【正文】 C 語言生成代碼的時空效率，程序代碼長度增加 20%，程序執(zhí)行速度約減慢 20%。采用 C 語言可以很容易進入單片機程序的移植工作，有利于產(chǎn)品中單片機的重新選型。 C 語言是一種結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計語言，支持當前程序設(shè)計中廣泛采用的自頂向下結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計技術(shù)。 C 語言是一種編譯型程序設(shè)計語言，她兼顧了多種高級語言的特點，并具備匯編語言的功能。修改別人的匯編程序，若程序的注釋說明不詳細、程序的思路不清晰、子程序使用不夠多，此時還不如自己重新編制。匯編語 言的不兼容性使得一種單片機上編制的程序，在另一種單片機上不能運行，單片機重新選型后程序必須重新編制。單片機廣泛選擇是當今產(chǎn)品開發(fā)的一個重要環(huán)節(jié)。在滿足電路性能的前提下，還要考慮元器件擺放整齊、美觀，便于測試，板子的機械尺寸，插座的位置等也需認真考慮。在做 PCB 板子前，要做 到 對該設(shè)計的設(shè)計目標心中有數(shù)。 同樣的原理設(shè)計 ， 同樣的元器件 ， 不同的人制作出來的 PCB 就具有不同的結(jié)果 ,那么如何才能做出一塊好的 PCB 板呢 ？結(jié)合畢業(yè)設(shè)計的 經(jīng)驗 ， 想就以下幾方面談?wù)勛约旱?想法 : 23 接 受到一個設(shè)計任務(wù) ,首先要明確其設(shè)計目標，如果是普通的 PCB 板 ,只要做到布局布線合理整齊 ,機械尺寸準確無誤即可 ,如有中負載線和長線 ,就要采用一定的手段進行處理 。 圖 為本設(shè)計的 Protel 原理圖。因而今天的 Protel 已不是單純的 PCB（印制電路板）設(shè)計工具，而是一個系統(tǒng)工具，覆蓋了以 PCB 為核心的整個物理設(shè)計 。D0腳接 MSP430單片機的 I/O引腳， 控制是命令還是數(shù)據(jù)輸入到 PDIUSBD12的數(shù)據(jù)總線相連接， CLKOUT 時鐘輸出為 MSP430 提供時鐘輸入。 這樣以來，既可以利用 單片機 中豐富的軟件資源，又可以利用 USB 總線技術(shù)的即插即用、熱插拔等特性，可以使開發(fā)設(shè)備的成本降低、縮短開發(fā)產(chǎn)品的時間周期。 圖 PDIUSBD12 與 MSP430 單片機的原理圖 由于 MSP430 系列單片機 是 近些年以來， 應(yīng)用比較廣泛的一種單片機微控制器，軟件開發(fā)工作者在其基 礎(chǔ)上開發(fā)大量的軟件開發(fā)平臺，大多數(shù)電子工程師對其都比較熟悉 的原因 。 圖 TLC0834 引腳圖 19 圖 TLC0834 與 MSP430 單片機的硬件電路圖 PDIUSBD12 與 MSP430 單片機的連接 PDIUSBD12 引腳 說明 PDIUSBD12 引腳圖如圖 所示，引腳說明如表 所列。圖中，單片機的 接 TLC0834 的片選信號， 用于產(chǎn)生 A/D 轉(zhuǎn)換的時鐘， I/O口位，可用于對模擬輸入進行配置及輸出轉(zhuǎn)換所得的數(shù)據(jù)。 17 圖 TLC0834 時序圖 TLC0834 串行 A/D 轉(zhuǎn)換器 引腳功能 TLC0834 轉(zhuǎn)換器 的引腳排列如圖 所示，其中 CH0～ CH3 為模擬輸入端；CS 為片選端； DI 為串行數(shù)據(jù)輸入，該端僅在多路器尋址時（ MUX Settling Time）才被檢測； D0 為 A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)果的三態(tài)串行輸出端； CLK 為時鐘； SARS為轉(zhuǎn)換狀態(tài)輸出端，該端為高電平時，表示轉(zhuǎn)換正在進行，為低電平則表示轉(zhuǎn)換完成； REF 為參考電壓輸入端； Vcc 為電源； DGTL GND 為數(shù)字地， ANGL GND 為模擬地。 通常 TLC0834 轉(zhuǎn)換器 在輸出以最高位（ MSB）開頭的數(shù)據(jù)流后，會以最低位（ LSB）開頭重輸出一遍（前面的數(shù)據(jù)流）。另外，在選擇差分輸入方式時，極性也可以選擇。當輸入是差分時，應(yīng)分配輸入通道的極性，并應(yīng)將差分輸入分配到相鄰的輸入通道對中。多路器地址可通過 DI 端移入轉(zhuǎn)換器。 TLC0834 串行 A/D 轉(zhuǎn)換器 工作特點 TLC0834 轉(zhuǎn)換器 可通過和控制處理器相連的串行數(shù)據(jù)鏈路來傳送控制命令，因而可用軟件對通道進行選擇和輸入端進行配置 。在全 ８ 位分辨率下，它允許任意小的模擬電壓編碼間隔。其多路器可由軟件配置為單端或差分輸入，也可以配置為偽差分輸入。并行方式一般在轉(zhuǎn)換后可直接接收，但芯片的引腳比較多；串行方式所用芯片引腳少，封裝小，在 PCB 板上占用的空間也小，但需要軟件處理才能得到所需要的數(shù)據(jù)。 A/D 轉(zhuǎn)換器的選擇 單片機控制系統(tǒng)通常要用到 A/D 轉(zhuǎn)換。 節(jié)省了器件的空間，減輕了重量，大大提高了實用性，攜帶非常方便。 本系統(tǒng)中所采用的復(fù)位電路 在本設(shè)計的系統(tǒng)中，由于電路較為簡化，系統(tǒng)性能應(yīng)該較為穩(wěn)定，所以采用微分型的復(fù)位電路，它的電路如圖 所示。典型應(yīng)用的 Watchdog 復(fù)位電路的可靠性主要取決于軟件設(shè)計，即將定時向復(fù)位電路發(fā)出脈沖的程序放在何處。復(fù)位脈沖的寬度主要取決于正常電壓上升的速度。 如圖 所示 圖 積 分型復(fù)位電路 14 3 比較器型復(fù)位電路 比 較器型復(fù)位電路的基本原理 是： 上電復(fù)位時，由于組成了一個 RC低通網(wǎng)絡(luò)，所以比較器的正相輸入端的電壓比負相端輸入電壓延遲一定時間。 圖 微分型復(fù)位電路 2 積分型復(fù)位電路 積分型 復(fù)位電路常常在二次電源開關(guān)相對較短的時間間隔情況下出現(xiàn)異常。 13 目前為止，單片機復(fù)位電路主要有四種類型：（ 1）微分型復(fù)位電路；（ 2）積分型復(fù)位電 路；（ 3）比較器型復(fù)位電路；（ 4）看門狗型復(fù)位電路。而單片機復(fù)位電路設(shè)計的好壞，直接影響到整個系統(tǒng)工作的可靠性。這個放大器與作為反饋元件的片外 晶體或陶瓷諧 振器一起構(gòu)成一個自激振蕩器。它支持單周期模式和塊傳送模式 兩種 DMA 傳輸。 PDIUSBD12 支持多路復(fù)用和非多路復(fù)用的地址和數(shù)據(jù)總線。并行接口容 易使用、速度快并且能直接與主微控制器接口。 MMU 和集成 RAM 能緩沖 USB（工作在 12Mb/s）數(shù)據(jù)傳輸和微控制器之間并行接口之間的速度差異，這允許微控制器以自己的速度讀寫 USB 包。這種特性可以使我們知道 PDIUSBD12 的狀態(tài)，方便電路調(diào)試。 GoodLink 是靠一個引腳接發(fā)光二極管 實現(xiàn)的。重新初始化 USB 總線連接也可以不用拔掉電纜來完成。在 PDIUSBD12 中，這個上拉電阻是集成在芯片內(nèi)的， 11 缺省是沒有連接到 VDD，這個連接是靠外部 MCU 發(fā)一個命令來建立的。 ⑥ SoftConnect?？紤]到速度，它是全硬件的，不需要固件（微程序）介入。 ⑤ PHILIPS 串行接口引擎 SIE。 ④ 位時鐘恢復(fù)。片上集成 1 個 6~48 MHz 的倍頻 PLL（鎖相環(huán)），允許使用 6 MHz 的晶振， EMI 也由于使用低頻晶振而減小。片上集成的 1個 V 電壓校準器為模擬收發(fā)器供電，也提供連接到外部 kΩ上拉電阻的輸出電壓。集成的收發(fā)器直接通過終端電阻與 USB 電纜接口。 PDIUSBD12 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖 所示。 PDIUSBD12 還集成了像 SoftConnect、 GoodLink、可編程時鐘輸出、低頻晶振和終端電阻等特性。 PDIUSBD12 掛起時的低功耗以及 LazyClock 輸出符合 ACPI 、 OnNOW 和 USB電源管理設(shè)備的要求。 PDIUSBD12 完全符合 規(guī)范，也能適應(yīng)大多數(shù)設(shè)備類規(guī)范的設(shè)計，如成像類、大容量存儲類、通信類、打印類和人工輸入設(shè)備等，因此， PDIUSBD12 非常適合做很多外圍設(shè)備，如打印機、掃描儀、外部大容量存儲器（ Zip 驅(qū)動器）和數(shù)碼相機等。該器件采用模塊化的方法實現(xiàn)一個 USB 接口，允許在眾多可用的微控制器中選擇最合適的作為系統(tǒng)微控 制器，允許使用現(xiàn)存的體系結(jié)構(gòu)并使固件投資減到最小。 本課題選擇的是 PHILIPS 公司的 PDIUSBD12 器件。 USB 器件的選擇 概 述 USB 控制器一般有兩種類型：一種是 MCU 集成在芯片里面的，如 Intel的 8X930AX、 CYPRESS 的 EZUSB、 SIEMENS 的 C541U 以及 MOTOLORA、 National Semiconductors 等公司的產(chǎn)品；另一種就是純粹的 USB 接口芯片，僅處理 USB通信，如 PHILIPS 的 PDIUSBD11（ I2C 接口）、 PDIUSBP11A、 PDIUSBD12（并行接口）， National Semiconductor 的 USBN960 USBN960 USBN9604 等。用戶可通過這 4個寄存器對它們進行訪問和控制。 3 端口 P3， P4， P5，和 P6 這些端口沒有中斷能力，其余功能與 P1 和 P2 一樣，能實現(xiàn)輸入 /輸出功能和外圍模塊功能。 P0 口有 6 個寄存器用于引腳控制， P1 口和 P2口有 7 個寄存器用于引腳控制。在單片機內(nèi)部，接至上述振蕩器的反相放大器的輸出端。在單片機內(nèi)部，它是一個反相放大器的輸入端，這個放大器構(gòu)成了片內(nèi)振 蕩器。 7 圖 MSP430F449 管腳示意圖 MSP430F449 管腳示意圖如圖 所示。這一點是這一款單片機最突出的優(yōu)點，也是與 其他單片機最大的區(qū)別。由于其功能遠遠超過其他系列的單片機，又稱其為混合型單片機。該單片機在設(shè)計上打破常規(guī)采用了全新觀念?，F(xiàn)在內(nèi)置 FLASH 的芯片也有帶 JTAG 或類似接口的產(chǎn)品， 支持在線程序下載，只需簡單的下載開發(fā)工具，大大方便了程序的開發(fā)和現(xiàn)場的修改?，F(xiàn)在新型的單片機內(nèi)部已經(jīng)集成了越來越多的部件，這些部件包括一般常用的電路，例如：定時器，比較器， A/D轉(zhuǎn)換器， D/A 轉(zhuǎn)換器