MC68300系列微控制器的特点和应用

1、mc68300系列微控制器的特点和应用 随着各相关技术的发展和市场需求的拉动，微控制器出现了强劲的发展势头和广泛应用。据悉，1999年微控制器的市场将比1998年增长21%，2000年的增长率可能达到21.6%。motorola是世界上最大的微控制器生产厂商，其产品具有种类全、可选择余地大、新产品多等特点，市场占有率达27%以上。mc68300系列是第一个推出的高性能微控制器，现已达几十个品种，近期又有了新的发展，适合于更广泛的应用范围。mc68300系列微控制器的特点mc68300系列微控制器采用模块化设计，可以根据用户的要求，选择不同的模块，以适应不同的应用场合。现在广泛使用的已有十余种产

2、品，一般其组成如图1所示。它们具有以下共同的特点或模块： 中央处理单元（cpu）：采用在mc68020基础上形成的32位cpu，称作cpu32。它与mc68020的指令系统基本相同，并且还增加了多条适合于微控制器应用的指令，这样，在开发过程中就可以充分利用已有的成果。最高工作频率已达25mhz。 由于采用了全静态设计、高速互补金属氧化物半导体（hcmos）工艺制造，所以mc68300系列微控制器都具有较低的功耗。工作频率可以从131khz到25.17mhz变化。当使用低功耗停机指令完全停止系统时钟时，仍可保存所有寄存器的内容不变。时钟频率较其它微控制器低很多。它采用32.768khz的石英晶体

3、，由片内的锁相环（pll）电路产生所需的时钟频率，这就使得高频噪声低，抗干扰能力强，容易满足电磁兼容性（emc）的要求。 mc68300系列微控制器均有系统集成模块（sim）。该模块由外部总线接口（ebi）、片选控制、系统保护子模块、测试子模块和系统时钟组成。外部总线基于mc68020总线，提供24根地址线、16根数据线及用于数据传送和中断请求等功能的控制信号线。数据总线允许8位或16位访问方式，并允许动态改变总线宽度。片选控制具有12根独立的可程控的片选信号输出，用于系统扩展、增加外部设备和外部芯片。 一般均有队列串行模块（qsm）。该模块为mc68300系列微控制器提供两个独立的串行通信接

4、口，它们分别是队列串行外围接口qspi和串行通信接口sci。除具有上述共同特点或模块外，mc68300系列微控制器的主要产品还分别有如下特点或模块： mc68331除包括cpu32、sim和qsm模块外，还含有通用定时（gpt）单元。gpt可以实现输入捕捉（ic）、输出比较（oc）、脉冲宽度累加（pai）、脉冲宽度调制（pwm）、辅助定时器时钟输入（pclk）等功能。近期motorola还公布了mc68331的低电压（工作电压2.7v-3.6v）芯片mc68ck331。它的工作频率仍可达16mhz，但功耗已大大降低，特别适合于由电池供电的便携式产品。 mc68332mc68332除包括mc68

5、300系列共有的模块外，还包括2kb ram、半智能化的定时处理单元（tpu）。tpu是mc68332最具特色的模块之一。它有自己的执行单元、3级优先级控制器、数据ram、双定时基准和微程序rom等。它可独立于cpu之外，执行各种定时、脉冲生成、电机（特别是步进电机）控制、频率测量等与时间有关的操作，可大大减轻cpu的负担。motorola最近已可提供mc68332的低电压（工作电压3.0v-3.6v）版本产品mc68lk332，在实现低功耗的同时，其工作频率仍可达16mhz，适合便携式产品。 mc68336除具有mc68332的所有模块和功能外，还有5.5k bram、可重构定时器模块4（c

6、tm4）、16通道的10位队列化模/数转换器（qadc）。mc68336共有7.5kb ram，分为4kb和3.5kb两个部分，均具有mc68332的2kb ram的全部特性。 mc68376除具有mc68336全部功能外，还包括8k brom模块、can2.0b控制器模块（toucan）两个部分。 mc68ck338mc68ck338与mc68331相比，主要区别为：把mc68331中的gpt改为可重构定时模块6（ctm6）；中央处理单元cpu32和系统集成模块sim均为低功耗模块，工作电压为2.7v-3.6v，工作频率上限为14.4mhz，所以较适合于用电池供电的便携式产品。 mc68f3

7、33mc68f333与上述产品相比，主要区别为：增加了64k e2prom。 mc68334mc68334与前述的微控制器相比，其主要差别是：把2kb ram改为1kb ram；去掉了串行外围接口（qsm）模块；但输入输出引脚增加到47。 mc68360mc68360适合于通信类产品应用。与其它产品相比，它有较大变化：使用增强型cpu32，即cpu32+；带4个高速同步hdlc接口，2个异步串行口，14路dma，32条地址线；4个定时器，8个片选端。除上述产品外，还有mc68340、mc68349、mc68328、mc68356等产品，在此不再一一列举。mc68300系列微控制器的开发mc68

8、300系列微控制器普遍采用了流水线结构、24位地址线和16位数据线，寻址能力可达16m32m。有些片内的各种存储器可做到68kb以上。所以，程序复杂程度和开发难度都有较大的增加。为此，开发工具和开发手段都必须相应变化。用于开发mc68300系列微控制器的开发工具主要有如下几种： cds32高性能仿真系统cds32包括仿真器和总线状态分析器，可对mc68300系列微控制器的性能进行实时仿真。在pc机上开发的目标码能装入到cds32上运行。它有1m字节以上的仿真存储器，8k64位分析器缓冲器具有跟踪实时事件的能力。cds32还具有断点操作灵活、硬件调试简单等特点，仿真速度高达33mhz。cds32

9、有一个仿真头，用该仿真头取代目标系统上的mcu。 mmds1632它是一种较高级的仿真器，提供了高速、实时的软件和硬件仿真，可以完全替代mcu。 m68mevb1632该系统的硬件由底板m68mpfb1632和名片卡计算机m68mpb33x组成，软件包括icd32、iasm32、prog32等部分。icd32是在线调试程序，界面友好，可同时显示6个窗口，系统运行情况一目了然。支持多种运行方式和丰富的调试命令，并可进行反汇编，对调试程序很方便。iasm32是针对cpu32的交叉汇编程序，具有丰富的汇编命令、宏指令和控制运算，支持多窗口程序编辑和多层子程序嵌套，可以进行模块化程序设计。prog32

10、是对mcu片内的e2prom进行编程，利用程序也可对片外的eprom进行编程。在实际开发时，首先在开发器上进行程序编写和调试，然后利用事先在目标板上设置的bdm（10pin）插座和开发器所带的扁平电缆，把目标系统和pc机连接起来就可以用icd32对系统进行调试。我们在用mc68332研制经济型数控系统时就采用了这种方法和工具，完成了项目的开发。基于mc68332的经济型机床数控系统以mc68332为主组成的经济型数控系统如图2所示。在这个系统中，64k ram采用非易失ram，128k rom选用eprom，它们与mc68332的sim模块相连，各种接口控制信号均由sim产生。rom中存放各种

11、系统程序，ram中存放系统参数和用户编写的加工程序。i/o口是该系统的离散输入输出口，它由mc68b21实现。键盘由8279键盘专用控制电路控制，它由48个薄膜键组成。lcd采用256128点阵的图形液晶显示器，其控制器为sed1330。mc68b21、8279和lcd均连接到sim模块，所需片选信号和其它接口信号由sim产生。驱动电路连接到tpu模块，由tpu模块根据cpu32写入的数据对步进电机的旋转速度、转动方向进行控制。tpu可以同时控制4台4相步进电机，提供的信号最高频率为22.5khz，而且加减速度、旋转方向和速度都可以编程控制，应用十分方便。通信接口由qsm模块实现。电平转换分别

12、由max3232和max487完成，前者是ttl/232电平转换电路，后者是ttl/485电平转换电路，这样就使系统具有rs232c和rs485通信能力，可以方便的与上位计算机或其它设备通信，提高了系统的性能。复位电路由imp811等组成，可以接受面板上的手动复位信号。由于mc68332的reset信号是双向信号，所以imp811的输出经过74hc03隔离。imp811可以提供可靠的上电和手动复位信号，因此可以提高系统的可靠性。结束语mc68300系列微控制器采用全静态设计、模块化结构、hcmos工艺制造，因此，具有结构清晰、功耗低、功能强、抗干扰性能好、可靠性高、开发简单、容易满足电磁兼容性、数据处理能力强、价格较低等优点，值得推广应用。由于mc6