MCS196系列單片機(jī)分類與選型指南

概述

MCS196系列單片機(jī)是Intel公司繼8X9X之后推出的16位嵌入式微控制器。它除了保留8X9X全部功能外，在功能部件和指令支持上又有很大改進(jìn)，性能上也有了顯著提高，使得它適用于更復(fù)雜的實(shí)時(shí)控制場合。MCS196單片機(jī)有多種型號(hào)，不同型號(hào)配置有不同的功能部件，且具有不同存儲(chǔ)器空間和尋址能力，可滿足不同場合的要求。

MCS196系列單片機(jī)都有1個(gè)基于寄存器到寄存器結(jié)構(gòu)的內(nèi)核。這種結(jié)構(gòu)消除了累加器的瓶頸現(xiàn)象，加快了數(shù)據(jù)傳輸。另有多種功能部件，在不同型號(hào)中進(jìn)行不同配置。這些功能部件除包括在8X9X中就有的I/O口、 10位A/D轉(zhuǎn)換器、PWM（脈寬調(diào)制器）、SIO（全雙工串行I/O口）、中斷源、看門狗定時(shí)器、16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器、HSI/O（高速輸入/輸出口）等以外，還包括在MCS196中出現(xiàn)的PTS（外圍事務(wù)服務(wù)器）、EPA（事件處理器陣列）、WG（波形發(fā)生器）等。

與其他系列（如MCS51系列、PIC系列等）相比，HSI/O、PTS、EPA、WG是MCS196最具特色的功能部件。

HSI/O（High Speed Inputs and Outputs）：其中HSI用于記錄某一外部事件相對于時(shí)間基準(zhǔn)（如定時(shí)器1）的發(fā)生時(shí)刻。此功能部件在檢測到引腳上規(guī)定的跳變事件（包括正跳變、負(fù)跳變、每次正跳變、8個(gè)正跳變）后，將發(fā)生事件的類型與時(shí)刻記錄下來，并產(chǎn)生相關(guān)中斷。此部件適用于信號(hào)的時(shí)間參數(shù)測量。HSO則用于按程序規(guī)定的時(shí)間去觸發(fā)某一事件（如置位/清零口線、啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換等），要求CPU的開銷極小，速度極高。此部件便于實(shí)時(shí)輸出控制，可用來產(chǎn)生多種信號(hào)波形。

EPA（Event Processor Array）：實(shí)質(zhì)上是捕捉/比較模塊。所謂“捕捉”就是捕獲產(chǎn)生于引腳上的跳變事件（有正跳變、負(fù)跳變、正負(fù)跳變等），記載這些輸入事件相對于時(shí)基定時(shí)器發(fā)生的時(shí)刻；“比較”則是和預(yù)先規(guī)定好的時(shí)間作比較，預(yù)定時(shí)間一到就去執(zhí)行某種輸出功能（比如輸出置為高、輸出置為低、輸出翻轉(zhuǎn)、啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換、復(fù)位定時(shí)器等等）。可見，EPA和HSI/O的功能類似，但EPA在CPU開銷上要求更少，性能更好一些。表1給出在不同時(shí)鐘頻率下兩者分辨能力的比較。

表 1 HSI/O和EPA分辨能力的比較

PTS （Peripheral Transaction Server）：實(shí)質(zhì)上是中斷服務(wù)機(jī)制的改進(jìn)。對正常的中斷服務(wù)，CPU都要“親自”去執(zhí)行，而現(xiàn)在的PTS提供了一種類似DMA的操作。當(dāng)中斷發(fā)生后，由微代碼執(zhí)行PTS周期。該周期就像DMA周期那樣插入正常的指令流中，完成中斷服務(wù)，這樣CPU的開銷比一般的中斷響應(yīng)要少得多。

WG（Waveform Generator）：可產(chǎn)生獨(dú)立的、具有相同頻率和工作方式的3對PWM波形。特別適合控制三相交流感應(yīng)電機(jī)、直流無刷電機(jī)和其他需要多個(gè)PWM輸出的場合。

另外，MCS196單片機(jī)總線控制器還具有可編程的等待狀態(tài)發(fā)生器，可方便地與慢速外設(shè)接口。在運(yùn)行中可動(dòng)態(tài)選擇8位或者16位的總線寬度，并能通過HOLD/HLDA協(xié)議方便地實(shí)現(xiàn)多處理器通信。

目前，MCS196系列主要有3種：① HSI/O系列，這類芯片具有高速輸入、輸出口；② EPA系列，這類芯片內(nèi)部具有事件處理器陣列；③ Motor Control系列，這類芯片適用于電機(jī)控制。要注意上述分類也不是絕對的，往往在同一個(gè)型號(hào)的部件中，可同時(shí)具有多種功能。

一、 HSI/O系列

本系列主要芯片有8XC196KB、8XC196KC、8XC196KD，產(chǎn)品分類如表2所列。

表 2 HSI/O系列一覽表

注：① 封裝形式N：PLCCS：QFPSB：SQFPU：窄DIP。② 溫度C：0~70℃E：－40~85℃A：－40~125℃。 （以上含義表3和表4同）