高性能单片机μPD70320的特点及应用

1. 概述

μPD70320是日本NEC公司生产的V25系列16位单片机，它具有功能强、可靠性高、速度快、兼容性好的优点。该芯片除CPU外还集成了512字节的 RAM、三个I/O口、8个模拟量输入端、两个DMA、两个定时器、两个全双工异步通讯口和一个中断控制器等电路，μPD70320具有先进的快速中断功能，特别适合实时多任务处理；采用严格的CMOS制造工艺，稳定工作范围宽，电源电压3～8V，可选用的晶振频率为1～6MHz，抗干扰，可在恶劣环境中使用；采用特殊的双总线结构，使用32位内部寄存器和6字节指令队列，在相同的时钟频率下，比8088快2～4倍；其指令集仅是8088的一个超集，把 PC机上的程序稍作修改就可在μPD70320上运行，因而开发它不需要特殊的开发装置和调试软件，因此可降低开发成本，加快开发进度。μPD70320 的引脚图如图1所示。

μPD70320与8088的寄存器和指令是一样的，差异在于μPD70320集成了众多外围芯片和由于内核不同而引起的时序关系的改变。新增的功能是通过特殊功能寄存器区（SFR）、片内数据区（IDA）以及特殊指令来实现的。SFR和IDA在512字节片内RAM中由高到低依地址连续排列，可以通过设置SFR中的片内数据区地址寄存器（IDB）的值来重新定位SFR和IDA在1MB内存的任意位置。IDB的值是20位地址的高8位，因此访问SFR就象访问内存一样。片内RAM地址映象如图2所示。

图2给出了SFR和IDA的分布情况、SFR用于访问片内周边单元；IDA主要用于快速寄存器的块切换（RBS）和宏服务功能（MSF）。

2. 特殊功能寄存器（SFR）

μPD70320有多种特殊功能的寄存器，现简述如下：

2.1 三个I/O口

每个口的每一个端均可通过设置口模式寄存器（PM）的相应位而成为输入或输出端，设置成1，表示输入；设置成0，表示输出。口模式控制寄存器（PMC）决定口的相应端是用于控制模式还是I/O模式，设置成1，表示控制模式；设置成0，表示I／0模式。接口寄存器（P）用于存取输入输出数据。

2.2 八个模拟量比较器输入

每个模拟输入（PTO～PT7）均可与参考电压（Vth）的分压值进行比较、PT端的电压大于分压值，PT寄存器相应位为1：反之为0。通过设置接口模式寄存器（PMT）的值（01H～10H）可改变分压比，分压值等于Vth与分压比／16的乘积。PT、PMT地址分别为××F38H、××F3BH。

2.3 两个16位定时器

每个定时器包括16位模数寄存器（MD)、16位减一寄存器（TD）、控制寄存器（TC）、宏服务寄存器（TMS）和中断控制器（TIC）。定时器0有连续和单次工作方式。定时器1仅有连续工作方式。

连续工作方式时：MD置好初值、TC的Bit5置1，启动定时器。当TD减至0时、MD自动加载模数到TD，TD又重新开始工作，如此循环下去直至TC的Bit5置0。

单次工作方式时：TD0和MD0都可单独作减1寄存器使用，TD0或MD0减至0后定时器就停止工作。

2.4 两个串行通讯口

每个通讯口包括接收缓存器（RB）、发送缓存器（TB）、模式寄存器（SM）、控制寄存器（SC）、波特率发生器（BRG）、通讯错误寄存器（SE）、接收宏服务寄存器（SRMS）、发送宏服务寄存器（STMS)、错误中断控制器（STIC）、接收中断控制器（SRIC）和发送中断控制器（STIC）等 11个寄存器。每个通讯口有接收数据线（RXD）、发送数据线（TXD））和握手控制线（CTS）。当CTS=0时，启动发送；当数据起始位的下降沿被检测到时，启动接收。数据帧格式由起始位、7或8位数据位，奇偶校验位、1或2停止位组成，这些参数由SM的相应位决定。

当通讯发生错误、接收到数据或数据发送完毕时，都会产生中断，其优先级依次降低，除错误中断外，接收到数据和数据发送都有向量中断、RBS和MSF三种方式。当通讯发生错误时，SE的相应位置1，SE的Bit0,Bit1,Bit2分别对应溢出错、帧格式错和校验错。

2.5 两个DMA控制器

DMA能迅速在内存和外设之间传递数据，它有两种方式四种模式。两种方式为：内存到内存I/O（MtoM）和内存与I/O（M＆I/O）方式。内存到内存方式下有单步模式（SSM）和闪电模式（BM）；内存到I/O方式下有一次传输模式（STM）和请求释放模式（DRM）。四种模式的工作状态如下：
　　SSM：当DMA请求发生时，DMA操作交替进行直至指定字节传输完为止；
　　BM：当DMA请求发生时，MA操作连续进行直至指定字节传输完为止；
　　STM：当DMA请求发生时，执行一次DMA操作；
　　DRM：当DMARQ请求输入线保持为高时，进行DMA操作，直至DMARQ为低。

每个DMA控制器有三根控制线：请求输入线（DMARQ）、相应输出线（DMAAK）及终止计数输出线（TC）。另外，还有三个功能寄存器：控