基于M68HC08系列單片機(jī)的高位DA擴(kuò)展接口技術(shù)

1、基于m68hc08系列單片機(jī)的高位d/a擴(kuò)展接口技術(shù)the interface extending technologyabout high-bit d/a converters with m68hc08 mcu王 宜 懷（蘇州大學(xué)計(jì)算機(jī)工程系，江蘇省蘇州市，215006）wang yi-huai (dept. of computer engineering, soochow university,suzhou,215006)【摘 要】本文從實(shí)際應(yīng)用的角度，介紹了12位d/a轉(zhuǎn)換器tlv5619的基本特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)，以摩托羅拉m68hc08系列單片機(jī)中mc68hc908gp32單片機(jī)為例探討了tl

2、v5619與單片機(jī)的一種接口方法，給出了軟件編程實(shí)例?！娟P(guān)鍵詞】d/a轉(zhuǎn)換，tlv5619芯片，m68hc08系列單片機(jī)，接口技術(shù)【abstract】the tlv5619 are 12-bit digital-to-analog converters. in this paper its basic characteristic and structure is described. the interface method and programming example about the tlv5619 and motorola mcu mc68hc908gp32 is discusse

3、d. 【keywords】d/a converter,tlv5619 chip，m68hc08 mcu，interface technology.1 引言摩托羅拉公司繼m68hc05系列單片機(jī)之后，推出了m68hc08系列單片機(jī)，它具有功能強(qiáng)、價(jià)格低、功耗低、指令系統(tǒng)豐富等特點(diǎn)，是新一代的8位單片微機(jī)。特別是帶有閃速flash存儲(chǔ)器，使得它具有更高的性能價(jià)格比，使用也更加方便。08系列的各種型號(hào)將會(huì)陸續(xù)推向市場(chǎng)。目前，摩托羅拉公司正在我國(guó)組織推廣08系列單片機(jī)，相信會(huì)對(duì)我國(guó)的單片機(jī)應(yīng)用產(chǎn)生積極的影響。tlv5619是美國(guó)德州儀器公司較新推出的一種性能價(jià)格比較優(yōu)的12位d/a轉(zhuǎn)換芯片，具有多種封

4、裝形式，適用溫度范圍較寬，其中tlv5619qdw的溫度范圍在-40125。該芯片功耗低，在5v供電時(shí)，功耗為8mw，在3v供電時(shí)，功耗為4.3mw，被設(shè)成低功耗模式時(shí)，功耗僅為50nw。轉(zhuǎn)換建立的時(shí)間短，典型時(shí)間為1s。該芯片將會(huì)得到較好的應(yīng)用。鑒于08系列單片機(jī)將在我國(guó)推廣使用，以及tlv5619的上述特點(diǎn)，探討摩托羅拉08系列單片機(jī)與tlv5619的接口方法及編程原理具有實(shí)際意義。2 tlv5619的管腳及內(nèi)部結(jié)構(gòu)tlv5619是12位電壓輸出型d/a轉(zhuǎn)換器，它與微處理器采用并行接口，共有20根引腳，采用雙列直插式排列，其引腳圖見圖1，內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖見圖2。引腳的主要功能簡(jiǎn)要說明如下:(1

5、) 電源類引腳圖1 tlv5619的管腳圖d2d3d4d5d6d7d8d9d10d11d1d0csweldacpdgndoutrefinvdd1 202 193 184 175 166 157 148 139 1210 11vdd，11腳，正電源端，可采用5v或3v供電。gnd，14腳:地。refin，12腳，參考電壓輸入端，接基準(zhǔn)電壓，在電源為5v供電時(shí)，v ref=2.048v，在電源為3v供電時(shí)，v ref=1.024v。(2) 控制類引腳，18腳:片選；，17腳:寫允許；，16腳，該腳有效時(shí)，12位輸入寄存器中數(shù)據(jù)裝入12位dac鎖存，并通過電阻串dac輸出。，15腳，低功耗模式控制引

6、腳，在引腳有效時(shí)，所有緩沖放大器減少輸出電流，可使芯片功耗降至50nw。(3) 輸入數(shù)據(jù)引腳d11d0，101腳、2019腳，輸入的12位轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)，通過、控制。寫入12位寄存器，d11d0進(jìn)入12位輸入寄存器，從而可控制地進(jìn)行12位dac輸出，這種結(jié)構(gòu)有效地提高了穩(wěn)定性。1212x2out電阻串dac12位dac鎖存refin12位輸入寄存器d11d0選擇與控制邏輯圖2 tlv5619內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖(4) 輸出引腳12out，13腳，模擬電壓輸出，在供電電源為5v時(shí)，基準(zhǔn)參考電壓vref=2.048v，設(shè)負(fù)載rl =2k，滿輸入時(shí)的輸出為vo=4.096v。圖3給出了tlv5619的時(shí)序圖。d(

7、0-11) 此時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)入tlv5619此時(shí)數(shù)據(jù)更新圖3 tlv5619時(shí)序圖data下面對(duì)tlv5619的d/a轉(zhuǎn)換過程作一說明，當(dāng)片選有效后，開始時(shí)寫控制線為高電平，處于無效狀態(tài)，使12位數(shù)據(jù)出現(xiàn)在d11d0上，之后將控制線變?yōu)榈碗娖接行?，穩(wěn)定后再使變?yōu)楦唠娖?，在的上升延，?shù)據(jù)線上的12位數(shù)據(jù)d11d0被tlv5619鎖存。若有效，輸出模擬量被同時(shí)更新。由于12位輸入數(shù)據(jù)被雙緩沖，可以通過引腳實(shí)現(xiàn)輸出數(shù)據(jù)更新同步。一般情況下，可將接地，此時(shí)在每次的上升延，數(shù)據(jù)進(jìn)入器件被鎖存并輸出新的模擬量。3 摩托羅拉m68hc08系列的mc68hc908gp32單片機(jī)的引腳vdda(pll)vssa(pl

8、l)cgmxfc(pll)osc2osc1ptc0ptc1ptc2ptc3ptc4pte0/txdpte1/rxdptd0/ptd1/misoptd2/mosiptd3/spsckvssvdd圖4 mc68hc908gp32的管腳圖1 402 393 384 375 366 357 348 339 3210 3111 3012 2913 2814 2715 2616 2517 2418 2319 2220 21pta7/kbd7pta6/kbd6pta5/kbd5pta4/kbd4pta3/kbd3pta2/kbd2pta1/kbd1pta0/kbd0vssad/vrefl(adc)vddad

9、/vrefh(adc)ptb7/ad7ptb6/ad6ptb5/ad5ptb4/ad4ptb3/ad3ptb2/ad2ptb1/ad1ptb0/ad0ptd5/t1ch1ptd4/t1ch0鑒于目前摩托羅拉m68hc08系列單片機(jī)在我國(guó)剛開始推廣，有關(guān)文獻(xiàn)極少，本節(jié)簡(jiǎn)要給出該系列中的mc68hc908gp32單片機(jī)的引腳功能。gp32單片機(jī)是08系列中通用型單片機(jī)之一，有40引腳、42引腳、44引腳等，圖4給出了40引腳的mc68hc908gp32單片機(jī)的引腳圖，引腳功能簡(jiǎn)介如下:(1) 電源類引腳vdd、vss:電源供給端；vddad /vrefh、vssad /vrefl:內(nèi)部a/d轉(zhuǎn)換器

10、的電源供給及參考電壓輸入端；vdda、vssa:時(shí)鐘發(fā)生器模塊(cgm)的電源供給端。(2) 控制類引腳:外部低有效復(fù)位輸入或輸出腳，有內(nèi)部上拉電阻；:外部中斷輸入腳，有內(nèi)部上拉電阻； (3) i/o類引腳 pta7/kbd7pta0/kbd0:8位通用雙向i/o口，每個(gè)可編程為鍵盤輸入腳。ptb7/ad7ptb0/ad0:8位通用雙向i/o口，也可作為8路8位a/d轉(zhuǎn)換輸入腳。ptc4ptc0:5位通用雙向i/o口。ptd5/t1ch1ptd0/:6位特殊功能、雙向i/o口，其中t1ch1、t1ch0用于定時(shí)器模塊(tim1)。spsck、mosi、miso、用于串行外圍接口(spi)。pt

11、e1/txd、pte0/rxd:2位雙向i/o口或串行通訊。(4) 其它c(diǎn)gmxfc:cgm的外部濾波電容連接腳；osc1、osc2:片內(nèi)振蕩器引腳。4 tlv5619與mc68hc908gp32單片機(jī)的接口及編程圖5 tlv5619與m68hc08單片機(jī)的接口tlv5619d11d0 mc68hc908gp32ptc30、pta70pct4out圖5給出了tlv5619與mc68hc908gp32接口一種接口方法，gp32的pc口的ptc3ptc0分別接tlv5619的數(shù)據(jù)線高四位，gp32的pa口pta7pta0分別接tlv5619的數(shù)據(jù)線低八位，gp32的ptc4接tlv5619的寫控制

12、線。把tlv5619的接地，使得數(shù)據(jù)進(jìn)入輸入寄存器后隨即經(jīng)dac鎖存并輸出，不需控制。圖中tlv5619采用5v供電，基準(zhǔn)參考電壓為2.048v，這樣最高d/a轉(zhuǎn)換輸出電壓為4.096v。編程時(shí)，先使要轉(zhuǎn)換的12位數(shù)據(jù)從單片機(jī)的c口、a口輸出，然后通過控制ptc4使tlv5619的變低，再變高，在上升延，12位數(shù)據(jù)被器件鎖存，由于接地，因而輸出被同時(shí)更新，完成一次d/a轉(zhuǎn)換。下面給出程序示例。首先定義口地址符號(hào)，d/a轉(zhuǎn)換使用a口、c口:*-口地址定義-porta equ $0000 ;porta數(shù)據(jù)寄存器portc equ $0002 ;portc 數(shù)據(jù)寄存器 ddra equ $0004

13、; porta數(shù)據(jù)方向寄存器ddrc equ $0006 ; portc 數(shù)據(jù)方向寄存器在數(shù)據(jù)區(qū)定義兩個(gè)變量da_high0、da_low分別存放要轉(zhuǎn)換的數(shù)字量的高四位、低8位: *-ram 數(shù)據(jù)區(qū)定義- org $0090da_high rmb 1 ;1 bytes da_low rmb 1 ;1 bytes初始化程序段中應(yīng)包含對(duì)a口、c口數(shù)據(jù)方向的定義，這里定義它們?yōu)檩敵隹?*-初始化- org $8000reset_init: nop lda #$ff sta ddra ;定義porta為輸出 sta ddrc ;定義portc為輸出以下程序段完成一次將da_high、da_low中的1

14、2位數(shù)據(jù)送d/a轉(zhuǎn)換的過程:*- 對(duì)da_high、da_low中的數(shù)進(jìn)行d/a轉(zhuǎn)換- lda da_high ;取出將送往d11d8的數(shù)(格式為$0x，即高四位為零) add #$10 ;將第4位變?yōu)?，ptc4=1即確保=1 sta portc ;從c口送出 lda da_low ;取出將送往d7d0的數(shù) sta porta ;從a口送出 nop ;以下產(chǎn)生一個(gè)由低到高的一個(gè)過程使數(shù)據(jù)被寫入 bclr 4,portc ;使ptc4=0即產(chǎn)生=0 nop bset 4,portc ;使ptc4=1即產(chǎn)生=1*-以上完成一次d/a轉(zhuǎn)換的過程-5 結(jié)束語(yǔ)摩托羅拉m68hc08系列單片機(jī)是新一代單

15、片微型計(jì)算機(jī)，在制造工藝技術(shù)上采用了0.35工藝，采用模塊化結(jié)構(gòu)，可任意增減外圍功能模塊，形成具有新的功能型號(hào)，適用于各種不同的領(lǐng)域、場(chǎng)合。許多新技術(shù)的采用，使得該系列單片機(jī)具有強(qiáng)大的推廣應(yīng)用前景。本文討論的12位d/a轉(zhuǎn)換器tlv5619與摩托羅拉m68hc08系列單片機(jī)的一種接口方法及軟件編程，在我們研制的工業(yè)制氮系統(tǒng)中使用，也希望能作為m68hc08系列單片機(jī)應(yīng)用的一個(gè)實(shí)例，起到拋磚引玉的作用，有更多的單片機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域的科技人員進(jìn)行m68hc08系列單片機(jī)的應(yīng)用研發(fā)工作。逐步從國(guó)內(nèi)基本單一的mcs-51系列及其兼容單片機(jī)的大背景向單片機(jī)應(yīng)用多樣化發(fā)展，有利于我國(guó)單片機(jī)應(yīng)用事業(yè)的發(fā)展。致謝:感謝摩托羅拉半導(dǎo)體亞太區(qū)研發(fā)中心提