【文章內(nèi)容簡介】 貯器布局00H～1FFH單元包含寄存器陣列、專用寄存器和256字節(jié)的附加RAM。其中，00H～017H是專用寄存器區(qū)，除了P3和P4外，其他所有的片外設(shè)裝置都由這些專用寄存器控制。018H～0FFH是附加的寄存器陣列，可由RALU直接訪問，宛如有232個累加器。100H～1FFH是附加的256字節(jié)的RAM，由于采用了“垂直寄存器窗”結(jié)構(gòu)，可以把512字節(jié)中的任何一個部分映射到00H～0FFH空間中的頂部，因而CPU就可以對他們直接尋址，即把被映射的部分當作寄存器來使用，使得通用寄存器數(shù)增加了256個字節(jié)，大大方便了程序的設(shè)計。進行切換時，只要寫窗口選擇寄存器就可以。由于芯片是有內(nèi)部ROM/EPROM的，當芯片引腳/EA接至高電平時，則指令和數(shù)據(jù)都從內(nèi)部ROM/EPROM中讀取，否則，CPU將從內(nèi)部RAM或外部存貯器讀取數(shù)據(jù)，從外部存貯器讀取指令。 全雙工串行口MCS96單片機具有與MCS51單片機兼容的全雙工串行口。這個串行口有4種工作模式，使它方便地用于I/O擴展，與CRT終端等設(shè)備進行通信以及多處理機通信。串行口可利用內(nèi)部的專門的波特率發(fā)生器。 A/D轉(zhuǎn)換器及PTS外設(shè)MCS96單片機有一個8通道的10位可變（變?yōu)?位）的逐次逼近的A/D轉(zhuǎn)換器，它由一個8通道的模擬多路轉(zhuǎn)換開關(guān)、一個采樣/保持電路、一個10位逐次逼近A/D轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器、A/D結(jié)果寄存器和控制邏輯組成，使得它特別適用于多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，智能儀器，控制系統(tǒng)等應(yīng)用領(lǐng)域。作為D/A轉(zhuǎn)換器輸出,MCS96單片機可以直接提供脈寬調(diào)制信號，某些電機可以用它字節(jié)驅(qū)動。脈寬調(diào)制輸出信號經(jīng)過積分就可以獲得模擬電壓信號，這就實現(xiàn)了D/A轉(zhuǎn)換。外部事件服務(wù)器 PTS（Peripheral Transaction Server）是一種微代碼硬件中斷處理器，它可以大大降低 CPU 響應(yīng)中斷的開銷?？咳舾山M固定的微代碼，PTS 可以對一些固定的操作實現(xiàn)高速的中斷服務(wù)。 高速輸入器HIS/高速輸出器HSO高速輸入器HIS用于記錄某個外部事件發(fā)生的時間，時間基準由定時器1提供，共可記下8個事件。HSI可方便而有效地對脈沖式周期信號進行檢測，這對于設(shè)計事件捕捉系統(tǒng)非常方便；而HSO可以按規(guī)定的時刻去觸發(fā)某一事件，任何時候，都可以懸掛起8個事件?！案咚佟币馕吨@些功能是“自動地”（相對于定時器）實現(xiàn)地，無需CPU的干預(yù)。除了高速輸入/輸出器外，MCS96還有5個8位的I/O口。這些口有相當一部分是多用途的。其中P0是只用于輸入的口，P1是準雙向口，P2是多功能口，P3和P4可作為雙向口和系統(tǒng)總線。 CAN 通訊電路CAN(Controller Area Network)即控制器局域網(wǎng)絡(luò)。由于其高性能、高可靠性及獨特的設(shè)計，CAN 越來越受到人們的重視。國外已有許多大公司的產(chǎn)品采用了這一技術(shù)。CAN 最初是有德國的 BOSCH 公司為汽車監(jiān)測、控制系統(tǒng)而設(shè)計的。眾所周知，現(xiàn)代汽車越來越多的采用電子裝置控制，如發(fā)動機的定時、注油控制、加速、剎車控制（ASC）及復雜的抗鎖定剎車系統(tǒng)（ABS）等。由于這些控制需檢測及交換大量的數(shù)據(jù)，采用硬接信號線的方式不但煩瑣、昂貴，而且難以解決問題，采用 CAN 總線上述問題便得到很好的解決。CAN 總線的突出優(yōu)點使其在各個領(lǐng)域的應(yīng)用得到迅速發(fā)展，這使得許多器件廠商竟相推出各種 CAN 總線器件產(chǎn)品，已逐步形成系列。目前，CAN 已不僅是應(yīng)用于某些領(lǐng)域的標準現(xiàn)場總線，它正在成為微控制器的系統(tǒng)擴展及多機通信接口。 SJA1000 簡介和 82C250 簡介CAN 的通信協(xié)議主要由 CAN 控制器完成。CAN 控制器主要由實現(xiàn) CAN 總線協(xié)議部分和與微控制器接口部分電路完成。SJA1000 是目前市場上用的較廣泛的一款 CAN 控制器，它在以往的 CAN 控制器上增添了一些新的功能 [5,6]：(1) 標準結(jié)構(gòu)和擴展結(jié)構(gòu)信息的發(fā)送和接收(2) 增加了接收 FIFO（64 字節(jié)）(3) 在標準和擴展格式中都有單/雙接收過濾器（含接收代碼和接受屏蔽寄存器）(4) 增加了讀/寫訪問的錯誤計數(shù)器(5) 可編程的錯誤限制報警(6) 由功能位定義的仲裁丟失中斷 控制器主要由下述幾部分構(gòu)成：(1) 接口管理邏輯：它接收來自微控制器的命令，分配控制信息緩存器，并為微控制器提供終端和狀態(tài)信息。(2) 發(fā)送緩沖器：它有 10 個字節(jié)存儲單元組成，存儲由微控制器寫入，將被發(fā)送到 CAN 總線的報文。SJA1000 的功能方框圖如圖 3 所示。圖 3 SJA1000 的功能方框圖 (1) 接口管理邏輯：它接收來自微控制器的命令，分配控制信息緩存器，并為微控制器提供終端和狀態(tài)信息。(2) 發(fā)送緩沖器：它有 10 個字節(jié)存儲單元組成，存儲由微控制器寫入，將被發(fā)送到 CAN 總線的報文。(3) 接收緩存器 0 和 1：接收緩存器 0 和 1 均由 10 個字節(jié)組成，交替存儲由總線接收到的報文，當一個緩存器被分配給 CPU 時，位流處理器可以對另一個進行寫操作。(4) 位流處理器：它是一個控制發(fā)送緩存器和接收緩存器（并行數(shù)據(jù)）與 CAN 總線（串行數(shù)據(jù)）之間數(shù)據(jù)流的序列發(fā)送器。(5) 位定時邏輯：它將 SJA1000 同步與 CAN 總線上的位流。(6) 收發(fā)邏輯：用來控制輸出驅(qū)動器。(7) 錯誤管理邏輯：它按照 CAN 協(xié)議完成錯誤界定。(8) 控制器接口邏輯：它是與外部微控制器的接口，SJA1000 可直接與多種微控制器接口。SJA1000 的硬件連接如圖 4。圖 4 SJA1000 的硬件連接圖由于 SJA1000 內(nèi)部有數(shù)據(jù)鎖存器，所以直接將數(shù)據(jù)/地址信號與它相連，通過 ALE信號將數(shù)據(jù)、地址信號分離，同時通過譯碼產(chǎn)生相應(yīng)串行口的選通信號， /WR，/RD 信號用來控制數(shù)據(jù)傳輸方向。SJA1000 可以將輸入的并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成串行數(shù)據(jù)，也可以將串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成并行數(shù)據(jù)，完成接口擴展和通信功能。82C250 是 CAN 控制器和物理總線間的接口，它可以提供對總線的差動發(fā)送能力和對 CAN 控制器的差動接收能力。它可以將接收和發(fā)送的單線傳送方式轉(zhuǎn)換成用 CANH 和CANL 雙線傳送，這樣可以防止在一些工作環(huán)境下可能產(chǎn)生的電氣瞬變現(xiàn)象。82C250 的主要特性 [7]：(1) 與 ISO/DIS11898 標準全兼容(2) 高速（最高可達 1MBPS）(3) 具有抗工作環(huán)境下的瞬間干擾，保護總線能力(4) 降低射頻干擾(5) 低電流待機方式(6) 防護電源與地之間發(fā)生短路 SJA1000 和 82C250 的硬件連接SJA1000 和 82C250 的硬件連接如圖 5 所示。 圖 5 SJA1000 與 82C250 的硬件連接圖SJA1000 與兩片光隔離放大器 6N137 相連，第一片 6N137 的輸出管腳 OUT 與 82C25的 TXD 相連，82C250 的 RXD 輸出管腳與第二片 6N137 的輸入管腳 IN 相連。串行數(shù)據(jù)通過光隔離放大器 6N137，250 將發(fā)送的串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為 CAN 總線標準的差分電平信號發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)上，82C250 將接收的 CAN 總線標準的差分電平信號轉(zhuǎn)換為串行數(shù)據(jù)，傳給SJA1000，完成 CAN 總線通信功能?？偩€兩端各有一個 120Ω 的電阻，對于匹配總線阻抗起著相當重要的作用,否則，數(shù)據(jù)通信的抗干擾性及可靠性大大降低，甚至無法通信[8]。 定時監(jiān)測電路由于整個系統(tǒng)需要定時采集數(shù)據(jù)，記錄越限值的出現(xiàn)時間，統(tǒng)計總的掉電時間等，因此，全局的時鐘信號是必須的。DS12887 實時時鐘芯片能夠滿足系統(tǒng)的上述需要。它是一款帶有 128 字節(jié)的不掉電 RAM 的實時時鐘芯片。即使在沒有電源的情況下，它內(nèi)置的電池可以保證它正常工作 10 年。128RAM 中，有 14 個字節(jié)是時鐘和控制寄存器，另 114 個字節(jié)作為通用寄存器使用。寄存器分布圖 6 如下：圖 6 DS12887 的寄存器分配圖前 10 個字節(jié)的時間、日歷和鬧鈴寄存器可以以二進制或 BCD 碼的形式來操作，A、B、C、D 四個寄存器則用來進行各種控制。寄存器 A 的 UIP 位是標志位，當 UIP=1 時，表示要開始新一輪的刷新。DV2～DV0三位用來控制時鐘振蕩器的開關(guān)等，RS3～RS0 則控制輸出方波的頻率。當 SET 位為 1 時，刷新周期被中止，這時，程序能夠?qū)r間、日歷及鬧鈴進行初始化。PIE、AIE、UIE 和 SQWE 是中斷允許信號，設(shè)置為 1 時，周期中斷、鬧鈴中斷、刷新中斷和方波輸出使能中斷被允許。DM 位決定了寄存器是以二進制還是 BCD 碼來操作的。24/12 位和 DSE 位表征了 24 小時制/12 小時制和夏令時制。C 寄存器的各位都是標志位，PF、AF、UF 分別是周期中斷、鬧鈴中斷和刷新中斷的標志位，當中斷條件滿足時，產(chǎn)生中斷并置位標志位。當任一中斷產(chǎn)生時，IRQF 置為 1。D 寄存器的最高位 VRT 表示了芯片內(nèi)部鋰電池是否還有電，正常工作時，讀數(shù)為1。DS12887 與 IBM AT 計算機的時鐘相兼容，支持 Intel 和 Motorola 兩種總線方式，MOT 管腳是總線選擇端，接地時選擇 Intel 總線方式。它能夠正確地進行時分秒年月日以及閏年、閏月的計算直到 2100 年。不掉電 RAM 保證了當系統(tǒng)掉電時，芯片能夠記錄下掉電的時間，這樣，可以對系統(tǒng)掉電時間進行分析和研究。復位信號對時間、日歷、RAM 沒有任何影響，當復位信號為低時，僅僅使電源電壓得到穩(wěn)定。AD7～AD0 是時分復用的信號，直接與單片機的引腳相連。ALE 信號提供給DS12887 作為鎖存信號，讀寫線分別連接 DS 和 AS 管腳。/IRQ 是中斷輸出信號，每秒產(chǎn)生一個中斷，上拉后接至單片機的中斷輸入管腳。芯片的硬件連接如圖