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ADμC812是高度集成的高精度12位數據采集系統，其功能方框圖如圖1所示。從圖中可知，該芯片內不僅集成了可重新編程非易失性閃速/電擦除程序存儲器的高性能8位（與8051兼容）MCU，還包含了高性能的自校準8通道ADC及2通道12位DAC。 如所有與8051兼容的器件一樣，對于程序和數據存儲器，ADμC812具有各自獨立的地址空間：64KB外部程序地址空間和16MB外部數據地址空間。但與其他器件不同的是，它包含了片內閃速存儲器技術(shù)，向用戶(hù)提供8KB的閃速/電擦除程序存儲器、640B的閃速/電擦除數據存儲器。 芯片集成了全部輔助功能塊以充分支持可編程的數據采集核心。這些輔助功能塊包括看門(mén)狗定時(shí)器（WDT）、電源監視器（PSM）以及ADC DMA功能。另外，為多處理器接口和I/O擴展提供了32條可編程的I/O線(xiàn)、I2C兼容的SPI和標準UART串行端口。 與以往的80C51單片機不同，ADμC812具有獨特的在線(xiàn)調試和下載功能，由支持ADμC812的開(kāi)發(fā)工具包QuickStart開(kāi)發(fā)系統來(lái)提供。也就是說(shuō)，在用戶(hù)系統保留ADμC812的情況下，通過(guò)開(kāi)發(fā)系統與ADμC812的串口通信，可直接對用戶(hù)系統進(jìn)行調試，并在調試完成后將已調試好的程序下載到ADμC812中。 雖然ADμC812具有上述各種優(yōu)良性能，但由于它是一種新型微控制器，與以往的單片機相比，在用法上有許多不同之處。因此，在進(jìn)行ADμC812系統開(kāi)發(fā)應用時(shí)，仍然有許多問(wèn)題須要注意。下面，將我們在應用ADμC812開(kāi)發(fā)產(chǎn)品時(shí)發(fā)現的一些應注意的問(wèn)題及其解決辦法介紹如下。 應用中存在的若干問(wèn)題 1.在線(xiàn)調試注意事項 ADμC812與其他單片機突出不同之處在于支持它的開(kāi)發(fā)系統不同。QuickStart開(kāi)發(fā)系統是支持ADμC812的開(kāi)發(fā)工具包，功能完善，包括下載、調試和模擬等功能。 （1）RS232接口電路 對于用戶(hù)開(kāi)發(fā)系統來(lái)說(shuō)，在線(xiàn)調試和下載功能最重要，也是最常使用的，但二者都需通過(guò)PC機上的串行端口與ADμC812的UART串行端口之間連接的串行端口電纜進(jìn)行數據通信才能發(fā)揮作用。因此，用戶(hù)在開(kāi)發(fā)應用系統的同時(shí)，應設計一個(gè)RS232接口電路（如圖2所示）來(lái)實(shí)現PC機與ADμC812的串口通信。 由于RS232接口電路是PC機和用戶(hù)開(kāi)發(fā)系統的唯一通路，因此，它是在線(xiàn)調試和下載功能實(shí)現的關(guān)鍵。在用戶(hù)系統的開(kāi)發(fā)研制過(guò)程中，經(jīng)常會(huì )出現在線(xiàn)通信故障問(wèn)題。導致該現象發(fā)生的原因有很多，但最有可能的是接口電路工作異常所產(chǎn)生。要判斷RS232接口電路工作是否正常，可按以下步驟逐一檢查RS232通信是否正常。 ① V＋和V－引腳電壓是否足夠高（分別超過(guò)＋8V和-8V）。若電壓較低，則可能ADM202芯片已損壞。 ② R1IN腳是否存在%26;#177;12V的脈沖信號。若存在，則說(shuō)明PC機方面通信發(fā)送信號正常。 ③ R1OUT腳是否存在＋5V信號。若存在，則說(shuō)明ADM202接收PC機信號工作正常。 ④ T1IN腳是否存在＋5V信號。若存在，則說(shuō)明ADμC812對PC機的通信產(chǎn)生響應；否則是ADμC812通信存在問(wèn)題，說(shuō)明ADμC812工作不正常。 ⑤ T1OUT腳是否存在%26;#177;12V的脈沖信號。若存在，但ADμC812還無(wú)法進(jìn)入在線(xiàn)調試狀態(tài)，則說(shuō)明DB9與PC機之間的串行接口電纜有問(wèn)題。 （2）PSEN引腳 用戶(hù)系統在具備RS232接口電路之后，還需通過(guò)一個(gè)與地相連的1kΩ電阻將ADμC812的PSEN引腳拉至低電平（見(jiàn)參考文獻、），才能進(jìn)入在線(xiàn)調試和下載狀態(tài)。因此，PSEN引腳拉低是在線(xiàn)調試和下載功能實(shí)現的另一關(guān)鍵所在。 值得強調的是，PSEN引腳與地之間連上1kΩ電阻并不一定就能保證PSEN為低電平。若靜電造成PSEN引腳損傷，則1kΩ電阻不能將PSEN引腳拉低。經(jīng)試驗證明，在PSEN引腳損傷不嚴重時(shí)，可通過(guò)把PSEN直接對地短路將其拉至低電平；但若損傷嚴重，則即使直接接地，器件仍然不能工作。因此，在使用ADμC812時(shí)，應特別小心、謹防靜電。如焊接芯片時(shí)應將電烙鐵接地，并戴上防靜電手鐲。 由于A(yíng)DμC812的調試器是在用戶(hù)系統復位時(shí)檢測PSEN引腳狀態(tài)的，因此，為提高通信成功幾率，可在用戶(hù)系統復位瞬間將PSEN引腳直接對地短路。但在A(yíng)DμC812芯片進(jìn)入在線(xiàn)調試或下載狀態(tài)之后，PSEN引腳仍應通過(guò)1kΩ電阻接地。當然，若需要在下載程序后脫機運行，應將PSEN引腳與1kΩ下拉電阻斷開(kāi)，否則，ADμC812將一直保持在線(xiàn)調試狀態(tài)。 （3）資源占用問(wèn)題 ADμC812具有3個(gè)16位定時(shí)器/計數器，即：定時(shí)器0、定時(shí)器1和定時(shí)器2。每一個(gè)定時(shí)器/計數器包含2個(gè)8位寄存器THX和TLX（X＝0，1和2）。所有3個(gè)定時(shí)器/計數器均可配置作為定時(shí)器或計數器，此功能和普通單片機相同。 由于與其他單片機不同，ADμC812具備在線(xiàn)調試功能，因此，芯片處于在線(xiàn)工作狀態(tài)下某些功能將會(huì )受到限制。這是因為在線(xiàn)調試時(shí)，計算機和芯片之間的通信占用一定的資源所導致。經(jīng)實(shí)踐證明，定時(shí)器1就是被占用的資源之一。若用戶(hù)在線(xiàn)調試的程序中使用了定時(shí)器1，則無(wú)論是設斷點(diǎn)調試，還是單步或連續運行，都會(huì )有程序無(wú)法執行的情況發(fā)生。但若將程序中的定時(shí)器1屏蔽掉，則程序能正常運行，實(shí)現用戶(hù)預定的功能。當然，在線(xiàn)調試程序時(shí)可以使用定時(shí)器0和定時(shí)器2，因它們未被占用。 雖然在線(xiàn)調試時(shí)，定時(shí)器1無(wú)法使用，但并不意味著(zhù)用戶(hù)不能在用戶(hù)系統中利用該定時(shí)器。用戶(hù)可先將預定功能用定時(shí)器0實(shí)現，在調試通過(guò)之后，再改用定時(shí)器1來(lái)實(shí)現；也可直接用定時(shí)器1實(shí)現，但只能盲調，因程序必須下載后脫機運行。 2.A/D轉換器的使用問(wèn)題 ADμC812內集成的ADC轉換模塊，包含了8通道、12位、單電源A/D轉換器，這些A/D轉換器是由基于電容DAC的常規逐次逼近轉換器組成的,接收的模擬輸入范圍為0至＋VREF（＋2.5V）。另外，此模塊還為用戶(hù)提供片內基準、校準特性，模塊內的所有部件能方便地通過(guò)3個(gè)寄存器SFR接口來(lái)設置�？傊�，ADμC812的ADC模塊具有與一般ADC芯片相比擬的性能，并且操作簡(jiǎn)單、可靠性高，采集速率可高達200kHz。 （1）基準電壓 A/D轉換器的2.5V基準電壓既可由片內提供，也可由外部基準經(jīng)VREF引腳驅動(dòng)。若使用內部基準，則在VREF和CREF引腳與AGND之間都應當連接100nF電容以便去耦。這些去耦電容應放在緊靠VREF和CREF引腳處。為了達到規定的性能，建議在使用外部基準時(shí)，該基準應當在2.3V和模擬電源AVDD之間。 由于片內基準高精度、低漂移且經(jīng)工廠(chǎng)校準，并且當ADC或DAC使能時(shí)，在VREF引腳會(huì )出現此基準電壓。因此，在進(jìn)行系統擴展時(shí)，可將片內基準作為一個(gè)2.5V的參考電源來(lái)使用。若要把片內基準用到微轉換器之內，則應在VREF引腳上加以緩沖并應在此引腳與AGND之間連接100nF電容。 在實(shí)際應用中應當特別注意，內部VREF將保持掉電直到ADC或DAC外圍設備模塊之一被它們各自的使能位上電為止。 （2）模擬輸入 與其他ADC芯片相比，ADμC812的ADC模塊有一個(gè)缺點(diǎn)，就是ADC正常工作的模擬輸入范圍為0～+2.5V；而允許輸入的電壓范圍只能為正電壓（0～+5V）。經(jīng)實(shí)驗證明，若輸入的模擬電壓超過(guò)+2.5V（最大值為+5V），ADC的采樣結果為最大值（0FFFH），雖然結果不對，但并沒(méi)有影響ADμC812正常工作；但是，一旦輸入負的模擬電壓，則會(huì )影響ADμC812正常工作，表現為ADC的基準電壓（VREF＝+2.5V）消失和采樣結果不正確，且若長(cháng)時(shí)間輸入負電壓，將有可能損壞芯片。因此，在實(shí)際應用中，若發(fā)現啟動(dòng)ADC之后VREF端無(wú)電壓，則應立即將芯片復位，并檢查模擬輸入信號的采集放大部分。在確保進(jìn)入ADμC812的模擬信號在0～+2.5V范圍內之后，才能再次啟動(dòng)ADC。實(shí)際應用時(shí)，應保證輸入的模擬電壓為正電平。 3.并行I/O端口的使用問(wèn)題 與其他單片機一樣，ADμC812也有4個(gè)通用數據端口（P0"P3）與外部器件交換數據，且除了用作通用I/O之外，某些端口還能實(shí)現外部存儲器操作。另有一些端口則與器件上外圍設備其他功能多路復用。 （1）P1口 值得注意的是，在A(yíng)DμC812中端口0、2和3是雙向端口，而端口1是只輸入端口。在圖3中可以看到在P1口的電路中包括了位鎖存器和輸入緩沖器，但沒(méi)有輸出驅動(dòng)器，因而P1口只能被配置為數字輸入或模擬輸入，不能用于輸出。 當P1口用作模擬輸入時(shí)，它對應于A(yíng)DμC812內8通道模數轉換的輸入端口A(yíng)DC0"ADC7。若在實(shí)際使用中，不須將8個(gè)通道ADC都用上，可將剩余的P1口引腳設置為數字輸入，但此時(shí)須注意，它與標準的8051單片機用作數字輸入的通用I/O口不同，認為高電平有效。因此，P1口用作數字輸入時(shí)，在檢測是否有輸入信號之前，須將0寫(xiě)至對應端口，然后再判斷。這就要求系統在設計時(shí)，應將用作數字輸入的P1口外加1個(gè)下拉電阻，一般為幾kΩ。 （2）P2口 如前所述，ADμC812的P2口也是雙向端口，包含輸入緩沖器、輸出鎖存器和輸出驅動(dòng)器。通過(guò)與P2口相應的端口SFR，可將P2口的各端口引腳獨立地配置為數字輸入或數字輸出，以及對它們進(jìn)行讀、寫(xiě)訪(fǎng)問(wèn)。這些與一般單片機P2口作通用I/O口的用法相同。 但當ADμC812接有外部數據存儲器時(shí)，P2口不僅要用于輸出中8位地址（A8"A15），還要用于輸出高8位地址（A16"A23），此用法類(lèi)似于P0口。不同的是，P0口是數據和地址總線(xiàn)復用，而P2口是中位、高位字節地址總線(xiàn)復用。因此，P2口在用于外擴大容量數據存儲器時(shí)，也應通過(guò)一個(gè)鎖存器將高位字節地址鎖存，如圖4所示。 4.外部尋址問(wèn)題 與其他單片機不同，ADμC812具有24根地址線(xiàn)。它可尋址的外部數據存儲器空間為16MB，此超大容量的存儲空間可滿(mǎn)足眾多應用領(lǐng)域的需求。由于外部數據存儲器空間高達16MB，只用DPTR作間址寄存器是不夠的。因此，ADμC812的數據指針是由3個(gè)8位寄存器來(lái)組成，分別是DPP（頁(yè)字節寄存器）、DPH（高位字節寄存器）和DPL（低位字節寄存器），在進(jìn)行內部和外部代碼訪(fǎng)問(wèn)或外部數據訪(fǎng)問(wèn)時(shí)，由它們來(lái)提供存儲器地址。與其他單片機一樣，DPTR仍然是由DPH和DPL兩個(gè)寄存器來(lái)構成，且用法相同；而DPP是用于傳送A23"A16最高8位地址的寄存器，這相當于若將外部數據寄存器每64KB劃分為1頁(yè)，則不同的DPP值將對應于不同的頁(yè)，因此取名為頁(yè)寄存器。 5.SPI串口對P3口的影響 為便于MCU與各種外圍設備進(jìn)行通信，ADμC812提供了三種串行I/O端口：UART接口、I2C兼容的串行接口和串行外設接口（SPI）。其中，SPI接口是工業(yè)標準的同步串行接口，它允許MCU與各種外圍設備以串行方式（8位數據同時(shí)同步地被發(fā)送和接收）進(jìn)行通信。由于只須使用4條線(xiàn)就可與多種標準外圍器件直接接口，因此，SPI接口在串口通信方面有著(zhù)廣泛的應用。 然而，我們在使用ADμC812的SPI串口進(jìn)行通信時(shí)，發(fā)現它與其他芯片（具有SPI串口功能）不同，此SPI串口的使能會(huì )對P3口產(chǎn)生影響，其現象表現為：無(wú)論P3口實(shí)際輸入電平為何值，P3口的內部鎖存器都認定為高電平，從而程序中的JB或JNB等判斷轉移指令將失去作用。這說(shuō)明，SPI串口使能將使P3口只能作為輸出口來(lái)使用。因此，在同時(shí)使用SPI串口和P3口作輸入口時(shí)，為避免錯誤發(fā)生，必須在每次P3口檢測輸入信號之前都將SPI串口禁止。 結束語(yǔ) ADμC812作為一種新型的微控制器，具有一般單片機所不能比擬的強大功能。它內部集成的8通道高精度ADC和雙12位DAC，使其能極有效地簡(jiǎn)化儀器中數據采集系統部分，同時(shí)它所提供的三種串口通信方式，可滿(mǎn)足各種串行器件的接口問(wèn)題。它的在線(xiàn)調試和下載功能可極大地方便用戶(hù)系統的開(kāi)發(fā)研制。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間探索和應用，我們已基本掌握ADμC812的各種功能，總結出一些經(jīng)驗和教訓，本文旨在為用戶(hù)提供借鑒參考。 |
