MC68300系列微控制器的特点和应用

2007-03-09 19:03:27来源: 互联网
随着各相关技术的发展和市场需求的拉动,微控制器出现了强劲的发展势头和广泛应用。据悉,1999年微控制器的市场将比1998年增长21%,2000年的增长率可能达到21.6%。Motorola是世界上最大的微控制器生产厂商,其产品具有种类全、可选择余地大、新产品多等特点,市场占有率达27%以上。MC68300系列是第一个推出的高性能微控制器,现已达几十个品种,近期又有了新的发展,适合于更广泛的应用范围。 MC68300系列微控制器的特点 MC68300系列微控制器采用模块化设计,可以根据用户的要求,选择不同的模块,以适应不同的应用场合。现在广泛使用的已有十余种产品,一般其组成如图1所示。 它们具有以下共同的特点或模块: ⑴ 中央处理单元(CPU):采用在MC68020基础上形成的32位CPU,称作CPU32。它与MC68020的指令系统基本相同,并且还增加了多条适合于微控制器应用的指令,这样,在开发过程中就可以充分利用已有的成果。最高工作频率已达25MHz。 ⑵ 由于采用了全静态设计、高速互补金属氧化物半导体(HCMOS)工艺制造,所以MC68300系列微控制器都具有较低的功耗。工作频率可以从131kHz到25.17MHz变化。当使用低功耗停机指令完全停止系统时钟时,仍可保存所有寄存器的内容不变。 ⑶时钟频率较其它微控制器低很多。它采用32.768kHz的石英晶体,由片内的锁相环(PLL)电路产生所需的时钟频率,这就使得高频噪声低,抗干扰能力强,容易满足电磁兼容性(EMC)的要求。 ⑷ MC68300系列微控制器均有系统集成模块(SIM)。该模块由外部总线接口(EBI)、片选控制、系统保护子模块、测试子模块和系统时钟组成。 外部总线基于MC68020总线,提供24根地址线、16根数据线及用于数据传送和中断请求等功能的控制信号线。数据总线允许8位或16位访问方式,并允许动态改变总线宽度。 片选控制具有12根独立的可程控的片选信号输出,用于系统扩展、增加外部设备和外部芯片。 ⑸ 一般均有队列串行模块(QSM)。该模块为MC68300系列微控制器提供两个独立的串行通信接口,它们分别是队列串行外围接口QSPI和串行通信接口SCI。 除具有上述共同特点或模块外,MC68300系列微控制器的主要产品还分别有如下特点或模块: ⑴ MC68331 除包括CPU32、SIM和QSM模块外,还含有通用定时(GPT)单元。GPT可以实现输入捕捉(IC)、输出比较(OC)、脉冲宽度累加(PAI)、脉冲宽度调制(PWM)、辅助定时器时钟输入(PCLK)等功能。 近期Motorola还公布了MC68331的低电压(工作电压2.7V-3.6V)芯片MC68CK331。它的工作频率仍可达16MHz,但功耗已大大降低,特别适合于由电池供电的便携式产品。 ⑵ MC68332 MC68332除包括MC68300系列共有的模块外,还包括2KB RAM、半智能化的定时处理单元(TPU)。 TPU是MC68332最具特色的模块之一。它有自己的执行单元、3级优先级控制器、数据RAM、双定时基准和微程序ROM等。它可独立于CPU之外,执行各种定时、脉冲生成、电机(特别是步进电机)控制、频率测量等与时间有关的操作,可大大减轻CPU的负担。 Motorola最近已可提供MC68332的低电压(工作电压3.0V-3.6V)版本产品MC68LK332,在实现低功耗的同时,其工作频率仍可达16MHz,适合便携式产品。 ⑶ MC68336 除具有MC68332的所有模块和功能外,还有5.5k BRAM、可重构定时器模块4(CTM4)、16通道的10位队列化模/数转换器(QADC)。 MC68336共有7.5kB RAM,分为4kB和3.5kB两个部分,均具有MC68332的2kB RAM的全部特性。 ⑷ MC68376 除具有MC68336全部功能外,还包括8k BROM模块、CAN2.0B控制器模块(TouCAN)两个部分。 ⑸ MC68CK338 MC68CK338与MC68331相比,主要区别为:把MC68331中的GPT改为可重构定时模块6(CTM6);中央处理单元CPU32和系统集成模块SIM均为低功耗模块,工作电压为2.7V-3.6V,工作频率上限为14.4MHz,所以较适合于用电池供电的便携式产品。 ⑹ MC68F333 MC68F333与上述产品相比,主要区别为:增加了64k E2PROM。 ⑺ MC68334 MC68334与前述的微控制器相比,其主要差别是:把2kB RAM改为1kB RAM;去掉了串行外围接口(QSM)模块;但输入输出引脚增加到47。 ⑻ MC68360 MC68360适合于通信类产品应用。与其它产品相比,它有较大变化:使用增强型CPU32,即CPU32+;带4个高速同步HDLC接口,2个异步串行口,14路DMA,32条地址线;4个定时器,8个片选端。 除上述产品外,还有MC68340、MC68349、MC68328、MC68356等产品,在此不再一一列举。 MC68300系列微控制器的开发 MC68300系列微控制器普遍采用了流水线结构、24位地址线和16位数据线,寻址能力可达16M~32M。有些片内的各种存储器可做到68kB以上。所以,程序复杂程度和开发难度都有较大的增加。为此,开发工具和开发手段都必须相应变化。 用于开发MC68300系列微控制器的开发工具主要有如下几种: ⑴ CDS32高性能仿真系统 CDS32包括仿真器和总线状态分析器,可对MC68300系列微控制器的性能进行实时仿真。在PC机上开发的目标码能装入到CDS32上运行。它有1M字节以上的仿真存储器,8k%26;#215;64位分析器缓冲器具有跟踪实时事件的能力。CDS32还具有断点操作灵活、硬件调试简单等特点,仿真速度高达33MHz。CDS32有一个仿真头,用该仿真头取代目标系统上的MCU。 ⑵ MMDS1632 它是一种较高级的仿真器,提供了高速、实时的软件和硬件仿真,可以完全替代MCU。 ⑶ M68MEVB1632 该系统的硬件由底板M68MPFB1632和名片卡计算机M68MPB33X组成,软件包括ICD32、IASM32、PROG32等部分。ICD32是在线调试程序,界面友好,可同时显示6个窗口,系统运行情况一目了然。支持多种运行方式和丰富的调试命令,并可进行反汇编,对调试程序很方便。IASM32是针对CPU32的交叉汇编程序,具有丰富的汇编命令、宏指令和控制运算,支持多窗口程序编辑和多层子程序嵌套,可以进行模块化程序设计。PROG32是对MCU片内的E2PROM进行编程,利用程序也可对片外的EPROM进行编程。 在实际开发时,首先在开发器上进行程序编写和调试,然后利用事先在目标板上设置的BDM(10Pin)插座和开发器所带的扁平电缆,把目标系统和PC机连接起来就可以用ICD32对系统进行调试。我们在用MC68332研制经济型数控系统时就采用了这种方法和工具,完成了项目的开发。 基于MC68332的经济型机床数控系统 以MC68332为主组成的经济型数控系统如图2所示。 在这个系统中,64K RAM采用非易失RAM,128K ROM选用EPROM,它们与MC68332的SIM模块相连,各种接口控制信号均由SIM产生。ROM中存放各种系统程序,RAM中存放系统参数和用户编写的加工程序。 I/O口是该系统的离散输入输出口,它由MC68B21实现。键盘由8279键盘专用控制电路控制,它由48个薄膜键组成。LCD采用256%26;#215;128点阵的图形液晶显示器,其控制器为SED1330。MC68B21、8279和LCD均连接到SIM模块,所需片选信号和其它接口信号由SIM产生。 驱动电路连接到TPU模块,由TPU模块根据CPU32写入的数据对步进电机的旋转速度、转动方向进行控制。TPU可以同时控制4台4相步进电机,提供的信号最高频率为22.5kHz,而且加减速度、旋转方向和速度都可以编程控制,应用十分方便。 通信接口由QSM模块实现。电平转换分别由MAX3232和MAX487完成,前者是TTL/232电平转换电路,后者是TTL/485电平转换电路,这样就使系统具有RS-232C和RS-485通信能力,可以方便的与上位计算机或其它设备通信,提高了系统的性能。 复位电路由IMP811等组成,可以接受面板上的手动复位信号。由于MC68332的RESET信号是双向信号,所以IMP811的输出经过74HC03隔离。IMP811可以提供可靠的上电和手动复位信号,因此可以提高系统的可靠性。 结束语 MC68300系列微控制器采用全静态设计、模块化结构、HCMOS工艺制造,因此,具有结构清晰、功耗低、功能强、抗干扰性能好、可靠性高、开发简单、容易满足电磁兼容性、数据处理能力强、价格较低等优点,值得推广应用。 由于MC68300系列微控制器具有许多优点,所以应用范围十分广泛。例如,使用较普遍的惠普激光打印机中就采用了这类微控制器;在汽车及其发动机控制、数控系统和智能测硫仪中采用了MC68332;在机器人中,可以采用MC68376或MC68332,利用其CAN或QSM模块实现多MCU控制,提高控制系统并行处理能力、控制性能和可靠性;在通信领域,广泛采用了MC68356、MC68360等。
编辑: 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/designarticles/mcu/200703/12393.html
本网站转载的所有的文章、图片、音频视频文件等资料的版权归版权所有人所有,本站采用的非本站原创文章及图片等内容无法一一联系确认版权者。如果本网所选内容的文章作者及编辑认为其作品不宜公开自由传播,或不应无偿使用,请及时通过电子邮件或电话通知我们,以迅速采取适当措施,避免给双方造成不必要的经济损失。
论坛活动 E手掌握
微信扫一扫加关注
论坛活动 E手掌握
芯片资讯 锐利解读
微信扫一扫加关注
芯片资讯 锐利解读
推荐阅读
全部

小广播

About Us 关于我们 客户服务 联系方式 器件索引 网站地图 最新更新 手机版

站点相关: 安防电子 医疗电子 工业控制

北京市海淀区知春路23号集成电路设计园量子银座1305 电话:(010)82350740 邮编:100191

电子工程世界版权所有 京ICP证060456号 京ICP备10001474号 电信业务审批[2006]字第258号函 京公海网安备110108001534 Copyright © 2005-2016 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved