隨著電子設備產業(yè)的快速發(fā)展,選擇適當?shù)脑M足設計規(guī)范要求、盡可能降低成本、確保設計方案的功率、特別是控制系統(tǒng)的體積大小等等變得越來越困難,低功耗、小型化設計逐漸成為產品設計的關鍵。
目前無論國內還是國外,以8位CPU為核的SoC由于價格低廉,應用軟件開發(fā)成本低,應用廣泛而仍舊占據(jù)市場主導地位。以國內為例,8位MCU占據(jù)50%以上的市場。8位SoC的發(fā)展和市場都較其它的SoC成熟,市場的競爭也十分激烈。國外的8位MCU技術朝兩方面發(fā)展,一是朝高性能、低功耗,更低電壓發(fā)展,二是降低成本滿足低端客戶需求。北京時代民芯科技有限公式所研制的SoC產品是利用公司自行研制的高性能8051MCU為核心進行開發(fā),并集成了存儲器、AD、DA、PGA、等模擬IP,滿足多種微控制系統(tǒng)應用。
圖1 F04A
低功耗
MXT8051是北京時代民芯科技有限公司推出的高速單指令周期8051為核的MCU。該電路擁有豐富的外設,包括PWM、、WDT、等,大容量存儲器,內嵌可在線編程、10位AD、8位DAC、兩個OP、36x4 、LDO以及可編程增益(PGA)等。電路集成片上調試系統(tǒng),通過標準JTAG接口,快速診斷復雜SOC,該調試系統(tǒng)具有不占用任何硬件資源可進行全速和單步運行、支持硬件斷點、軟件斷點、以及觀察內部特殊功能寄存器、程序指針和內部RAM等功能。上位機通過標準JTAG接口以及用戶定義指令執(zhí)行在線編程和在線調試。同時提供調試和編程軟件包。其主要特點如下:
低功耗,Standby狀態(tài)下在工作電流<40uA;
單指令周期,時鐘周期支持0~;
片內32K ROM,256內部RAM和1K 外部RAM;
2個16位器,看門狗,3個10位PWM,,RTC精確計時器;
集成OSC內部振蕩器,2 個片上時鐘產生器,系統(tǒng)時鐘,系統(tǒng)時鐘內部時鐘和外部時鐘可選;
標準JTAG接口,支持在線下載及調試;
集成4com×36seg段式LCD顯示驅動;
4路10位AD,兩個 to 獨立OP和可編程增益(PGA);
0~1mA可調輸出;
基于MXT8051系統(tǒng)設計方法
由于MXT8051 SoC的高集成度和低功耗,對于目前市場上流行的微控制系統(tǒng),其具延長手持設備供電使用時間;節(jié)約大量外部元件的成本和焊接費用;減少元件的篩選工序,提高成品率等特點。
MXT8051內部集成144段式LCD驅動和5個外部中斷源,能夠滿足微控制系統(tǒng)中對于人機信息交互的需要;其獨特的可調增益、、放大器模擬模塊,可為電阻式(如壓力、溫度、光線)或生物提供完備的數(shù)據(jù)轉換和采集系統(tǒng);3路10位PWM能夠輸出不同占空比和頻率的脈沖信號。這種設計方案的結構框圖如圖2所示,由于大部分功能模塊已經集成到SoC內部,開發(fā)人員只需針對應用所需少量外圍電路,即可完成一個系統(tǒng)的設計,并快速進入軟件研發(fā)狀態(tài),縮短產品開發(fā)周期。
MXT8051由于自身特點和優(yōu)勢,可在、數(shù)字儀表、等多種領域得到應用,能夠為用戶實現(xiàn)縮短設計周期、減少元件數(shù)量、降低產品成本的目標。
圖2 基于MXT8051 SoC系統(tǒng)設計方案
MXT8051開發(fā)套件
為了能夠幫助用戶快速應用MXT8051,北京時代民芯公司提供MXT8051開發(fā)套件,本套件主芯片采用高集成度低功耗的MXT8051F04A芯片,并提供鍵盤矩陣、、/接口、144段式LCD等非常豐富的外設。該套件還包含兩種下載工具:JTAG_Pro和JTAG_USB。這兩款基于JTAG協(xié)議仿真器不僅支持MXT8051內部在線下載,而且支持在線調試,方便用戶使用,提高了軟件開發(fā)速度。
套件提供豐富的使用C語言程序和免費的開發(fā)環(huán)境驅動,同時提供軟件快速入門、程序下載、調試等視屏教程,為基于MXT8051系統(tǒng)開發(fā)提供低成本、高可靠性的。
圖3 MXT8051開發(fā)板
結語
本文主要介紹了基于北京時代民芯科技有限公司MXT8051 SoC開發(fā)系統(tǒng)的設計方法和優(yōu)勢及芯片應用領域,為使用本芯片作為系統(tǒng)主控芯片控制提供硬件,同時對MXT8051開發(fā)套件所包含內容以及通過該套件實現(xiàn)快速系統(tǒng)開發(fā),縮短系統(tǒng)開發(fā)周期等優(yōu)勢的簡要說明。該芯片已在、數(shù)字儀表、等領域得到應用,由于其兼容標準8051核,對于已有的產品升級,只需對軟件稍加改動即可,有較高的實用價值。