高性能單片機μPD70320的特點及應(yīng)用

1. 概述

μPD70320是日本NEC公司生產(chǎn)的V25系列16位單片機，它具有功能強、可靠性高、速度快、兼容性好的優(yōu)點。該芯片除CPU外還集成了512字節(jié)的 RAM、三個I/O口、8個模擬量輸入端、兩個DMA、兩個定時器、兩個全雙工異步通訊口和一個中斷控制器等電路，μPD70320具有先進的快速中斷功能，特別適合實時多任務(wù)處理；采用嚴格的CMOS制造工藝，穩(wěn)定工作范圍寬，電源電壓3～8V，可選用的晶振頻率為1～6MHz，抗干擾，可在惡劣環(huán)境中使用；采用特殊的雙總線結(jié)構(gòu)，使用32位內(nèi)部寄存器和6字節(jié)指令隊列，在相同的時鐘頻率下，比8088快2～4倍；其指令集僅是8088的一個超集，把 PC機上的程序稍作修改就可在μPD70320上運行，因而開發(fā)它不需要特殊的開發(fā)裝置和調(diào)試軟件，因此可降低開發(fā)成本，加快開發(fā)進度。μPD70320 的引腳圖如圖1所示。

μPD70320與8088的寄存器和指令是一樣的，差異在于μPD70320集成了眾多外圍芯片和由于內(nèi)核不同而引起的時序關(guān)系的改變。新增的功能是通過特殊功能寄存器區(qū)（SFR）、片內(nèi)數(shù)據(jù)區(qū)（IDA）以及特殊指令來實現(xiàn)的。SFR和IDA在512字節(jié)片內(nèi)RAM中由高到低依地址連續(xù)排列，可以通過設(shè)置SFR中的片內(nèi)數(shù)據(jù)區(qū)地址寄存器（IDB）的值來重新定位SFR和IDA在1MB內(nèi)存的任意位置。IDB的值是20位地址的高8位，因此訪問SFR就象訪問內(nèi)存一樣。片內(nèi)RAM地址映象如圖2所示。

圖2給出了SFR和IDA的分布情況、SFR用于訪問片內(nèi)周邊單元；IDA主要用于快速寄存器的塊切換（RBS）和宏服務(wù)功能（MSF）。

2. 特殊功能寄存器（SFR）

μPD70320有多種特殊功能的寄存器，現(xiàn)簡述如下：

2.1 三個I/O口

每個口的每一個端均可通過設(shè)置口模式寄存器（PM）的相應(yīng)位而成為輸入或輸出端，設(shè)置成1，表示輸入；設(shè)置成0，表示輸出。口模式控制寄存器（PMC）決定口的相應(yīng)端是用于控制模式還是I/O模式，設(shè)置成1，表示控制模式；設(shè)置成0，表示I／0模式。接口寄存器（P）用于存取輸入輸出數(shù)據(jù)。

2.2 八個模擬量比較器輸入

每個模擬輸入（PTO～PT7）均可與參考電壓（Vth）的分壓值進行比較、PT端的電壓大于分壓值，PT寄存器相應(yīng)位為1：反之為0。通過設(shè)置接口模式寄存器（PMT）的值（01H～10H）可改變分壓比，分壓值等于Vth與分壓比／16的乘積。PT、PMT地址分別為××F38H、××F3BH。

2.3 兩個16位定時器

每個定時器包括16位模數(shù)寄存器（MD)、16位減一寄存器（TD）、控制寄存器（TC）、宏服務(wù)寄存器（TMS）和中斷控制器（TIC）。定時器0有連續(xù)和單次工作方式。定時器1僅有連續(xù)工作方式。

連續(xù)工作方式時：MD置好初值、TC的Bit5置1，啟動定時器。當TD減至0時、MD自動加載模數(shù)到TD，TD又重新開始工作，如此循環(huán)下去直至TC的Bit5置0。

單次工作方式時：TD0和MD0都可單獨作減1寄存器使用，TD0或MD0減至0后定時器就停止工作。

2.4 兩個串行通訊口

每個通訊口包括接收緩存器（RB）、發(fā)送緩存器（TB）、模式寄存器（SM）、控制寄存器（SC）、波特率發(fā)生器（BRG）、通訊錯誤寄存器（SE）、接收宏服務(wù)寄存器（SRMS）、發(fā)送宏服務(wù)寄存器（STMS)、錯誤中斷控制器（STIC）、接收中斷控制器（SRIC）和發(fā)送中斷控制器（STIC）等 11個寄存器。每個通訊口有接收數(shù)據(jù)線（RXD）、發(fā)送數(shù)據(jù)線（TXD））和握手控制線（CTS）。當CTS=0時，啟動發(fā)送；當數(shù)據(jù)起始位的下降沿被檢測到時，啟動接收。數(shù)據(jù)幀格式由起始位、7或8位數(shù)據(jù)位，奇偶校驗位、1或2停止位組成，這些參數(shù)由SM的相應(yīng)位決定。

當通訊發(fā)生錯誤、接收到數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)發(fā)送完畢時，都會產(chǎn)生中斷，其優(yōu)先級依次降低，除錯誤中斷外，接收到數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)發(fā)送都有向量中斷、RBS和MSF三種方式。當通訊發(fā)生錯誤時，SE的相應(yīng)位置1，SE的Bit0,Bit1,Bit2分別對應(yīng)溢出錯、幀格式錯和校驗錯。

2.5 兩個DMA控制器

DMA能迅速在內(nèi)存和外設(shè)之間傳遞數(shù)據(jù)，它有兩種方式四種模式。兩種方式為：內(nèi)存到內(nèi)存I/O（MtoM）和內(nèi)存與I/O（M＆I/O）方式。內(nèi)存到內(nèi)存方式下有單步模式（SSM）和閃電模式（BM）；內(nèi)存到I/O方式下有一次傳輸模式（STM）和請求釋放模式（DRM）。四種模式的工作狀態(tài)如下：
　　SSM：當DMA請求發(fā)生時，DMA操作交替進行直至指定字節(jié)傳輸完為止；
　　BM：當DMA請求發(fā)生時，MA操作連續(xù)進行直至指定字節(jié)傳輸完為止；
　　STM：當DMA請求發(fā)生時，執(zhí)行一次DMA操作；
　　DRM：當DMARQ請求輸入線保持為高時，進行DMA操作，直至DMARQ為低。