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2023年01月11日

基于32位微控制器MC68HC376的开发设计和应用

基于32位微控制器MC68HC376的开发设计和应用 2011年12月09日 来源: 1 MC68HC376的基本特性 MC68HC376具有速度快、并行处理能力强、可靠性高、功耗低、功能强大等优点。与目前常用的8位、16位微控制器相比,其片内资源极其丰富,适用于各种控制场合;内部集成度高,硬件可靠性和稳定性强,外部扩展工作少,开发周期短。 1.1 主要功能模块 MC68HC376为160脚的封装结构。其主要功能模块包括32位CPU;系统集成模块(SIM);4KB备用RAM;8KB片内ROM;10位队列式的摸数转换 器(QADC),具有强大的数模转换控制功能;队列式串行通信模块(QSM),可以方便地实现同步、异步通信功能;可构造时钟模块(CTM4),具有多种强大的定时、记数和脉冲调制功能;时间处理单元(TPU),可对各种事件进行快速的智能处理;3.5KB静态TPURAM;CAN控制模块(TOUCAN), 能方便地实现工业自动化等场合的局域网络控制。 1.2 基本性能 (1)24位地址总线16位数据总线,支持32位数据操作; (2)2个8位双功能I/O,1个7位双功能I/O,16~44个模拟量输入通道; (3)具有系统保护逻辑,同时可进行时钟监视和总线监视; (4)速度快,在4.194MHz晶振下,系统时钟可达20.97MHz; (5)功耗低,具备低功率休眠功能; (6)支持高级语言和背景调试。 2 基于MC68HC376的系统设计 2.1 片外Flash和RAM的扩展 MC68HC376有24位地址线和12位可编程的片选线。每根片选线可选通2KB~1MB的地址区,因此MC68HC376具有很强的扩展能力。注意: CS[6~10]与ADDR[19~23]复用。如何合理地安排这些地址线和片选线是系统优劣的关键。 本系统扩展了2片128KB的片外Flash 29C010A,2片128KB的片外RAM HM628128,扩展电路图略(详见《电子技术应用》2002.10)。 值得注意的是:Flash和RAM均由A[1~17]寻址,实际上是一种字寻址方式,最低位A0不用。2片Flash和2片RAM的数据口分别接至 MC68HC376的D[8~15]和D[0~7],对应字的高低字节。在程序中应注意存放高字节的芯片对应字的低字节地址。 2.2 系统功能选择电路设计 与MCS-51和MCS-196系列单片机不同的是,MC68HC376复位时数据线的状态决定控制器某些相关的功能和操作模式。因此,根据实际系统的功能需要来选择对应的复位状态,是系统设计的一个重要环节。 所有数据线都有内部弱上拉电阻,复位时默认状态为高,对应系统相应的默认功能;当需要利用其非默认功能时,需要强制电路使相应数据线在复位时电位为低。相应的模式选择电路图略(详见《电子技术应用》2002.10)。 为了避免复位时MCU与外部读写器件冲突,引入DS和R/W作为门控信号。这里,将SIM模块构造成两个通用的并行I/O 口,将DB8和DB9在复位时强制为低;而片选脚分别作为片选或者输出口,所以DB[0~7]保持默认状态;因系统采用晶振作为外部参考频率源,所以MODCLK脚也应保持默认状态。 2.3 时钟部分的设计 2.3.1 系统时钟的获得 本系统采用晶振作为外部参考频率源,电路和普通电路一样。但要注意确保 MODCLK脚在复位时为高,否则系统会出错。 本系统采用Motorola公司推荐的4.194MHz晶振频率,同时通过写时钟合成控制寄存器SYNCR中的相关位来获得一定的系统时钟。系统时钟频率SYNCR与的W位、X位和Y[0~5]区的值有关:Fsys=Fref x [4(Y+1) x 2(2w+x)]/128。 当写入W=1,X=0,Y=100111时,Fsys=5Fref=20.97MHz。(注意:不要超过MC68HC376系统频率的最大允许值20.97MHz)。 2.3.2 外部滤波电路 由于采用外部参考频率源,所以需要在XFC脚上接入滤波电路。应尽可能降低XFC脚的泄露电流,以提高时钟的稳定性和内部锁相环的性 能。滤波电路图略(详见《电子技术应用》2002.10)。 2.4 输入输出通道 系统输入输出通道包括模拟量输入、开关量输入、键盘输入、液晶显示、控制量逻辑输出等部分。为了减小干扰,开关量输入采取光电隔离方式。运用MC68HC376的CTM4模块测量频率,由QADC模块实现队列式的模数转换功能。 2.4.1 应用CTM4进行频率测量 Motorola公司的CTM4模块包括总线接口单元BIUSM、计数器分频子模块CPSM、1个16位自由计数器FCSM、2个16位可自动重装载计数器MCSM、 4个动作单元DASM、4个脉宽调节子模块PWMSM。 GPSM通过对系统时钟分频向CTM4各个模块提供6种不同的记数时钟PCLK1~PCLK6。在运行CTM4各个单元之前,应先设置并启动CPSM。注意,CPSM的构造值关系到实际测频和测周结果的计算。 <

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