MC68300系列微控制器的特點(diǎn)和應用

　　隨著(zhù)各相關(guān)技術(shù)的發(fā)展和市場(chǎng)需求的拉動(dòng)，微控制器出現了強勁的發(fā)展勢頭和廣泛應用。據悉，1999年微控制器的市場(chǎng)將比1998年增長(cháng)21%，2000年的增長(cháng)率可能達到21.6%。Motorola是世界上最大的微控制器生產(chǎn)廠(chǎng)商，其產(chǎn)品具有種類(lèi)全、可選擇余地大、新產(chǎn)品多等特點(diǎn)，市場(chǎng)占有率達27%以上。MC68300系列是第一個(gè)推出的高性能微控制器，現已達幾十個(gè)品種，近期又有了新的發(fā)展，適合于更廣泛的應用范圍。

MC68300系列微控制器的特點(diǎn)

　　MC68300系列微控制器采用模塊化設計，可以根據用戶(hù)的要求，選擇不同的模塊，以適應不同的應用場(chǎng)合?，F在廣泛使用的已有十余種產(chǎn)品，一般其組成如圖1所示。

它們具有以下共同的特點(diǎn)或模塊：

　?、?中央處理單元（CPU）：采用在MC68020基礎上形成的32位CPU，稱(chēng)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(kāi)發(fā)過(guò)程中就可以充分利用已有的成果。最高工作頻率已達25MHz。

　?、?由于采用了全靜態(tài)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(shí)鐘時(shí)，仍可保存所有寄存器的內容不變。

　?、菚r(shí)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(huán)（PLL）電路產(chǎn)生所需的時(shí)鐘頻率，這就使得高頻噪聲低，抗干擾能力強，容易滿(mǎn)足電磁兼容性（EMC）的要求。

　?、?MC68300系列微控制器均有系統集成模塊（SIM）。該模塊由外部總線(xiàn)接口（EBI）、片選控制、系統保護子模塊、測試子模塊和系統時(shí)鐘組成。

　　外部總線(xiàn)基于MC68020總線(xiàn)，提供24根地址線(xiàn)、16根數據線(xiàn)及用于數據傳送和中斷請求等功能的控制信號線(xiàn)。數據總線(xiàn)允許8位或16位訪(fǎng)問(wèn)方式，并允許動(dòng)態(tài)改變總線(xiàn)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。

　?、?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(gè)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(diǎn)或模塊外，MC68300系列微控制器的主要產(chǎn)品還分別有如下特點(diǎn)或模塊：

　?、?MC68331

　　除包括CPU32、SIM和QSM模塊外，還含有通用定時(shí)（GPT）單元。GPT可以實(shí)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(shí)器時(shí)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(chǎn)品。

　?、?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(shí)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(yōu)先級控制器、數據RAM、雙定時(shí)基準和微程序ROM等。它可獨立于CPU之外，執行各種定時(shí)、脈沖生成、電機（特別是步進(jìn)電機）控制、頻率測量等與時(shí)間有關(guān)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(chǎn)品MC68LK332，在實(shí)現低功耗的同時(shí)，其工作頻率仍可達16MHz，適合便攜式產(chǎn)品。

　?、?MC68336

　　除具有MC68332的所有模塊和功能外，還有5.5k BRAM、可重構定時(shí)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(gè)部分，均具有MC68332的2kB RAM的全部特性。

　?、?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(gè)部分。

　?、?MC68CK338

　　MC68CK338與MC68331相比，主要區別為：把MC68331中的GPT改為可重構定時(shí)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(chǎn)品。

　?、?MC68F333

　　MC68F333與上述產(chǎn)品相比，主要區別為：增加了64k E2PROM。

　?、?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。

　?、?MC68360

　　MC68360適合于通信類(lèi)產(chǎn)品應用。與其它產(chǎn)品相比，它有較大變化：使用增強型CPU32，即CPU32+；帶4個(gè)高速同步HDLC接口，2個(gè)異步串行口，14路DMA，32條地址線(xiàn)；4個(gè)定時(shí)器，8個(gè)片選端。

　　除上述產(chǎn)品外，還有MC68340、MC68349、MC68328、MC68356等產(chǎn)品，在此不再一一列舉。

MC68300系列微控制器的開(kāi)發(fā)

　　MC68300系列微控制器普遍采用了流水線(xiàn)結構、24位地址線(xiàn)和16位數據線(xiàn)，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(kāi)發(fā)難度都有較大的增加。為此，開(kāi)發(fā)工具和開(kāi)發(fā)手段都必須相應變化。

用于開(kāi)發(fā)MC68300系列微控制器的開(kāi)發(fā)工具主要有如下幾種：

　?、?CDS32高性能仿真系統

　　CDS32包括仿真器和總線(xiàn)狀態(tài)分析器，可對MC68300系列微控制器的性能進(jìn)行實(shí)時(shí)仿真。在PC機上開(kāi)發(fā)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