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隨著各相關技術的發展和市場需求的拉動，微控制器出現了強勁的發展勢頭和廣泛應用。據悉，1999年微控制器的市場將比1998年增長21%，2000年的增長率可能達到21.6%。Motorola是世界上最大的微控制器生產廠商，其產品具有種類全、可選擇余地大、新產品多等特點，市場占有率達27%以上。MC68300系列是第一個推出的高性能微控制器，現已達幾十個品種，近期又有了新的發展，適合于更廣泛的應用范圍。 MC68300系列微控制器的特點 MC68300系列微控制器采用模塊化設計，可以根據用戶的要求，選擇不同的模塊，以適應不同的應用場合。現在廣泛使用的已有十余種產品，一般其組成如圖1所示。 它們具有以下共同的特點或模塊： ⑴ 中央處理單元（CPU）：采用在MC68020基礎上形成的32位CPU，稱作CPU32。它與MC68020的指令系統基本相同，并且還增加了多條適合于微控制器應用的指令，這樣，在開發過程中就可以充分利用已有的成果。最高工作頻率已達25MHz。 ⑵ 由于采用了全靜態設計、高速互補金屬氧化物半導體（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。當使用低功耗停機指令完全停止系統時鐘時，仍可保存所有寄存器的內容不變。 ⑶時鐘頻率較其它微控制器低很多。它采用32.768kHz的石英晶體，由片內的鎖相環（PLL）電路產生所需的時鐘頻率，這就使得高頻噪聲低，抗干擾能力強，容易滿足電磁兼容性（EMC）的要求。 ⑷ MC68300系列微控制器均有系統集成模塊（SIM）。該模塊由外部總線接口（EBI）、片選控制、系統保護子模塊、測試子模塊和系統時鐘組成。 外部總線基于MC68020總線，提供24根地址線、16根數據線及用于數據傳送和中斷請求等功能的控制信號線。數據總線允許8位或16位訪問方式，并允許動態改變總線寬度。 片選控制具有12根獨立的可程控的片選信號輸出，用于系統擴展、增加外部設備和外部芯片。 ⑸ 一般均有隊列串行模塊（QSM）。該模塊為MC68300系列微控制器提供兩個獨立的串行通信接口，它們分別是隊列串行外圍接口QSPI和串行通信接口SCI。 除具有上述共同特點或模塊外，MC68300系列微控制器的主要產品還分別有如下特點或模塊： ⑴ MC68331 除包括CPU32、SIM和QSM模塊外，還含有通用定時（GPT）單元。GPT可以實現輸入捕捉（IC）、輸出比較（OC）、脈沖寬度累加（PAI）、脈沖寬度調制（PWM）、輔助定時器時鐘輸入（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16MHz，但功耗已大大降低，特別適合于由電池供電的便攜式產品。 ⑵ MC68332 MC68332除包括MC68300系列共有的模塊外，還包括2KB RAM、半智能化的定時處理單元（TPU）。 TPU是MC68332最具特色的模塊之一。它有自己的執行單元、3級優先級控制器、數據RAM、雙定時基準和微程序ROM等。它可獨立于CPU之外，執行各種定時、脈沖生成、電機（特別是步進電機）控制、頻率測量等與時間有關的操作，可大大減輕CPU的負擔。 Motorola最近已可提供MC68332的低電壓（工作電壓3.0V-3.6V）版本產品MC68LK332，在實現低功耗的同時，其工作頻率仍可達16MHz，適合便攜式產品。 ⑶ MC68336 除具有MC68332的所有模塊和功能外，還有5.5k BRAM、可重構定時器模塊4（CTM4）、16通道的10位隊列化模/數轉換器（QADC）。 MC68336共有7.5kB RAM，分為4kB和3.5kB兩個部分，均具有MC68332的2kB RAM的全部特性。 ⑷ MC68376 除具有MC68336全部功能外，還包括8k BROM模塊、CAN2.0B控制器模塊（TouCAN）兩個部分。 ⑸ MC68CK338 MC68CK338與MC68331相比，主要區別為：把MC68331中的GPT改為可重構定時模塊6（CTM6）；中央處理單元CPU32和系統集成模塊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品。 ⑹ MC68F333 MC68F333與上述產品相比，主要區別為：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。 ⑻ MC68360 MC68360適合于通信類產品應用。與其它產品相比，它有較大變化：使用增強型CPU32，即CPU32+；帶4個高速同步HDLC接口，2個異步串行口，14路DMA，32條地址線；4個定時器，8個片選端。 除上述產品外，還有MC68340、MC68349、MC68328、MC68356等產品，在此不再一一列舉。 MC68300系列微控制器的開發 MC68300系列微控制器普遍采用了流水線結構、24位地址線和16位數據線，尋址能力可達16M～32M。有些片內的各種存儲器可做到68kB以上。所以，程序復雜程度和開發難度都有較大的增加。為此，開發工具和開發手段都必須相應變化。 用于開發MC68300系列微控制器的開發工具主要有如下幾種： ⑴ CDS32高性能仿真系統 CDS32包括仿真器和總線狀態分析器，可對MC68300系列微控制器的性能進行實時仿真。在PC機上開發的目標碼能裝入到CDS32上運行。它有1M字節以上的仿真存儲器，8k%26;#215;64位分析器緩沖器具有跟蹤實時事件的能力。CDS32還具有斷點操作靈活、硬件調試簡單等特點，仿真速度高達33MHz。CDS32有一個仿真頭，用該仿真頭取代目標系統上的MCU。 ⑵ MMDS1632 它是一種較高級的仿真器，提供了高速、實時的軟件和硬件仿真，可以完全替代MCU。 ⑶ M68MEVB1632 該系統的硬件由底板M68MPFB1632和名片卡計算機M68MPB33X組成，軟件包括ICD32、IASM32、PROG32等部分。ICD32是在線調試程序，界面友好，可同時顯示6個窗口，系統運行情況一目了然。支持多種運行方式和豐富的調試命令，并可進行反匯編，對調試程序很方便。IASM32是針對CPU32的交叉匯編程序，具有豐富的匯編命令、宏指令和控制運算，支持多窗口程序編輯和多層子程序嵌套，可以進行模塊化程序設計。PROG32是對MCU片內的E2PROM進行編程，利用程序也可對片外的EPROM進行編程。 在實際開發時，首先在開發器上進行程序編寫和調試，然后利用事先在目標板上設置的BDM（10Pin）插座和開發器所帶的扁平電纜，把目標系統和PC機連接起來就可以用ICD32對系統進行調試。我們在用MC68332研制經濟型數控系統時就采用了這種方法和工具，完成了項目的開發。 基于MC68332的經濟型機床數控系統 以MC68332為主組成的經濟型數控系統如圖2所示。 在這個系統中，64K RAM采用非易失RAM，128K ROM選用EPROM，它們與MC68332的SIM模塊相連，各種接口控制信號均由SIM產生。ROM中存放各種系統程序，RAM中存放系統參數和用戶編寫的加工程序。 I/O口是該系統的離散輸入輸出口，它由MC68B21實現。鍵盤由8279鍵盤專用控制電路控制，它由48個薄膜鍵組成。LCD采用256%26;#215;128點陣的圖形液晶顯示器，其控制器為SED1330。MC68B21、8279和LCD均連接到SIM模塊，所需片選信號和其它接口信號由SIM產生。 驅動電路連接到TPU模塊，由TPU模塊根據CPU32寫入的數據對步進電機的旋轉速度、轉動方向進行控制。TPU可以同時控制4臺4相步進電機，提供的信號最高頻率為22.5kHz，而且加減速度、旋轉方向和速度都可以編程控制，應用十分方便。 通信接口由QSM模塊實現。電平轉換分別由MAX3232和MAX487完成，前者是TTL/232電平轉換電路，后者是TTL/485電平轉換電路，這樣就使系統具有RS－232C和RS－485通信能力，可以方便的與上位計算機或其它設備通信，提高了系統的性能。 復位電路由IMP811等組成，可以接受面板上的手動復位信號。由于MC68332的RESET信號是雙向信號，所以IMP811的輸出經過74HC03隔離。IMP811可以提供可靠的上電和手動復位信號，因此可以提高系統的可靠性。 結束語 MC68300系列微控制器采用全靜態設計、模塊化結構、HCMOS工藝制造，因此，具有結構清晰、功耗低、功能強、抗干擾性能好、可靠性高、開發簡單、容易滿足電磁兼容性、數據處理能力強、價格較低等優點，值得推廣應用。 由于MC68300系列微控制器具有許多優點，所以應用范圍十分廣泛。例如，使用較普遍的惠普激光打印機中就采用了這類微控制器；在汽車及其發動機控制、數控系統和智能測硫儀中采用了MC68332；在機器人中，可以采用MC68376或MC68332，利用其CAN或QSM模塊實現多MCU控制,提高控制系統并行處理能力、控制性能和可靠性；在通信領域，廣泛采用了MC68356、MC68360等。 |
