基于TMS320VC5409和Cygnal單片機構成的移動(dòng)數據處理傳輸系統
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C8051F020使用采用了流水線(xiàn)式結構，與標準的8051相比它的指令執行速度有極大的提高。在標準的8051中，除了MUL和DIV所有的指令都需要12或24個(gè)系統時(shí)鐘周期，最大的時(shí)鐘頻率12-24MHZ。相比較而言，C8051F020內核70%的指令執行時(shí)間為1或2個(gè)系統時(shí)鐘周期，只有4條指令的執行 時(shí)間超過(guò)4個(gè)系統時(shí)鐘周期。C8051F020的MCU 在CIP-51內核的內部和外部有幾項關(guān)鍵性的改進(jìn)，提高 了整體性能，更易于在實(shí)際應用中使用。擴展的中斷系統為CIP-51提供22個(gè)中斷源，而標準的8051只有7個(gè)中斷源。C8051F020允許大量的模擬和數字外設中斷微控制器。由中斷驅動(dòng)的系統需要較少的CPU干預，從而極大地提高系統的執行速度。特別是在多任務(wù)實(shí)時(shí)系統中，這些增加的中斷源非常有用。MCU內部有一個(gè)能獨立工作的時(shí)鐘發(fā)生器。另外，MCU可以關(guān)閉單個(gè)或全部外設以節省功耗。由于C8051F020單片機自身帶有64K+128B的FLASH 程序存儲器，故不需再擴展程序存儲器。
C8051F020的MCU具有4KB的RAM可映射在片內，也可映射在64KB外部數據存儲器地址空間，還可同時(shí)映射到片內和片外三種方式。對于后兩種存儲器工作模式需通過(guò)外部存儲器接口使用MOVX和DPTR或MOVX和R0（R1）指令訪(fǎng)問(wèn)外部數據存儲器和存儲器映像的I/O設備。但是對于高8位地址必須由外部存儲器接口寄存器（EMI0CN）提供。而EMIF控制寄存器可將外部數據存儲器接口映射到低端口（P0-P3）或高端口（P4-P7），以及配置為復用模式或非復用模式等。
外部存儲器接口（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）被設置為邏輯1，那么數字交*開(kāi)關(guān)將不分配外部設備給P0.7(/WR)，P0.6(/RD)，P0.5（ALE）（如果EMI設置為復用模式）；如果EMIFLE位設為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。外部存儲器接口只在執行片外MOVX指令期間使用相關(guān)的端口引腳，一旦MOVX指令執行完畢，端口鎖存器或交*開(kāi)關(guān)又重新恢復對端口引腳的控制（端口3、2、1、0）。對于外部存儲器接口的配置只有擴展外部存儲器或具有存儲器映像的I/O部件時(shí)，才配置EMIF。
本數據處理傳輸系統使用512k*8bit的SRAM作為外部數據存儲器，使用高端口、復用模式（即P7端口數據D0-D7和地址A0-A7復用，P6端口輸出地址A8-A15）、片外存儲器方式（不使用片內存儲器）。DCM8512是512k*8bit自帶掉電保護的SRAM，用于存放數據和VC5409用戶(hù)程序，需19條地址線(xiàn)（A0-A18），而C8051F020外部數據存儲器只支持64k Byte（A0-A15），故使用P5端口來(lái)擴充地址線(xiàn)（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)了可以控制片內數字資源與外部I/O引腳相連的。通過(guò)設置交*開(kāi)關(guān)控制寄存器，將片內的數字資源如計數器/定時(shí)器、串行總線(xiàn)、硬件中斷、ADC轉換啟動(dòng)輸入、比較器輸出以及微控制器內部其他數字資源配置為端口I/O引腳，這就允許用戶(hù)根據自己的特定應用將通用I/O端口與所需要數字資源相結合。
CPU單元工作原理（見(jiàn)圖5）。C8051F020的工作頻率為11.0592MHz。模擬信號連接至C8051F020的AIN0.0- AIN0.7腳，進(jìn)行12位A/D轉換。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(xiàn)將A/D轉換后的心電信號送到DSP單元進(jìn)行運算，運算的結果再通過(guò)HPI總線(xiàn)送入CPU單元。HPI總線(xiàn)內包括數據線(xiàn)D0-D7、地址線(xiàn)A0-A3、DSP片選線(xiàn)DSP-addr、讀寫(xiě)線(xiàn)WR，RD、DSP復位線(xiàn)及中斷線(xiàn)INT0組成。地址線(xiàn)A0-A3選擇DSP的HPI寄存器；數據線(xiàn)D0-D7用于C8051F020和DSP交換數據；當C8051F020向DSP寫(xiě)數據時(shí)，將在DSP內部產(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特定地址的內部存儲器中讀CPU寫(xiě)的數據；當DSP向C8051F020寫(xiě)數據時(shí)，DSP置中斷線(xiàn)INT0=0，C8051F020的INT0中斷服務(wù)程序將從DSP的HPI數據寄存器讀數據。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/173644.htm
CPU單元通過(guò)RS232接口線(xiàn)TX0和RX0與GSM模塊進(jìn)行硬件連接，用于通過(guò)無(wú)線(xiàn)移動(dòng)網(wǎng)傳送數據信息。C8051F020單片機和GSM引擎之間采用AT指令實(shí)現互相之間的通信，更詳細的資料可以參考GSM07.05和GSM07.07規范。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：用預先設置好的短信息中心地址、短信息的接受地址和要發(fā)售的報警數據，形成PDU格式短信；然后發(fā)出指令AT+CMGF=0r設置GSM引擎為PDU方式；再發(fā)出指令AT+CMGS=r ，當受到回答信號后，發(fā)送已形成PDU格式短信。
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本文設計了一種基于Ti公司低功耗DSP芯片和Cygnal低功耗的混合信號系統級單片機移動(dòng)數據處理傳輸系統，它能夠采集、處理和通過(guò)無(wú)線(xiàn)移動(dòng)網(wǎng)傳送和接收數據。該系統主要由DSP、CPU，GSM三個(gè)單元組成，并以CPU單元為核心。Cygnal單片機可以進(jìn)行A/D轉換，CPU單元將A/D轉換后的模擬信號通過(guò)HPI總線(xiàn)送入DSP單元進(jìn)行數據處理；處理的結果再通過(guò)HPI總線(xiàn)送入CPU單元。CPU單元通過(guò)串口控制GSM單元通過(guò)無(wú)線(xiàn)移動(dòng)網(wǎng)傳送和接收數據。該系統具有體積小、便于攜帶、功耗低、可使用電池供電的特點(diǎn)，因而主要應用于要求移動(dòng)數據處理傳輸的小型或便攜儀器上使用。
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