P80C592芯片在基于CAN總線顯示通信模塊中應(yīng)用

Ｐ８０Ｃ５９２是ＰＨＩＬＩＰＳ公司采用先進(jìn)的ＣＯＭＳ工藝制造的高性能８位單片機(jī)。該單片機(jī)的指令集與８０Ｃ５１ 完全兼容，但在８０Ｃ５１標(biāo)準(zhǔn)特性的基礎(chǔ)上又增加了一些對于應(yīng)用具有重要作用的硬件功能。Ｐ８０Ｃ５９２是Ｐ８ＸＣ５９２的無片內(nèi)ＲＯＭ版本，是現(xiàn)有Ｐ８ＸＣ５２２和Ｐｈｉｌｉｐｓ ＣＡＮ控制器ＰＣＡ８２Ｃ２００功能相結(jié)合的產(chǎn)物。該器件具有下列特性：

●帶有８０Ｃ５１中央處理單元（ＣＰＵ）；

●帶２×２５６ Ｂ的片內(nèi)ＲＡＭ，外部可擴(kuò)展至６４ｋＢ；

●具有兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的１６位定時(shí)器／計(jì)數(shù)器；

    ●新增一個(gè)包括四個(gè)捕獲和三個(gè)比較寄存器的１６位定時(shí)器／計(jì)數(shù)器；

●具有８路模擬量輸入的１０位ＡＤＣ變換器；

●帶有兩路分辨率為８位的脈沖寬度調(diào)制輸出；

●具有兩級優(yōu)先權(quán)的１５個(gè)中斷源（可以有２～６個(gè)外部中斷源）；

●具有五組８位Ｉ／Ｏ端口和一組與ＡＤＣ模擬量輸入共用的８位輸入口；

●帶有與內(nèi)部ＲＡＭ進(jìn)行ＤＭＡ數(shù)據(jù)傳送的ＣＡＮ控制器；

●內(nèi)含具有總線故障管理功能的１Ｍｂｐｓ ＣＡＮ控制器；

●ＶＤＤ／２基準(zhǔn)電壓；

●具有與標(biāo)準(zhǔn)８０Ｃ５１兼容的全雙工ＵＡＲＴ模式；

●帶有在片監(jiān)視跟蹤定時(shí)器（ＷＤＴ）；

●時(shí)鐘頻率為１．２ＭＨｚ～１６ＭＨｚ。

圖2 顯示通信模塊的外部存儲器擴(kuò)展電路

２　顯示通信模塊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

基于ＣＡＮ總線的顯示通信模塊的結(jié)構(gòu)框圖如圖１所示，該模塊采用以帶有在片ＣＡＮ的微處理器Ｐ８０Ｃ５９２為核心設(shè)計(jì)的液晶接口電路，并采用大規(guī)模液晶顯示屏ＤＭＦ５００８１ＮＢ－ＦＷ作為顯示設(shè)備，同時(shí)選用ＳＥＤ１３３０作液晶控制器，從而實(shí)現(xiàn)了友好的人機(jī)對話界面。

該顯示通信模塊包含１顆支持ＣＡＮ總線的工業(yè)級ＣＰＵ（Ｐ８０Ｃ５９２），該ＣＰＵ通過ＣＡＮ總線接收各數(shù)據(jù)采集處理模塊及其它功能模塊的８路振動信號數(shù)據(jù)、快速傅立葉變換等處理結(jié)果，并通過ＬＣＤ（ＤＭＦ５００８１ＮＢ－ＦＷ）顯示，同時(shí)可根據(jù)用戶指令進(jìn)行ＦＬＡＳＨ電子盤存取，并通過通信接口傳送至上位機(jī)數(shù)據(jù)分析管理軟件。此外，ＣＰＵ還負(fù)責(zé)按鍵管理、人機(jī)交互、參數(shù)設(shè)置、系統(tǒng)組態(tài)、時(shí)鐘設(shè)置、數(shù)據(jù)暫存、對外通信、環(huán)境溫度監(jiān)測等功能的控制。

該顯示通信模塊以ＤＭＦ５００８１ＮＢ－ＦＷ作為顯示設(shè)備，以ＳＥＤ１３３０作為液晶顯示控制器，并且用外擴(kuò)的３２ｋＢ的數(shù)據(jù)存儲器ＲＡＭ（６２２５６）作為外擴(kuò)的字符發(fā)生器。另外，該模塊還設(shè)計(jì)了一個(gè)鍵盤電路，用以實(shí)現(xiàn)用戶對儀器的各項(xiàng)操作。模塊所帶的一塊４０Ｍｂｉｔ的ＦＬＡＳＨ電子盤可用來實(shí)現(xiàn)小規(guī)模現(xiàn)場數(shù)據(jù)的存取以及軟件的在線升級。由于系統(tǒng)要求進(jìn)行時(shí)鐘設(shè)置，因此在顯示通信模塊中還用ＤＳ１３０２時(shí)鐘芯片設(shè)計(jì)了一個(gè)時(shí)鐘電路。

３　外部存儲器擴(kuò)展電路

該顯示通信模塊以Ｐ８０Ｃ５９２為主控制器，同時(shí)借助于單片機(jī)的Ｐ０、Ｐ２口和８位數(shù)據(jù)總線方式來擴(kuò)展３２ｋＢ程序存儲器ＥＰＲＯＭ（ＡＴ２９Ｃ２５６）、１２８ｋＢ數(shù)據(jù)存儲器ＲＡＭ（６２８１２８）以及４Ｍｂｉｔ的ＦＬＡＳＨ電子盤（２９Ｆ０４０）。其電路原理圖如圖２所示。由于外部存儲器的總量超過了６４ｋＢ，因此，選用ＧＡＬ１６Ｖ８譯碼器來實(shí)現(xiàn)Ｐ８０Ｃ５９２對各個(gè)存儲器的邏輯控制。

３．１ ３２ｋＢ程序存儲器ＡＴ２９Ｃ２５６

由于Ｐ８０Ｃ５９２沒有片內(nèi)ＲＯＭ，因此必須用外擴(kuò)的程序存儲器來存放系統(tǒng)的主程序，其存儲器系統(tǒng)如圖３所示。其中ＡＴ２９Ｃ２５６讀出時(shí)作為程序存儲器，占用的是程序存儲器００００Ｈ～７ＦＦＦＨ空間；寫入時(shí)（升級程序時(shí)）作為數(shù)據(jù)存儲器，占用的是數(shù)據(jù)存儲器００００Ｈ～７ＦＦＦＨ空間。當(dāng)Ａ１５（Ｐ２．７）為１時(shí)，該器件處于寫保護(hù)狀態(tài)，而在Ａ１５為０時(shí)，即可寫入數(shù)據(jù)。主程序的大小在１０ｋＢ左右，加上容錯(cuò)及冗余設(shè)計(jì)等因素，總的程序容量也在１６ｋＢ以下。由于目前市場上３２ｋＢ以下的ＥＰＲＯＭ已不易買到，且價(jià)格相差無幾，再加上考慮到將來系統(tǒng)的在線升級，因此，系統(tǒng)采用了３２ｋＢ的ＥＰＲＯＭ，因?yàn)榇笕萘康模牛校遥希陀欣谙到y(tǒng)的升級和芯片的重復(fù)利用。

３．２ １２８ｋＢ數(shù)據(jù)存儲器ＲＡＭ（６２８１２８）

實(shí)際上６２８１２８數(shù)據(jù)存儲器ＲＡＭ與４Ｍｂｉｔ ＦＬＡＳＨ電子盤（２９Ｆ０４０）復(fù)用８０００～ＦＦＦＨ地址空間。當(dāng)ＧＡＬ１６Ｖ８的ＲＡＭ（Ｆ５腳）為０時(shí)?選擇ＲＡＭ有效。該器件在讀出時(shí)，既可作為程序存儲器（ＭＯＶＣ讀），又可作為數(shù)據(jù)存儲器（ＭＯＶＸ讀）；寫入時(shí)則只能作為數(shù)據(jù)存儲器（ＭＯＶＸ寫）。此外，通過Ｐ８０Ｃ９２的ＥＡ１５（Ｐ１．０）、ＥＡ１６（Ｐ１．１）可將ＲＡＭ分成３２ｋＢ的４個(gè)區(qū)， 以便于數(shù)據(jù)的存取。當(dāng)ＧＡＬ１６Ｖ８的ＲＡＭ．ＲＤ（Ｆ７腳）為０時(shí)，即可讀取ＲＡＭ的數(shù)據(jù)；而當(dāng)ＧＡＬ１６Ｖ８的ＲＡＭ．ＲＤ（Ｆ７腳）為１時(shí)，則表示可以往ＲＡＭ中寫數(shù)據(jù)了。

３．３ ４Ｍｂｉｔ ＦＬＡＳＨ電子盤（２９Ｆ０４０）

對于便攜式振動分析系統(tǒng)來說，保存現(xiàn)場的數(shù)據(jù)對將來的分析是非常重要的。因此在通信顯示模塊外擴(kuò)展了４Ｍｂｉｔ的外設(shè)２９Ｆ０４０。２９Ｆ０４０是一塊４Ｍｂｉｔ（５１２ｋ×８ｂｉｔ）、５．０Ｖ電壓供電的ＦＬＡＳＨ存儲器。它的訪問時(shí)間為５５ｎｓ～１５０ｎｓ，允許微處理器無等待處理。它具有獨(dú)立的片選信號（ＣＥ）、寫使能?ＷＥ?和輸出使能（ＯＥ）控制，同時(shí)具有可變塊擦除結(jié)構(gòu)，它內(nèi)含８個(gè)６４ｋ字節(jié)的扇區(qū)（如圖４所示），并具有單個(gè)扇區(qū)、多個(gè)扇區(qū)、整個(gè)ＦＬＡＨ擦除功能；另外，它還具有單個(gè)扇區(qū)、多個(gè)扇區(qū)保護(hù)功能。８個(gè)扇區(qū)由地址線Ａ１６～Ａ１８來區(qū)分（見表１），而這三個(gè)地址線則分別由Ｐ８０Ｃ５９２的Ｐ２．１～Ｐ２．３來控制。片選信號ＣＥ可由Ａ１５（Ｐ２．７）來控制。讀寫由ＧＡＬ１６Ｖ８的ＦＬＡＨ．ＷＲ（Ｆ６腳）來完成。

表1 29F040的扇區(qū)地址區(qū)分

４　顯示通信模塊的軟件設(shè)計(jì)

圖５所示是顯示通信模塊系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)的總體流程。它主要完成三個(gè)功能：初始化、與數(shù)據(jù)采集處理模塊的ＣＡＮ通信、字符、圖形和漢字顯示。初始化功能主要是對ＳＥＤ１３３０、８０Ｃ５９２、ＤＳＰ ＴＭＳ３２０Ｃ２５進(jìn)行初始化。與采集處理模塊的ＣＡＮ通信是在顯示通信模塊和數(shù)據(jù)采集處理模塊的兩片８０Ｃ５９２之間進(jìn)行的，主要作用是通過ＣＡＮ總線將初始化設(shè)置傳送到數(shù)據(jù)采集處理單元，并接收各采集處理模塊及其它功能模塊的數(shù)據(jù)和處理結(jié)果，同時(shí)根據(jù)用戶指令進(jìn)行ＦＬＡＳＨ電子盤的存取等。字符、圖形和漢字顯示可為系統(tǒng)建立一個(gè)友好的用戶界面，并將數(shù)據(jù)、波形及處理結(jié)果顯示出來，以供現(xiàn)場人員參考和分析。這三個(gè)功能可以在各個(gè)相應(yīng)的子程序中完成。

５　結(jié)束語

本文詳細(xì)介紹了ＰＨＩＬＩＰＳ公司的Ｐ８０Ｃ５９２芯片的主要功能特點(diǎn)，具體介紹了該芯片在顯示通信模塊當(dāng)中的具體應(yīng)用。本文所述的顯示通信模塊目前已經(jīng)應(yīng)用于便攜式旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動分析系統(tǒng)，并且在多家電廠得到了成功的應(yīng)用。實(shí)際應(yīng)用表明，Ｐ８０Ｃ５９２具有很好的推廣價(jià)值。