【正文】 器而言，沒有得到程序編譯的CKOPT，其最大的頻率是8兆赫茲，而經(jīng)過程序編譯之后則可以達到16兆赫茲。無論采用的是諧振器或晶體，兩個電容的值要求相等，它們的值也可能取決于環(huán)境中的各項雜質(zhì)參數(shù)[1]。表32 晶體振蕩器工作模式CKOPTCKSEL3..1頻率范圍(MHz)電容C1和C2的推薦使用范圍(pF)1101(1)–11101222111112220101,110,111≤1222晶體振蕩器器擁有三種不同的工作模式，這三種不同的工作模式每一個都有一個最優(yōu)的頻率范圍。通過對CKSEL3..1的進行一定的設(shè)定也會影響到振蕩器的工作模式，如表32所示[1]。如圖36所示，由于芯片采用了哈弗結(jié)構(gòu)，并且具有單獨分立的數(shù)據(jù)與程序總線，因此得到了最高的性能與并行性。程序存儲器中的指令流水線通過各級運行。每當CPU執(zhí)行一條命令時也會讀取下一條的命令，單時鐘周期運行指令由此得到實現(xiàn)[11]。在芯片的內(nèi)部，通用工作寄存器被設(shè)計在快速訪問寄存器中，而當你需要對其進行訪問的時候只需要一個時鐘周期，因此ALU操作能夠在一個時鐘周期內(nèi)進行的想法得以變?yōu)楝F(xiàn)實。當有兩個相等的操作數(shù)在進行ALU操作的時候，它們的寄存器被訪問，然后就會執(zhí)行操作，將得到的結(jié)果發(fā)送回來，在這樣的一次操作，也只需要一個時鐘周期的時間。間接尋址寄存器指針能夠?qū)?shù)據(jù)空間進行尋址，提高地址運算的效率，并且使用存儲器的地址指針時，也可以利用其中一個指針來為其進行查找表的工作[11]。寄存器之間、寄存器與常數(shù)之間的運算可以使用ALU操作進行，單寄存器也能夠進行ALU操作。在進行ALU之后，狀態(tài)寄存器就能獲取并顯示新的結(jié)果。有無條件的跳轉(zhuǎn)與指令的調(diào)用產(chǎn)生了程序的流通，以此能夠?qū)φ麄€地址空間進行直接尋址的操作[1]。引導(dǎo)程序區(qū)、應(yīng)用程序區(qū)存在于程序存儲器空間中，他們都具有特定的鎖定位以及讀寫的保護。引導(dǎo)程序區(qū)中可以進行應(yīng)用程序區(qū)的SPM指令編寫。在堆棧中保存了中斷以及子程序被調(diào)用時的程序計數(shù)器。而通用數(shù)據(jù)SRAM的大小也影響了置身其中的堆棧的大小。一個便于使用的中斷模塊被設(shè)計在芯片之中?？刂萍拇嫫鲿辉O(shè)計在輸入輸出的空間里，而全局中斷使能位被設(shè)計在狀態(tài)器中。任何一個中斷都會在中斷的向量表里面獲得一個單獨分立的中斷向量，如果優(yōu)先級越來越低，那么就說明了它的地址越來越高。圖36 芯片結(jié)構(gòu)方框圖 串口通信電路本設(shè)計中采用PL2303HXD作為單片機與上位機之間的通信連接。PL2303HXD自身的TXD和RXD引腳與單片機的PD0(RXD)和PD1(TXD）進行連接，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸。串口通信電路如圖37所示。圖37 串口通信電路在市面上有許多集成了RS232USB接口的轉(zhuǎn)換器，而我選擇了PL2303HXD來設(shè)計串口通信模塊。這塊芯片能夠使用了USB的接口，并且是一個全雙工異步的串口通信設(shè)備，它的內(nèi)部配置有振蕩器，USB的控制與收發(fā)器，兼容UART協(xié)議，而為了能夠讓USB與RS232之間信號的轉(zhuǎn)變也只是需要對外圍電路加裝若干顆電容器便能夠完成需求。由于它的外圍電路體積小，因此可以方便的內(nèi)嵌進各種各樣的電路及設(shè)備中，同時它也可以自動完成數(shù)據(jù)接收與發(fā)送的工作，令技術(shù)員不需要再考慮其他的設(shè)計[2]。大多數(shù)的操作系統(tǒng)都能夠安裝上PL2303HXD的驅(qū)動程序，在電腦上可以顯示為傳統(tǒng)的COM口，也能夠讓基于COM口的應(yīng)用輕松的轉(zhuǎn)變成USB口的應(yīng)用程序，而且通訊波特率能夠達到6mb/s。它具有低功耗的睡眠與工作模式，對于手持設(shè)備是一個非常好的選擇。PL2303HXD具有的特點包括：完全兼容USB協(xié)議；能夠?qū)Σㄌ芈蔬M行編程設(shè)置；可以設(shè)置不同的輸出電壓，以此來滿足各種電壓的應(yīng)用需求；雙向數(shù)據(jù)緩沖可以調(diào)節(jié)并且有512字節(jié)大??；內(nèi)部有默認的ROM，也能夠使用外置的E2PROM對設(shè)備的相關(guān)信息進行存儲[2]。PL2303HXD主要性能參數(shù)：1.2.芯片內(nèi)設(shè)計有USB3.對RS232串行接口有良好支持1）全雙工發(fā)送器TxD和接收器RxD2）RTS，CTS，DTR，DSR，DCD和RI的作用為調(diào)制解調(diào)控制3） 5至8個數(shù)據(jù)位4）具有各種握手模式6）奇偶判錯，幀錯誤和串行中斷檢測7）可編程波特率從75bps到6Mbps8）外部的RS232驅(qū)動下降控制9）獨立的串行接口電源4.寬廣的流量控制機制1）自動與CTS/RTS流控制2）自動使用的XON/XOFF流量控制3）入站數(shù)據(jù)緩沖區(qū)溢出檢測5.可配置的512個字節(jié)雙向數(shù)據(jù)緩沖器1）256字節(jié)的輸出緩沖區(qū)和256字節(jié)的輸入緩沖區(qū)2）128字節(jié)的輸出緩沖區(qū)和384字節(jié)的輸入緩沖區(qū)6.具有喚醒的功能，通過遠程控制相關(guān)調(diào)制信號的輸入7.四個通用的I/O口8.外部的EEPROM可以用于機器運行時對配置的存儲9.驅(qū)動程序支持各大主流操作系統(tǒng)10. 獲得了微軟驅(qū)動程序認證11. 小尺寸的28引腳SSOP封裝圖38 PL2303HXD引腳圖各個引腳的功能解釋如表33中所述。表33 各個引腳功能引腳名字類型引腳描述1TXD輸出數(shù)據(jù)輸出到串口；2DTR_N輸出準備數(shù)據(jù)終端，低電平有效；3RST_N輸出發(fā)送請求，低電平有效；4VDD_325電源IC電源，串口電壓是多少V，那么串行端口就是多少V；5RXD輸入串口數(shù)據(jù)輸入；6RI_N輸入/輸出串行端口（環(huán)指示器）；7GND電源接地；8NC無連接9DSR_N輸入/輸出串行端口(數(shù)據(jù)集就緒)10DCD_N輸入/輸出串行端口(數(shù)據(jù)載波檢測)11CTS_N輸入/輸出串行端口(清除發(fā)送)12SHTD_N輸出控制RS232收發(fā)器關(guān)機13EE_CLK輸入/輸出串行EEPROM時鐘14EE_DATA輸入/輸出串行EEPROM數(shù)據(jù)15DP輸入/輸出USB端口D+信號16DM輸入/輸出USB端口D信號17VO_33常規(guī)18GND接地19NC無連接20VDD_5電源USB端口的5V電壓電源21GND接地22GP0輸入/輸出通用I/O引腳023GP1輸入/輸出通用I/O引腳124NC無連接25GND_A模擬地鎖相環(huán)26PLL_TEST輸入鎖相環(huán)測試27OSC1輸入晶體振蕩器輸入28OSC2輸入/輸出晶體振蕩器輸出 電機驅(qū)動模塊本電機驅(qū)動模塊采用L9110S電機驅(qū)動芯片，驅(qū)動電路如圖39所示。圖39 電機驅(qū)動電路其主要工作原理為：L9110S與單片機IO口進行連接，單片機收到上位機發(fā)送的指令后，依據(jù)單片機的內(nèi)部程序給L9110S芯片輸送相應(yīng)的電平，一枚L9110S芯片包含兩路輸入、兩路輸出引腳，而一個二相四線步進電機則需要兩個L9110S組成四路端口來完成對步進電機線序的輸出。在本設(shè)計中采用的L9110S芯片是一枚能夠?qū)﹄姍C進行控制與驅(qū)動的芯片，它的內(nèi)部包含了相應(yīng)的分立電路器件，具有兩組輸入輸出端口，減少了外圍電路的設(shè)計，以此降低了成本，同時也讓系統(tǒng)安全性能有了顯著的上升。兩個輸入端配置了TTL/CMOS，以此兼容電平，它們被設(shè)計在了芯片的內(nèi)部，具有不錯的抗干擾特性；而在輸出端部分，每一個輸出端能夠輸出大約800毫安的電流，以供對電機正反向轉(zhuǎn)動的直接驅(qū)動，瞬間峰值電流能夠達到2安；這枚芯片在各種電機或電磁器件上能夠進行穩(wěn)定無風險的驅(qū)動，這是由于它的內(nèi)部安裝了鉗位二極管，使得芯片的輸出飽和壓降的值變得更小，令驅(qū)動時可能會造成的不良影響得以降低[3]。L9110主要性能參數(shù)：1. 寬電壓的范圍：；2. 每一個輸出端能夠持續(xù)輸出800毫安的電流；??3. 飽和壓降的值比較低；4. CPU可以直接進行連接，電平輸出兼容TTL/CMOS5. 輸出內(nèi)置鉗位二極管，適用于感性負載；??6. 在芯片內(nèi)部集成了控制與驅(qū)動功能；??7. 管腳具有高壓保護；??8. 能夠正常進行工作的溫度為：從零下20攝氏度至80攝氏度。L9110相關(guān)的電氣性能介紹如表35中所示。表35 電氣性能符號參數(shù)最小典型最大單位最大Vcc電源電壓512伏特最大Iout輸出的電流－8001000毫安VHin輸入的高電平512伏特VLin輸入的低電平0伏特最大Pd允許電源消耗－－800毫瓦Topr能操作