基于TMS320VC5409和Cygnal單片機(jī)構(gòu)成的移動(dòng)數(shù)據(jù)處理傳輸系統(tǒng)
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C8051F020使用采用了流水線式結(jié)構(gòu)，與標(biāo)準(zhǔn)的8051相比它的指令執(zhí)行速度有極大的提高。在標(biāo)準(zhǔn)的8051中，除了MUL和DIV所有的指令都需要12或24個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘周期，最大的時(shí)鐘頻率12-24MHZ。相比較而言，C8051F020內(nèi)核70%的指令執(zhí)行時(shí)間為1或2個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘周期，只有4條指令的執(zhí)行 時(shí)間超過(guò)4個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘周期。C8051F020的MCU 在CIP-51內(nèi)核的內(nèi)部和外部有幾項(xiàng)關(guān)鍵性的改進(jìn)，提高 了整體性能，更易于在實(shí)際應(yīng)用中使用。擴(kuò)展的中斷系統(tǒng)為CIP-51提供22個(gè)中斷源，而標(biāo)準(zhǔn)的8051只有7個(gè)中斷源。C8051F020允許大量的模擬和數(shù)字外設(shè)中斷微控制器。由中斷驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)需要較少的CPU干預(yù)，從而極大地提高系統(tǒng)的執(zhí)行速度。特別是在多任務(wù)實(shí)時(shí)系統(tǒng)中，這些增加的中斷源非常有用。MCU內(nèi)部有一個(gè)能獨(dú)立工作的時(shí)鐘發(fā)生器。另外，MCU可以關(guān)閉單個(gè)或全部外設(shè)以節(jié)省功耗。由于C8051F020單片機(jī)自身帶有64K+128B的FLASH 程序存儲(chǔ)器，故不需再擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器。
C8051F020的MCU具有4KB的RAM可映射在片內(nèi)，也可映射在64KB外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址空間，還可同時(shí)映射到片內(nèi)和片外三種方式。對(duì)于后兩種存儲(chǔ)器工作模式需通過(guò)外部存儲(chǔ)器接口使用MOVX和DPTR或MOVX和R0（R1）指令訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和存儲(chǔ)器映像的I/O設(shè)備。但是對(duì)于高8位地址必須由外部存儲(chǔ)器接口寄存器（EMI0CN）提供。而EMIF控制寄存器可將外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器接口映射到低端口（P0-P3）或高端口（P4-P7），以及配置為復(fù)用模式或非復(fù)用模式等。
外部存儲(chǔ)器接口（EMI）映射為低端口（P0～3）即PRTSEL位（EMIOCH.5）置為0，此時(shí)如果EMIFLE位（XBR2.5）被設(shè)置為邏輯1，那么數(shù)字交*開(kāi)關(guān)將不分配外部設(shè)備給P0.7(/WR)，P0.6(/RD)，P0.5（ALE）（如果EMI設(shè)置為復(fù)用模式）；如果EMIFLE位設(shè)為0，那么P0.7、P0.6、P0.5的功能將由交*開(kāi)關(guān)或端口鎖存器來(lái)決定。外部存儲(chǔ)器接口只在執(zhí)行片外MOVX指令期間使用相關(guān)的端口引腳，一旦MOVX指令執(zhí)行完畢，端口鎖存器或交*開(kāi)關(guān)又重新恢復(fù)對(duì)端口引腳的控制（端口3、2、1、0）。對(duì)于外部存儲(chǔ)器接口的配置只有擴(kuò)展外部存儲(chǔ)器或具有存儲(chǔ)器映像的I/O部件時(shí)，才配置EMIF。
本數(shù)據(jù)處理傳輸系統(tǒng)使用512k*8bit的SRAM作為外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，使用高端口、復(fù)用模式（即P7端口數(shù)據(jù)D0-D7和地址A0-A7復(fù)用，P6端口輸出地址A8-A15）、片外存儲(chǔ)器方式（不使用片內(nèi)存儲(chǔ)器）。DCM8512是512k*8bit自帶掉電保護(hù)的SRAM，用于存放數(shù)據(jù)和VC5409用戶程序，需19條地址線（A0-A18），而C8051F020外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器只支持64k Byte（A0-A15），故使用P5端口來(lái)擴(kuò)充地址線（A16-A20）。
C8051F020最突出的優(yōu)點(diǎn)之一就是使用交*開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)。交*開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)改進(jìn)了可以控制片內(nèi)數(shù)字資源與外部I/O引腳相連的。通過(guò)設(shè)置交*開(kāi)關(guān)控制寄存器，將片內(nèi)的數(shù)字資源如計(jì)數(shù)器/定時(shí)器、串行總線、硬件中斷、ADC轉(zhuǎn)換啟動(dòng)輸入、比較器輸出以及微控制器內(nèi)部其他數(shù)字資源配置為端口I/O引腳，這就允許用戶根據(jù)自己的特定應(yīng)用將通用I/O端口與所需要數(shù)字資源相結(jié)合。
CPU單元工作原理（見(jiàn)圖5）。C8051F020的工作頻率為11.0592MHz。模擬信號(hào)連接至C8051F020的AIN0.0- AIN0.7腳，進(jìn)行12位A/D轉(zhuǎn)換。由C8051F020中的時(shí)鐘單元產(chǎn)生可以變動(dòng)的抽樣頻率。CPU單元通過(guò)HPI總線將A/D轉(zhuǎn)換后的心電信號(hào)送到DSP單元進(jìn)行運(yùn)算，運(yùn)算的結(jié)果再通過(guò)HPI總線送入CPU單元。HPI總線內(nèi)包括數(shù)據(jù)線D0-D7、地址線A0-A3、DSP片選線DSP-addr、讀寫(xiě)線WR，RD、DSP復(fù)位線及中斷線INT0組成。地址線A0-A3選擇DSP的HPI寄存器；數(shù)據(jù)線D0-D7用于C8051F020和DSP交換數(shù)據(jù)；當(dāng)C8051F020向DSP寫(xiě)數(shù)據(jù)時(shí)，將在DSP內(nèi)部產(chǎn)生中斷，該中斷將DSP從IDLE狀態(tài)中喚醒，中斷服務(wù)程序還將從DSP特定地址的內(nèi)部存儲(chǔ)器中讀CPU寫(xiě)的數(shù)據(jù)；當(dāng)DSP向C8051F020寫(xiě)數(shù)據(jù)時(shí)，DSP置中斷線INT0=0，C8051F020的INT0中斷服務(wù)程序?qū)腄SP的HPI數(shù)據(jù)寄存器讀數(shù)據(jù)。本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/173644.htm
CPU單元通過(guò)RS232接口線TX0和RX0與GSM模塊進(jìn)行硬件連接，用于通過(guò)無(wú)線移動(dòng)網(wǎng)傳送數(shù)據(jù)信息。C8051F020單片機(jī)和GSM引擎之間采用AT指令實(shí)現(xiàn)互相之間的通信，更詳細(xì)的資料可以參考GSM07.05和GSM07.07規(guī)范。例如使用短信方式時(shí)，CPU單元發(fā)出短信的過(guò)程大體如下：用預(yù)先設(shè)置好的短信息中心地址、短信息的接受地址和要發(fā)售的報(bào)警數(shù)據(jù)，形成PDU格式短信；然后發(fā)出指令A(yù)T+CMGF=0r設(shè)置GSM引擎為PDU方式；再發(fā)出指令A(yù)T+CMGS=r ，當(dāng)受到回答信號(hào)后，發(fā)送已形成PDU格式短信。
5 小結(jié)
本文設(shè)計(jì)了一種基于Ti公司低功耗DSP芯片和Cygnal低功耗的混合信號(hào)系統(tǒng)級(jí)單片機(jī)移動(dòng)數(shù)據(jù)處理傳輸系統(tǒng)，它能夠采集、處理和通過(guò)無(wú)線移動(dòng)網(wǎng)傳送和接收數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)主要由DSP、CPU，GSM三個(gè)單元組成，并以CPU單元為核心。Cygnal單片機(jī)可以進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，CPU單元將A/D轉(zhuǎn)換后的模擬信號(hào)通過(guò)HPI總線送入DSP單元進(jìn)行數(shù)據(jù)處理；處理的結(jié)果再通過(guò)HPI總線送入CPU單元。CPU單元通過(guò)串口控制GSM單元通過(guò)無(wú)線移動(dòng)網(wǎng)傳送和接收數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)具有體積小、便于攜帶、功耗低、可使用電池供電的特點(diǎn)，因而主要應(yīng)用于要求移動(dòng)數(shù)據(jù)處理傳輸?shù)男⌒突虮銛y儀器上使用。
評(píng)論