采用16 位MCU實現(xiàn)家庭智能終端設計

　　針對中國家庭可視對講及安防產品價格和性能兩級分化的情況，本文分析了基于一款中國原創(chuàng)16 位MCU 芯片KT8808 的智能終端設計方案，它可折衷8 位設計的成本優(yōu)勢和32 位設計的高性能特點，具有良好的性價比。

　　在中國的家庭可視對講及安防市場中，大多數(shù)產品或者是采用8 位MCU 來實現(xiàn)簡單的對講功能或安防報警功能，在低水平上進行無序的價格競爭，同時功能單一、使用極不方便；或者是采用32 位MCU，以很高的價位實現(xiàn)家庭智能終端，但普通家庭對此往往無法承受。

　　本文介紹的家庭智能終端方案采用了中國IC 設計公司自行設計的16 位MCU 芯片—— KT8808 ，可在家庭用戶可承受的價位上實現(xiàn)可視對講、防盜報警、信息發(fā)布、家庭控制等家庭智能終端的功能，具有良好的性價比。該方案已被TCL 智能樓宇事業(yè)部采用。

KT8808 特性

　　X86 兼容的16 位嵌入式CPU 芯片KT8808 內含80188/80186 兼容CPU、VGA 控制器、LCD 控制器、16/24 點陣漢字硬字符發(fā)生器、中斷控制器、定時器、2 個鍵盤控制器、8 個串口(UART)以及24 個通用輸入輸出(GPIO)，如圖1 中虛線框內所示。

　　80188 CPU：內含80186/80188 指令級兼容的16 位RISC CPU，速度從10MHz 到50MHz，可運行高效代碼和普遍使用的X86 軟件，同時具有與PC 機640KB 內存同樣大小的內存，從理論上講可運行DOS 操作系統(tǒng)。

　　VGA 控制器：與標準VGA 兼容，可實現(xiàn)320X240 到1024X768 16 色CRT 顯示和各種分辨率的單色彩色LCD。

　　漢字字符發(fā)生器：16 色16/24 點陣漢字字符顯示與16 色圖形疊加，漢字顯示速度最高可提高36 倍，同時，CPU 無須管理龐大的漢字字庫，節(jié)省了系統(tǒng)資源，這樣在最小12KB 程序容量下就可實現(xiàn)漢字信息終端。中文字符集支持GB-2312-80(7,000 漢字)及GBK2.0(GB18030-2000)(29,000 漢字)，可同時支持16 個西文字符集。

　　中斷控制器模塊：含一個與8259 兼容的8 級中斷控制器，通過4 個8 位寄存器可將中斷控制器的8 個中斷請求輸入靈活安排，使得任何一個設備的中斷請求均可連接到中斷控制器的任意一個中斷請求輸入，節(jié)省了中斷資源。

　　雙定時器模塊：含兩個16 位與8254 兼容的定時器。

　　通用I/O 口模塊：17 根打印機信號線與7 根串口線組成了3 個8 位的通用輸入輸出口。打印機接口模塊：打印機接口與標準PC 機兼容，使用17 根輸入或輸出線。

　　鍵盤控制器模塊：含兩個硬件AT 鍵盤控制器，一個用于PS/2 鍵盤，一個用于PS/2 鼠標。

　　該芯片可在外接一片512KB ROM 和一片256X16 DRAM 的情況下實現(xiàn)IBM PC/XT 功能，同時豐富的外設，如串口和通用輸入輸出，可以很方便的實現(xiàn)嵌入式設備的設計。該芯片已廣泛用于銀行漢字終端、語言教室終端、可視對講信息發(fā)布等領域。

方案說明

　　本文提出的方案采用簡明、優(yōu)美的圖形中文操作界面，能方便的實現(xiàn)人機交流，易學易用?？稍趩我伙@示屏上實現(xiàn)可視對講、防盜報警、信息發(fā)布、家庭控制等功能?？商峁┒喾N信息查詢，如：報警信息、開門記錄、三表現(xiàn)狀等，以利于用戶對戶內各種情況了如指掌。該方案的設計框圖如圖1 所示。在此設計方案中，KT8808 的8 位漢字字庫總線外接512KB ROM，其中低256KB 為字庫，高256KB 為程序，電源接上后，CPU 程序執(zhí)行；16 位顯存總線外接1 片256X16 的DRAM， 存放程序執(zhí)行的數(shù)據(jù)、文字顯示字符碼數(shù)據(jù)、圖形數(shù)據(jù)等；這三個芯片(KT8808、ROM、DRAM)組成了智能終端的核心部分，其VGA 數(shù)字輸出經(jīng)過視頻合成電路產生視頻信號通過視頻選擇開關接至CRT 模組，或者VGA 數(shù)字輸出可直接接至LCD 彩色模塊。在CRT 或LCD 屏幕上可顯示外接的視頻信號，也可顯示本機的功能菜單和家庭信息。由8 根GPIO 線組成的4X4 掃描鍵盤可實現(xiàn)0-9 、*、#、呼叫、通話、開鎖、監(jiān)視等16 個功能鍵，與屏幕顯示結合可實現(xiàn)可視化多級密碼、多防區(qū)、本機地址、音樂門鈴樂曲選擇和音量控制等設置。串口1 通過485 或電流環(huán)總線方式接至門口機，通過握手流程，將視頻信號和音頻信號進行適當?shù)厍袚Q，實現(xiàn)可視對講功能。在外接探頭如玻璃破碎、紅外探測等有信號時，根據(jù)布防情況由串口2 通過485 或電流環(huán)總線方式接至管理中心，實現(xiàn)安防報警。同時管理中心可在該總線上發(fā)布信息，實現(xiàn)小區(qū)信息發(fā)布功能。用戶可通過屏幕和鍵盤對家用電器的使用進行設置和智能控制，也可通過接至串口5 的電話撥號器在遠程電話控制。對于簡單的電器，通過簡單的開關信號控制，對于復雜的電器，由串口6 通過485 或電流環(huán)總線方式接至各個需要控制的電器。為了保證系統(tǒng)能在復雜的家居環(huán)境可靠工作，外接有看門狗電路。因KT8808 的封裝是QFP208，管腳比較多，在本方案使用時鐘是18.432MHZ，使用雙層PCB 板就可以工作得很好，在電源和地的布線上，注意不要將電源形成環(huán)路，數(shù)字地部分盡量鋪上銅皮。