修改后的數(shù)據(jù)寫(xiě)入，Boot Rom內(nèi)帶程序