采用16 位MCU實(shí)現(xiàn)家庭智能終端設(shè)計(jì)

　　針對中國家庭可視對講及安防產(chǎn)品價(jià)格和性能兩級(jí)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(shè)計(jì)方案，它可折衷8 位設(shè)計(jì)的成本優(yōu)勢和32 位設(shè)計(jì)的高性能特點(diǎn)，具有良好的性價(jià)比。

　　在中國的家庭可視對講及安防市場中，大多數(shù)產(chǎn)品或者是采用8 位MCU 來實(shí)現(xiàn)簡單的對講功能或安防報(bào)警功能，在低水平上進(jìn)行無序的價(jià)格競爭，同時(shí)功能單一、使用極不方便；或者是采用32 位MCU，以很高的價(jià)位實(shí)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(shè)計(jì)公司自行設(shè)計(jì)的16 位MCU 芯片—— KT8808 ，可在家庭用戶可承受的價(jià)位上實(shí)現(xiàn)可視對講、防盜報(bào)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(jià)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(nèi)含80188/80186 兼容CPU、VGA 控制器、LCD 控制器、16/24 點(diǎn)陣漢字硬字符發(fā)生器、中斷控制器、定時(shí)器、2 個(gè)鍵盤控制器、8 個(gè)串口(UART)以及24 個(gè)通用輸入輸出(GPIO)，如圖1 中虛線框內(nèi)所示。

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

　　VGA 控制器：與標(biāo)準(zhǔn)VGA 兼容，可實(shí)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(diǎn)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(shí)，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(shí)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(shí)支持16 個(gè)西文字符集。

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

　　雙定時(shí)器模塊：含兩個(gè)16 位與8254 兼容的定時(shí)器。

　　通用I/O 口模塊：17 根打印機(jī)信號(hào)線與7 根串口線組成了3 個(gè)8 位的通用輸入輸出口。打印機(jī)接口模塊：打印機(jī)接口與標(biāo)準(zhǔn)PC 機(jī)兼容，使用17 根輸入或輸出線。

　　鍵盤控制器模塊：含兩個(gè)硬件AT 鍵盤控制器，一個(gè)用于PS/2 鍵盤，一個(gè)用于PS/2 鼠標(biāo)。

　　該芯片可在外接一片512KB ROM 和一片256X16 DRAM 的情況下實(shí)現(xiàn)IBM PC/XT 功能，同時(shí)豐富的外設(shè)，如串口和通用輸入輸出，可以很方便的實(shí)現(xiàn)嵌入式設(shè)備的設(shè)計(jì)。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(lǐng)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(shí)現(xiàn)人機(jī)交流，易學(xué)易用?？稍趩我伙@示屏上實(shí)現(xiàn)可視對講、防盜報(bào)警、信息發(fā)布、家庭控制等功能?？商峁┒喾N信息查詢，如：報(bào)警信息、開門記錄、三表現(xiàn)狀等，以利于用戶對戶內(nèi)各種情況了如指掌。該方案的設(shè)計(jì)框圖如圖1 所示。在此設(shè)計(jì)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(gè)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(chǎn)生視頻信號(hào)通過視頻選擇開關(guān)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(hào)，也可顯示本機(jī)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(shí)現(xiàn)0-9 、*、#、呼叫、通話、開鎖、監(jiān)視等16 個(gè)功能鍵，與屏幕顯示結(jié)合可實(shí)現(xiàn)可視化多級(jí)密碼、多防區(qū)、本機(jī)地址、音樂門鈴樂曲選擇和音量控制等設(shè)置。串口1 通過485 或電流環(huán)總線方式接至門口機(jī)，通過握手流程，將視頻信號(hào)和音頻信號(hào)進(jìn)行適當(dāng)?shù)厍袚Q，實(shí)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(hào)時(shí)，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(shí)現(xiàn)安防報(bào)警。同時(shí)管理中心可在該總線上發(fā)布信息，實(shí)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(jìn)行設(shè)置和智能控制，也可通過接至串口5 的電話撥號(hào)器在遠(yuǎn)程電話控制。對于簡單的電器，通過簡單的開關(guān)信號(hào)控制，對于復(fù)雜的電器，由串口6 通過485 或電流環(huán)總線方式接至各個(gè)需要控制的電器。為了保證系統(tǒng)能在復(fù)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(shí)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。