采用16 位MCU實現(xiàn)家庭智能終端設(shè)計

　　針對中國家庭可視對講及安防產(chǎn)品價格和性能兩級分化的情況，本文分析了基于一款中國原創(chuàng)16 位MCU 芯片KT8808 的智能終端設(shè)計方案，它可折衷8 位設(shè)計的成本優(yōu)勢和32 位設(shè)計的高性能特點，具有良好的性價比。

　　在中國的家庭可視對講及安防市場中，大多數(shù)產(chǎn)品或者是采用8 位MCU 來實現(xiàn)簡單的對講功能或安防報警功能，在低水平上進行無序的價格競爭，同時功能單一、使用極不方便；或者是采用32 位MCU，以很高的價位實現(xiàn)家庭智能終端，但普通家庭對此往往無法承受。

　　本文介紹的家庭智能終端方案采用了中國IC 設(shè)計公司自行設(shè)計的16 位MCU 芯片—— KT8808 ，可在家庭用戶可承受的價位上實現(xiàn)可視對講、防盜報警、信息發(fā)布、家庭控制等家庭智能終端的功能，具有良好的性價比。該方案已被TCL 智能樓宇事業(yè)部采用。

KT8808 特性

　　X86 兼容的16 位嵌入式CPU 芯片KT8808 內(nèi)含80188/80186 兼容CPU、VGA 控制器、LCD 控制器、16/24 點陣漢字硬字符發(fā)生器、中斷控制器、定時器、2 個鍵盤控制器、8 個串口(UART)以及24 個通用輸入輸出(GPIO)，如圖1 中虛線框內(nèi)所示。

　　80188 CPU：內(nèi)含80186/80188 指令級兼容的16 位RISC CPU，速度從10MHz 到50MHz，可運行高效代碼和普遍使用的X86 軟件，同時具有與PC 機640KB 內(nèi)存同樣大小的內(nèi)存，從理論上講可運行DOS 操作系統(tǒng)。

　　VGA 控制器：與標(biāo)準(zhǔn)VGA 兼容，可實現(xiàn)320X240 到1024X768 16 色CRT 顯示和各種分辨率的單色彩色LCD。

　　漢字字符發(fā)生器：16 色16/24 點陣漢字字符顯示與16 色圖形疊加，漢字顯示速度最高可提高36 倍，同時，CPU 無須管理龐大的漢字字庫，節(jié)省了系統(tǒng)資源，這樣在最小12KB 程序容量下就可實現(xiàn)漢字信息終端。中文字符集支持GB-2312-80(7,000 漢字)及GBK2.0(GB18030-2000)(29,000 漢字)，可同時支持16 個西文字符集。

　　中斷控制器模塊：含一個與8259 兼容的8 級中斷控制器，通過4 個8 位寄存器可將中斷控制器的8 個中斷請求輸入靈活安排，使得任何一個設(shè)備的中斷請求均可連接到中斷控制器的任意一個中斷請求輸入，節(jié)省了中斷資源。

　　雙定時器模塊：含兩個16 位與8254 兼容的定時器。

　　通用I/O 口模塊：17 根打印機信號線與7 根串口線組成了3 個8 位的通用輸入輸出口。打印機接口模塊：打印機接口與標(biāo)準(zhǔn)PC 機兼容，使用17 根輸入或輸出線。

　　鍵盤控制器模塊：含兩個硬件AT 鍵盤控制器，一個用于PS/2 鍵盤，一個用于PS/2 鼠標(biāo)。

　　該芯片可在外接一片512KB ROM 和一片256X16 DRAM 的情況下實現(xiàn)IBM PC/XT 功能，同時豐富的外設(shè)，如串口和通用輸入輸出，可以很方便的實現(xiàn)嵌入式設(shè)備的設(shè)計。該芯片已廣泛用于銀行漢字終端、語言教室終端、可視對講信息發(fā)布等領(lǐng)域。

方案說明

　　本文提出的方案采用簡明、優(yōu)美的圖形中文操作界面，能方便的實現(xiàn)人機交流，易學(xué)易用。可在單一顯示屏上實現(xiàn)可視對講、防盜報警、信息發(fā)布、家庭控制等功能。可提供多種信息查詢，如：報警信息、開門記錄、三表現(xiàn)狀等，以利于用戶對戶內(nèi)各種情況了如指掌。該方案的設(shè)計框圖如圖1 所示。在此設(shè)計方案中，KT8808 的8 位漢字字庫總線外接512KB ROM，其中低256KB 為字庫，高256KB 為程序，電源接上后，CPU 程序執(zhí)行；16 位顯存總線外接1 片256X16 的DRAM， 存放程序執(zhí)行的數(shù)據(jù)、文字顯示字符碼數(shù)據(jù)、圖形數(shù)據(jù)等；這三個芯片(KT8808、ROM、DRAM)組成了智能終端的核心部分，其VGA 數(shù)字輸出經(jīng)過視頻合成電路產(chǎn)生視頻信號通過視頻選擇開關(guān)接至CRT 模組，或者VGA 數(shù)字輸出可直接接至LCD 彩色模塊。在CRT 或LCD 屏幕上可顯示外接的視頻信號，也可顯示本機的功能菜單和家庭信息。由8 根GPIO 線組成的4X4 掃描鍵盤可實現(xiàn)0-9 、*、#、呼叫、通話、開鎖、監(jiān)視等16 個功能鍵，與屏幕顯示結(jié)合可實現(xiàn)可視化多級密碼、多防區(qū)、本機地址、音樂門鈴樂曲選擇和音量控制等設(shè)置。串口1 通過485 或電流環(huán)總線方式接至門口機，通過握手流程，將視頻信號和音頻信號進行適當(dāng)?shù)厍袚Q，實現(xiàn)可視對講功能。在外接探頭如玻璃破碎、紅外探測等有信號時，根據(jù)布防情況由串口2 通過485 或電流環(huán)總線方式接至管理中心，實現(xiàn)安防報警。同時管理中心可在該總線上發(fā)布信息，實現(xiàn)小區(qū)信息發(fā)布功能。用戶可通過屏幕和鍵盤對家用電器的使用進行設(shè)置和智能控制，也可通過接至串口5 的電話撥號器在遠程電話控制。對于簡單的電器，通過簡單的開關(guān)信號控制，對于復(fù)雜的電器，由串口6 通過485 或電流環(huán)總線方式接至各個需要控制的電器。為了保證系統(tǒng)能在復(fù)雜的家居環(huán)境可靠工作，外接有看門狗電路。因KT8808 的封裝是QFP208，管腳比較多，在本方案使用時鐘是18.432MHZ，使用雙層PCB 板就可以工作得很好，在電源和地的布線上，注意不要將電源形成環(huán)路，數(shù)字地部分盡量鋪上銅皮。