MC68300系列微控制器的特點(diǎn)和應(yīng)用

　　隨著各相關(guān)技術(shù)的發(fā)展和市場(chǎng)需求的拉動(dòng)，微控制器出現(xiàn)了強(qiáng)勁的發(fā)展勢(shì)頭和廣泛應(yīng)用。據(jù)悉，1999年微控制器的市場(chǎng)將比1998年增長(zhǎng)21%，2000年的增長(zhǎng)率可能達(dá)到21.6%。Motorola是世界上最大的微控制器生產(chǎn)廠商，其產(chǎn)品具有種類全、可選擇余地大、新產(chǎn)品多等特點(diǎn)，市場(chǎng)占有率達(dá)27%以上。MC68300系列是第一個(gè)推出的高性能微控制器，現(xiàn)已達(dá)幾十個(gè)品種，近期又有了新的發(fā)展，適合于更廣泛的應(yīng)用范圍。

MC68300系列微控制器的特點(diǎn)

　　MC68300系列微控制器采用模塊化設(shè)計(jì)，可以根據(jù)用戶的要求，選擇不同的模塊，以適應(yīng)不同的應(yīng)用場(chǎng)合?，F(xiàn)在廣泛使用的已有十余種產(chǎn)品，一般其組成如圖1所示。

它們具有以下共同的特點(diǎn)或模塊：

　?、?中央處理單元（CPU）：采用在MC68020基礎(chǔ)上形成的32位CPU，稱作CPU32。它與MC68020的指令系統(tǒng)基本相同，并且還增加了多條適合于微控制器應(yīng)用的指令，這樣，在開(kāi)發(fā)過(guò)程中就可以充分利用已有的成果。最高工作頻率已達(dá)25MHz。

　　⑵ 由于采用了全靜態(tài)設(shè)計(jì)、高速互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體（HCMOS）工藝制造，所以MC68300系列微控制器都具有較低的功耗。工作頻率可以從131kHz到25.17MHz變化。當(dāng)使用低功耗停機(jī)指令完全停止系統(tǒng)時(shí)鐘時(shí)，仍可保存所有寄存器的內(nèi)容不變。

　?、菚r(shí)鐘頻率較其它微控制器低很多。它采用32.768kHz的石英晶體，由片內(nèi)的鎖相環(huán)（PLL）電路產(chǎn)生所需的時(shí)鐘頻率，這就使得高頻噪聲低，抗干擾能力強(qiáng)，容易滿足電磁兼容性（EMC）的要求。

　?、?MC68300系列微控制器均有系統(tǒng)集成模塊（SIM）。該模塊由外部總線接口（EBI）、片選控制、系統(tǒng)保護(hù)子模塊、測(cè)試子模塊和系統(tǒng)時(shí)鐘組成。

　　外部總線基于MC68020總線，提供24根地址線、16根數(shù)據(jù)線及用于數(shù)據(jù)傳送和中斷請(qǐng)求等功能的控制信號(hào)線。數(shù)據(jù)總線允許8位或16位訪問(wèn)方式，并允許動(dòng)態(tài)改變總線寬度。

　　片選控制具有12根獨(dú)立的可程控的片選信號(hào)輸出，用于系統(tǒng)擴(kuò)展、增加外部設(shè)備和外部芯片。

　　⑸ 一般均有隊(duì)列串行模塊（QSM）。該模塊為MC68300系列微控制器提供兩個(gè)獨(dú)立的串行通信接口，它們分別是隊(duì)列串行外圍接口QSPI和串行通信接口SCI。

除具有上述共同特點(diǎn)或模塊外，MC68300系列微控制器的主要產(chǎn)品還分別有如下特點(diǎn)或模塊：

　?、?MC68331

　　除包括CPU32、SIM和QSM模塊外，還含有通用定時(shí)（GPT）單元。GPT可以實(shí)現(xiàn)輸入捕捉（IC）、輸出比較（OC）、脈沖寬度累加（PAI）、脈沖寬度調(diào)制（PWM）、輔助定時(shí)器時(shí)鐘輸入（PCLK）等功能。

　　近期Motorola還公布了MC68331的低電壓（工作電壓2.7V-3.6V）芯片MC68CK331。它的工作頻率仍可達(dá)16MHz，但功耗已大大降低，特別適合于由電池供電的便攜式產(chǎn)品。

　　⑵ MC68332

　　MC68332除包括MC68300系列共有的模塊外，還包括2KB RAM、半智能化的定時(shí)處理單元（TPU）。

　　TPU是MC68332最具特色的模塊之一。它有自己的執(zhí)行單元、3級(jí)優(yōu)先級(jí)控制器、數(shù)據(jù)RAM、雙定時(shí)基準(zhǔn)和微程序ROM等。它可獨(dú)立于CPU之外，執(zhí)行各種定時(shí)、脈沖生成、電機(jī)（特別是步進(jìn)電機(jī)）控制、頻率測(cè)量等與時(shí)間有關(guān)的操作，可大大減輕CPU的負(fù)擔(dān)。

　　Motorola最近已可提供MC68332的低電壓（工作電壓3.0V-3.6V）版本產(chǎn)品MC68LK332，在實(shí)現(xiàn)低功耗的同時(shí)，其工作頻率仍可達(dá)16MHz，適合便攜式產(chǎn)品。

　　⑶ MC68336

　　除具有MC68332的所有模塊和功能外，還有5.5k BRAM、可重構(gòu)定時(shí)器模塊4（CTM4）、16通道的10位隊(duì)列化模/數(shù)轉(zhuǎn)換器（QADC）。

　　MC68336共有7.5kB RAM，分為4kB和3.5kB兩個(gè)部分，均具有MC68332的2kB RAM的全部特性。

　?、?MC68376

　　除具有MC68336全部功能外，還包括8k BROM模塊、CAN2.0B控制器模塊（TouCAN）兩個(gè)部分。

　?、?MC68CK338

　　MC68CK338與MC68331相比，主要區(qū)別為：把MC68331中的GPT改為可重構(gòu)定時(shí)模塊6（CTM6）；中央處理單元CPU32和系統(tǒng)集成模塊SIM均為低功耗模塊，工作電壓為2.7V-3.6V，工作頻率上限為14.4MHz，所以較適合于用電池供電的便攜式產(chǎn)品。

　　⑹ MC68F333

　　MC68F333與上述產(chǎn)品相比，主要區(qū)別為：增加了64k E2PROM。

　　⑺ MC68334

　　MC68334與前述的微控制器相比，其主要差別是：把2kB RAM改為1kB RAM；去掉了串行外圍接口（QSM）模塊；但輸入輸出引腳增加到47。

　?、?MC68360

　　MC68360適合于通信類產(chǎn)品應(yīng)用。與其它產(chǎn)品相比，它有較大變化：使用增強(qiáng)型CPU32，即CPU32+；帶4個(gè)高速同步HDLC接口，2個(gè)異步串行口，14路DMA，32條地址線；4個(gè)定時(shí)器，8個(gè)片選端。

　　除上述產(chǎn)品外，還有MC68340、MC68349、MC68328、MC68356等產(chǎn)品，在此不再一一列舉。

MC68300系列微控制器的開(kāi)發(fā)

　　MC68300系列微控制器普遍采用了流水線結(jié)構(gòu)、24位地址線和16位數(shù)據(jù)線，尋址能力可達(dá)16M～32M。有些片內(nèi)的各種存儲(chǔ)器可做到68kB以上。所以，程序復(fù)雜程度和開(kāi)發(fā)難度都有較大的增加。為此，開(kāi)發(fā)工具和開(kāi)發(fā)手段都必須相應(yīng)變化。

用于開(kāi)發(fā)MC68300系列微控制器的開(kāi)發(fā)工具主要有如下幾種：

　?、?CDS32高性能仿真系統(tǒng)

　　CDS32包括仿真器和總線狀態(tài)分析器，可對(duì)MC68300系列微控制器的性能進(jìn)行實(shí)時(shí)仿真。在PC機(jī)上開(kāi)發(fā)的目標(biāo)碼能裝入到CDS32上運(yùn)行。它有1M字節(jié)以上的仿真存儲(chǔ)器，8k