C8051F064單片機(jī)在遠(yuǎn)端測(cè)控裝置中的應(yīng)用

串口

　　C8051F064內(nèi)部帶有兩個(gè)UART，其中串口0經(jīng)光電隔離轉(zhuǎn)換為RS-485信號(hào),用于跟現(xiàn)場(chǎng)的其他設(shè)備連接，串口1再加上6個(gè)GPIO口經(jīng)電平轉(zhuǎn)換后成為全功能標(biāo)準(zhǔn)的RS-232接口,用于與Modem、電臺(tái)、CDMA等連接。用C8051F064的SPI口經(jīng)MAX3100擴(kuò)展成UART，通過(guò)外部的可選配件，轉(zhuǎn)變成RS-232或RS-485信號(hào)。

　　模擬量

　　C8051F064的模擬量輸入最高不超過(guò)3.6V，所以接入信號(hào)時(shí)要注意其范圍，針對(duì)此系統(tǒng)，由于現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)大部分是4mA~20mA電流,因此用100Ω的精密電阻，配上2.5V的精密電壓源，可以將模擬量的精度調(diào)整到1‰。另外，啟動(dòng)內(nèi)部ADC0的窗口檢測(cè)功能，可以方便地實(shí)現(xiàn)模擬量的上下限越限報(bào)警功能。

　　數(shù)字量

　　大部分?jǐn)?shù)字量直接掛在總線(xiàn)上，另外，有兩路開(kāi)關(guān)量輸入直接接到單片機(jī)引腳，并在內(nèi)部分配這兩個(gè)引腳為定時(shí)/計(jì)數(shù)器的輸入，這兩路就可以兼做脈沖量了。

　　單片機(jī)資源分配

　　C8051F064的端口功能分配使用交叉開(kāi)關(guān)的方式，而且還帶有優(yōu)先級(jí)，這種方式很靈活，但是要求設(shè)計(jì)師在電路設(shè)計(jì)時(shí)就要將內(nèi)部的功能分配就緒，也就是說(shuō)電路板加工完成后就不可以隨意修改交叉開(kāi)關(guān)了。

　　復(fù)位

　　C8051F064除了實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)的RESET信號(hào)復(fù)位外，還有上電、掉電、外部信號(hào)、軟件命令、比較器0、時(shí)鐘丟失檢測(cè)及開(kāi)門(mén)狗等復(fù)位功能，共7種復(fù)位方式。單片機(jī)復(fù)位后可以通過(guò)查詢(xún)寄存器得知是何原因引起的復(fù)位，這對(duì)數(shù)據(jù)的處理和故障分析都是很有用的。本系統(tǒng)使用的是上電、軟件命令、時(shí)鐘丟失和看門(mén)狗，增加軟件命令復(fù)位的原因是：由于這些設(shè)備的安裝地點(diǎn)都是比較偏遠(yuǎn)的，當(dāng)中心站察覺(jué)此設(shè)備異常時(shí)，可以將其重新啟動(dòng)，以解決一些異常問(wèn)題。

　　三 一些技術(shù)問(wèn)題

　　數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)

　　在這個(gè)系統(tǒng)中有多個(gè)可以存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器，如256字節(jié)的內(nèi)部RAM、4KB的內(nèi)部擴(kuò)展RAM、32KB的外擴(kuò)RAM、128字節(jié)的Flash、實(shí)時(shí)時(shí)鐘內(nèi)114字節(jié)的電池保持RAM和外擴(kuò)8KB的E2PROM，這么多的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)，一定要仔細(xì)分配其用途，以便充分發(fā)揮功能和速度。本系統(tǒng)作如下分配：256字節(jié)的內(nèi)部RAM讀寫(xiě)速度最快，而且它是單片機(jī)內(nèi)核所占用的，所以要減少使用，它用在對(duì)速度要求較高且頻繁使用的地方，如中斷內(nèi)的變量等;4KB內(nèi)部擴(kuò)展RAM和32KB外擴(kuò)RAM的地位是等同的，一般用作程序的中間變量;128字節(jié)的Flash是整片修改的，所以修改之前要把所有數(shù)據(jù)讀到緩沖區(qū)，將要修改的字節(jié)改掉，再把整片擦除，然后把數(shù)據(jù)寫(xiě)入。雖然寫(xiě)比較麻煩，但是讀取很方便，所以用它存放一些不經(jīng)常改動(dòng)而且需要掉電保持的數(shù)據(jù)，如模擬量的修正值等;實(shí)時(shí)時(shí)鐘內(nèi)114字節(jié)的RAM讀寫(xiě)速度較快，而且訪(fǎng)問(wèn)方便，所以用它存放需要掉電保持的中間變量，這樣可以隨意讀寫(xiě);8KB的E2PROM受總線(xiàn)邏輯的限制，讀寫(xiě)較慢，但數(shù)據(jù)區(qū)較大，用來(lái)存放功能的設(shè)定值，在程序初始化的時(shí)候把它讀出并放到中間變量區(qū)，以后不對(duì)其操作，修改內(nèi)部數(shù)據(jù)操作不宜在中斷中進(jìn)行，防止延長(zhǎng)中斷時(shí)間。

　　看門(mén)狗

　　本文采用的是22.1184MHz晶振，那么看門(mén)狗監(jiān)控時(shí)間最長(zhǎng)只有47.4ms,這對(duì)實(shí)時(shí)性要求不高。本文采用中斷喂狗的方式。一般來(lái)說(shuō)單純的中斷喂狗是不可以的，因?yàn)槌绦蛑衅鹱饔玫氖侵餮h(huán)，而當(dāng)主循環(huán)進(jìn)入非正常狀態(tài)時(shí)，中斷往往還在進(jìn)行，所以用中斷喂狗還需主循環(huán)配合。這里采用的是5ms中斷喂狗，在中斷中用變量a累加，當(dāng)a累加到100時(shí)，就不再喂狗;而主循環(huán)內(nèi)不斷將a清0，這樣就可以把看門(mén)狗的時(shí)間延長(zhǎng)到500ms。

　　模擬量濾波

　　C8051F064的ADC是逐次逼近型的，雖然速度快至1MSPS，但數(shù)據(jù)的抖動(dòng)特別大，所以在混合系統(tǒng)中應(yīng)用時(shí)，外圍一定要加濾波電路，如果在硬件設(shè)計(jì)中沒(méi)有考慮也沒(méi)關(guān)系，可以充分利用它的速度，在內(nèi)部采用軟件濾波的方式。本系統(tǒng)對(duì)模擬量的采集速度要求不高，只求穩(wěn)定和準(zhǔn)確，在內(nèi)部采用了20個(gè)點(diǎn)的中位值平均濾波，然后再用20次平均值算法，這樣，就算外圍沒(méi)有任何濾波措施，也能得到很好的效果。