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基于DeviceNet总线的从设备通信适配器设计

MC68HC376是Motorola公司推出的一种32位高性能单片机，具有极强的数据处理、逻辑运扇叶算和信息存储能力，可以实现诸如人工智能、模糊控制等复杂的控制运算模型，有很好的开发前景。其开发手段简单、方便。芯片支持BDM (Backgrou技术参数：nd Debug Mode)模式，通过简易的专用电缆接口，可以直接对微控制器系统进行仿真开发；也可采用全功能的仿真器进行实时开发。本文介绍了在电力系统保护中应用 MC68HC376的一种实际开发方案。 1 MC68HC376的基本特性 MC68HC376具有速度快、并行处理能力强、可靠性高、功耗低、功能强大等优点。与目前常用的8位、16位微控制器相比，其片内资源极其丰富，适用于各种控制场合；内部集成度高，硬件可靠性和稳定性强，外部扩展工作少，开发内矿方面周期短。 1.1 主要功能模块 MC68HC376为160脚的封装结构。其主要功能模块包括32位CPU；系统集成模块(SIM)；4KB备用RAM；8KB片内ROM；10位队列式的摸数转换 器(QADC)，具有强大的数模转换控制功能；队列式串行通信模块(QSM)，可以方便地实现同步、异步通信功能；可构造时钟模块(CTM4)，具有多种强大的定时、记数和脉冲调制功能；书签时间处理单元(TPU)，可对各种事件进行快速的智能处理；3.5KB静态TPURAM；CAN控制模块(TOUCAN)， 能方便地实现工业自动化等场合的局域络控制。 1.2 基本性能 (1)24位地址总线16位数据总线，支持32位数据操作； (2)2个8位双功能I/O，1个7位双功能I/O，16～44个模拟量输入通道； (3)具有系统保护逻辑，同时可进行时钟监视和总线监视； (4)速度快，在4.194MHz晶振下,系统时钟可达20.97MHz； (5)功耗低，具备低功率休眠功能； (6)支持高级语言和背景调试。 2 基于MC68HC376的系统设计 2.1 片外Flash和RAM的扩展 MC68HC376有24位地址线和12位可编程的片选线。每根片选线可选通2KB～1MB的地址区，因此MC68HC376具有很强的扩展能力。注意： CS[6～10]与ADDR[19～23]复用。如何合理地安排这些地址线和片选线是系统优劣的关键。 本系统扩展了2片128KB的片外Flash 29C010A，2片128KB的片外RAM HM628128，扩展电路图略(详见《电子技术应用》2002.10)。 值得注意的是：Flash和RAM均由A[1～17]寻址，实际上是一种字寻址方式，最低位A0不用。2片Flash和2片RAM的数据口分别接至 MC68HC376的D[8～15]和D[0～7]，对应字的高低字节。在程序中应注意存放高字节的芯片对应字的低字节地址。 2.2 系统功能选择电路设计 与MCS-51和MCS-196系列单片机不同的是，MC68HC376复位时数据线的状态决定控制器某些相关的功能和操作模式。因此，根据实际系统的功能需要来选择对应的复位状态，是系统设计的一个重要环节。 所有数据线都有内部弱上拉电阻，复位时默认状态为高，对应系统相应的默认功能；里程表当需要利用其非默认功能时，需要强制电路使相应数据线在复位时电位为低。相应的模式选择电路图略(详见《电子技术应用》2002.10)。 为了避免复位时MCU与外部读写器件冲突，引入DS和R/W作为门控信号。这里，将SIM模块构造成催化剂两个通用的并行I/O 口，将DB8和DB9在复位时强制为低；而片选脚分别作为片选或者输出口，所以DB[0～7]保持默认状态；因系统采用晶振作为外部参考频率源，所以MODCLK脚也应保持默认状态。 2.3 时钟部分的设计 2.3.1 系统时钟的获得 1.5 负载超过最大值的2%⑸%时 本系统采用晶振作为外部参考频率源,电路和普通电路一样。但要注意确保 MODCLK脚在复位时为高，否则系统会出错。 本系统采用Motorola公司推荐的4.194MHz晶振频率，同时通过写时钟合成控制寄存器SYNCR中的相关位来获得一定的系统时钟。系统时钟频率SYNCR与的W位、X位和Y[0～5]区的值有关：Fsys=Fref x [4(Y+1) x 2(2w+x)]/128。 当写入W=1，X=0，Y=100111时，Fsys=5Fref=20.97MHz。(注意：不要超过MC68HC376系统频率的最大允许值20.97MHz)。 2.3.2 外部滤波电路 由于采用外部参考频率源，所以需要在XFC脚上接入滤波电路。应尽可能降低XFC脚的泄露电流，以提高时钟的稳定性和内部锁相环的性 能。滤波电路图略(详见《电子技术应用》2002.10)。 2.4 输入输出通道 系统输入输出通道包括模拟量输入、开关量输入、键盘输入、液晶显示、控制量逻辑输出等部分。为了减小干扰，开关量输入采取光电隔离方式。运用MC68HC376的CTM4模块测量频率，由QADC模块实现队列式的模数转换功能。 2.4.1