采用16 位MCU實(shí)現家庭智能終端設計

　　針對中國家庭可視對講及安防產(chǎn)品價(jià)格和性能兩級分化的情況，本文分析了基于一款中國原創(chuàng )16 位MCU 芯片KT8808 的智能終端設計方案，它可折衷8 位設計的成本優(yōu)勢和32 位設計的高性能特點(diǎn)，具有良好的性?xún)r(jià)比。

　　在中國的家庭可視對講及安防市場(chǎng)中，大多數產(chǎn)品或者是采用8 位MCU 來(lái)實(shí)現簡(jiǎn)單的對講功能或安防報警功能，在低水平上進(jìn)行無(wú)序的價(jià)格競爭，同時(shí)功能單一、使用極不方便；或者是采用32 位MCU，以很高的價(jià)位實(shí)現家庭智能終端，但普通家庭對此往往無(wú)法承受。

　　本文介紹的家庭智能終端方案采用了中國IC 設計公司自行設計的16 位MCU 芯片—— KT8808 ，可在家庭用戶(hù)可承受的價(jià)位上實(shí)現可視對講、防盜報警、信息發(fā)布、家庭控制等家庭智能終端的功能，具有良好的性?xún)r(jià)比。該方案已被TCL 智能樓宇事業(yè)部采用。

KT8808 特性

　　X86 兼容的16 位嵌入式CPU 芯片KT8808 內含80188/80186 兼容CPU、VGA 控制器、LCD 控制器、16/24 點(diǎn)陣漢字硬字符發(fā)生器、中斷控制器、定時(shí)器、2 個(gè)鍵盤(pán)控制器、8 個(gè)串口(UART)以及24 個(gè)通用輸入輸出(GPIO)，如圖1 中虛線(xiàn)框內所示。

　　80188 CPU：內含80186/80188 指令級兼容的16 位RISC CPU，速度從10MHz 到50MHz，可運行高效代碼和普遍使用的X86 軟件，同時(shí)具有與PC 機640KB 內存同樣大小的內存，從理論上講可運行DOS 操作系統。

　　VGA 控制器：與標準VGA 兼容，可實(shí)現320X240 到1024X768 16 色CRT 顯示和各種分辨率的單色彩色LCD。

　　漢字字符發(fā)生器：16 色16/24 點(diǎn)陣漢字字符顯示與16 色圖形疊加，漢字顯示速度最高可提高36 倍，同時(shí)，CPU 無(wú)須管理龐大的漢字字庫，節省了系統資源，這樣在最小12KB 程序容量下就可實(shí)現漢字信息終端。中文字符集支持GB-2312-80(7,000 漢字)及GBK2.0(GB18030-2000)(29,000 漢字)，可同時(shí)支持16 個(gè)西文字符集。

　　中斷控制器模塊：含一個(gè)與8259 兼容的8 級中斷控制器，通過(guò)4 個(gè)8 位寄存器可將中斷控制器的8 個(gè)中斷請求輸入靈活安排，使得任何一個(gè)設備的中斷請求均可連接到中斷控制器的任意一個(gè)中斷請求輸入，節省了中斷資源。

　　雙定時(shí)器模塊：含兩個(gè)16 位與8254 兼容的定時(shí)器。

　　通用I/O 口模塊：17 根打印機信號線(xiàn)與7 根串口線(xiàn)組成了3 個(gè)8 位的通用輸入輸出口。打印機接口模塊：打印機接口與標準PC 機兼容，使用17 根輸入或輸出線(xiàn)。

　　鍵盤(pán)控制器模塊：含兩個(gè)硬件AT 鍵盤(pán)控制器，一個(gè)用于PS/2 鍵盤(pán)，一個(gè)用于PS/2 鼠標。

　　該芯片可在外接一片512KB ROM 和一片256X16 DRAM 的情況下實(shí)現IBM PC/XT 功能，同時(shí)豐富的外設，如串口和通用輸入輸出，可以很方便的實(shí)現嵌入式設備的設計。該芯片已廣泛用于銀行漢字終端、語(yǔ)言教室終端、可視對講信息發(fā)布等領(lǐng)域。

方案說(shuō)明

　　本文提出的方案采用簡(jiǎn)明、優(yōu)美的圖形中文操作界面，能方便的實(shí)現人機交流，易學(xué)易用?？稍趩我伙@示屏上實(shí)現可視對講、防盜報警、信息發(fā)布、家庭控制等功能?？商峁┒喾N信息查詢(xún)，如：報警信息、開(kāi)門(mén)記錄、三表現狀等，以利于用戶(hù)對戶(hù)內各種情況了如指掌。該方案的設計框圖如圖1 所示。在此設計方案中，KT8808 的8 位漢字字庫總線(xiàn)外接512KB ROM，其中低256KB 為字庫，高256KB 為程序，電源接上后，CPU 程序執行；16 位顯存總線(xiàn)外接1 片256X16 的DRAM， 存放程序執行的數據、文字顯示字符碼數據、圖形數據等；這三個(gè)芯片(KT8808、ROM、DRAM)組成了智能終端的核心部分，其VGA 數字輸出經(jīng)過(guò)視頻合成電路產(chǎn)生視頻信號通過(guò)視頻選擇開(kāi)關(guān)接至CRT 模組，或者VGA 數字輸出可直接接至LCD 彩色模塊。在CRT 或LCD 屏幕上可顯示外接的視頻信號，也可顯示本機的功能菜單和家庭信息。由8 根GPIO 線(xiàn)組成的4X4 掃描鍵盤(pán)可實(shí)現0-9 、*、#、呼叫、通話(huà)、開(kāi)鎖、監視等16 個(gè)功能鍵，與屏幕顯示結合可實(shí)現可視化多級密碼、多防區、本機地址、音樂(lè )門(mén)鈴樂(lè )曲選擇和音量控制等設置。串口1 通過(guò)485 或電流環(huán)總線(xiàn)方式接至門(mén)口機，通過(guò)握手流程，將視頻信號和音頻信號進(jìn)行適當地切換，實(shí)現可視對講功能。在外接探頭如玻璃破碎、紅外探測等有信號時(shí)，根據布防情況由串口2 通過(guò)485 或電流環(huán)總線(xiàn)方式接至管理中心，實(shí)現安防報警。同時(shí)管理中心可在該總線(xiàn)上發(fā)布信息，實(shí)現小區信息發(fā)布功能。用戶(hù)可通過(guò)屏幕和鍵盤(pán)對家用電器的使用進(jìn)行設置和智能控制，也可通過(guò)接至串口5 的電話(huà)撥號器在遠程電話(huà)控制。對于簡(jiǎn)單的電器，通過(guò)簡(jiǎn)單的開(kāi)關(guān)信號控制，對于復雜的電器，由串口6 通過(guò)485 或電流環(huán)總線(xiàn)方式接至各個(gè)需要控制的電器。為了保證系統能在復雜的家居環(huán)境可靠工作，外接有看門(mén)狗電路。因KT8808 的封裝是QFP208，管腳比較多，在本方案使用時(shí)鐘是18.432MHZ，使用雙層PCB 板就可以工作得很好，在電源和地的布線(xiàn)上，注意不要將電源形成環(huán)路，數字地部分盡量鋪上銅皮。