MC68300系列微控制器的特點和應用

　　隨著各相關技術的發(fā)展和市場需求的拉動，微控制器出現了強勁的發(fā)展勢頭和廣泛應用。據悉，1999年微控制器的市場將比1998年增長21%，2000年的增長率可能達到21.6%。Motorola是世界上最大的微控制器生產廠商，其產品具有種類全、可選擇余地大、新產品多等特點，市場占有率達27%以上。MC68300系列是第一個推出的高性能微控制器，現已達幾十個品種，近期又有了新的發(fā)展，適合于更廣泛的應用范圍。

MC68300系列微控制器的特點

　　MC68300系列微控制器采用模塊化設計，可以根據用戶的要求，選擇不同的模塊，以適應不同的應用場合?，F在廣泛使用的已有十余種產品，一般其組成如圖1所示。

它們具有以下共同的特點或模塊：

　?、?中央處理單元（CPU）：采用在MC68020基礎上形成的32位CPU，稱作CPU32。它與MC68020的指令系統(tǒng)基本相同，并且還增加了多條適合于微控制器應用的指令，這樣，在開發(fā)過程中就可以充分利用已有的成果。最高工作頻率已達25MHz。

　?、?由于采用了全靜態(tài)設計、高速互補金屬氧化物半導體（HCMOS）工藝制造，所以MC68300系列微控制器都具有較低的功耗。工作頻率可以從131kHz到25.17MHz變化。當使用低功耗停機指令完全停止系統(tǒng)時鐘時，仍可保存所有寄存器的內容不變。

　?、菚r鐘頻率較其它微控制器低很多。它采用32.768kHz的石英晶體，由片內的鎖相環(huán)（PLL）電路產生所需的時鐘頻率，這就使得高頻噪聲低，抗干擾能力強，容易滿足電磁兼容性（EMC）的要求。

　?、?MC68300系列微控制器均有系統(tǒng)集成模塊（SIM）。該模塊由外部總線接口（EBI）、片選控制、系統(tǒng)保護子模塊、測試子模塊和系統(tǒng)時鐘組成。

　　外部總線基于MC68020總線，提供24根地址線、16根數據線及用于數據傳送和中斷請求等功能的控制信號線。數據總線允許8位或16位訪問方式，并允許動態(tài)改變總線寬度。

　　片選控制具有12根獨立的可程控的片選信號輸出，用于系統(tǒng)擴展、增加外部設備和外部芯片。

　?、?一般均有隊列串行模塊（QSM）。該模塊為MC68300系列微控制器提供兩個獨立的串行通信接口，它們分別是隊列串行外圍接口QSPI和串行通信接口SCI。

除具有上述共同特點或模塊外，MC68300系列微控制器的主要產品還分別有如下特點或模塊：

　?、?MC68331

　　除包括CPU32、SIM和QSM模塊外，還含有通用定時（GPT）單元。GPT可以實現輸入捕捉（IC）、輸出比較（OC）、脈沖寬度累加（PAI）、脈沖寬度調制（PWM）、輔助定時器時鐘輸入（PCLK）等功能。

　　近期Motorola還公布了MC68331的低電壓（工作電壓2.7V-3.6V）芯片MC68CK331。它的工作頻率仍可達16MHz，但功耗已大大降低，特別適合于由電池供電的便攜式產品。

　?、?MC68332

　　MC68332除包括MC68300系列共有的模塊外，還包括2KB RAM、半智能化的定時處理單元（TPU）。

　　TPU是MC68332最具特色的模塊之一。它有自己的執(zhí)行單元、3級優(yōu)先級控制器、數據RAM、雙定時基準和微程序ROM等。它可獨立于CPU之外，執(zhí)行各種定時、脈沖生成、電機（特別是步進電機）控制、頻率測量等與時間有關的操作，可大大減輕CPU的負擔。

　　Motorola最近已可提供MC68332的低電壓（工作電壓3.0V-3.6V）版本產品MC68LK332，在實現低功耗的同時，其工作頻率仍可達16MHz，適合便攜式產品。

　?、?MC68336

　　除具有MC68332的所有模塊和功能外，還有5.5k BRAM、可重構定時器模塊4（CTM4）、16通道的10位隊列化模/數轉換器（QADC）。

　　MC68336共有7.5kB RAM，分為4kB和3.5kB兩個部分，均具有MC68332的2kB RAM的全部特性。

　?、?MC68376

　　除具有MC68336全部功能外，還包括8k BROM模塊、CAN2.0B控制器模塊（TouCAN）兩個部分。

　　⑸ MC68CK338

　　MC68CK338與MC68331相比，主要區(qū)別為：把MC68331中的GPT改為可重構定時模塊6（CTM6）；中央處理單元CPU32和系統(tǒng)集成模塊SIM均為低功耗模塊，工作電壓為2.7V-3.6V，工作頻率上限為14.4MHz，所以較適合于用電池供電的便攜式產品。

　?、?MC68F333

　　MC68F333與上述產品相比，主要區(qū)別為：增加了64k E2PROM。

　?、?MC68334

　　MC68334與前述的微控制器相比，其主要差別是：把2kB RAM改為1kB RAM；去掉了串行外圍接口（QSM）模塊；但輸入輸出引腳增加到47。

　　⑻ MC68360

　　MC68360適合于通信類產品應用。與其它產品相比，它有較大變化：使用增強型CPU32，即CPU32+；帶4個高速同步HDLC接口，2個異步串行口，14路DMA，32條地址線；4個定時器，8個片選端。

　　除上述產品外，還有MC68340、MC68349、MC68328、MC68356等產品，在此不再一一列舉。

MC68300系列微控制器的開發(fā)

　　MC68300系列微控制器普遍采用了流水線結構、24位地址線和16位數據線，尋址能力可達16M～32M。有些片內的各種存儲器可做到68kB以上。所以，程序復雜程度和開發(fā)難度都有較大的增加。為此，開發(fā)工具和開發(fā)手段都必須相應變化。

用于開發(fā)MC68300系列微控制器的開發(fā)工具主要有如下幾種：

　?、?CDS32高性能仿真系統(tǒng)

　　CDS32包括仿真器和總線狀態(tài)分析器，可對MC68300系列微控制器的性能進行實時仿真。在PC機上開發(fā)的目標碼能裝入到CDS32上運行。它有1M字節(jié)以上的仿真存儲器，8k