微控制器芯片ET44M210设计

1 概述

8位单片机的低成本、易开发、技术资源丰富等优点，使得其它高位单片机无法与其匹配，因此，无论是芯片制造商还是系统应用开发人员，对8位单片机的现状和发展都给予了极大的关注。

8位嵌入式微处理器发展的一个重要特点是片上系统SoC(System on Chip)化。SoC化的技术含义就是在一个芯片上广泛使用知识产权IP(Intellectual Property)，从而加速了嵌入式系统的研制和开发过程。从设计上来说，SoC是一个通用设计复用达到高生产率的软、硬件协同设计;从方法学的角度来说，SoC在开发工具和程序设计方面作了许多突出的改进，例如IP核可重用设计、规范化的接口及测试方法、内置嵌入式操作系统等。这些改进为8位嵌入式微处理器的深入应用开辟了更为广泛的前景。综合有关文献，8位嵌入式微处理器研制技术的发展特点如图1所示。

SoC嵌入式系统从真正意义上实现了所谓“片上系统”，即芯片级的系统应用。一个嵌入式微处理器芯片可以包含若干个知识产权IP模块，用户可以根据需求选用某种型号的芯片或向制造厂商定制。长期以来，嵌入式系统的软件开发一直落后于硬件技术的发展，是阻挠嵌入式系统快速发展的一个“瓶颈”。解决这一问题的重要途径就是使用“可重用”的IP模块程序IPP(Intellectual Property Program)，它可以极大地加速软件的开发过程。这一方法有望可以使得嵌入系统应用程序的开发变得简单、方便和快捷。

继JTAG接口之后，一种使用USB接口的“仿真+实验模板”实现全仿真的开发方式，引起业界的越大关注。使用这种开发工具，只需要花费几百元钱就可以得到全功能的仿真操作和程序代码写入工具。这种廉价而又高质量的开发方式，无疑将对嵌入式微处理器的普及和推广产生巨大的影响。本文介绍的ET44M210芯片是一款低价格、高性能、采用CMOS工艺制造、具有RISC架构的8位微控制器芯片。芯片采用SMA封装，引脚数为100，由台湾义统电子股份有限公司(Etoms Electronics Corp.)设计生产。ET44M210的设计充分体现了当今SoC化产品的特征，在IP模块、开发工具和程序设计方面颇具特色。

2 ET44M210芯片的IP模块

ET44M210芯片包含有10个IP模块，其结构如图2所示。

微控制器MCU

MCU是ET44M210芯片的核心。它的工作电压范围为2.2V～3.6V DC,工作频率范围为0Hz～48MHz。该芯片采用RISC指令架构，有直接、间接和相对三种寻址方式，除了条件转移指令是双字节以外，其它所有指令均为单字节;具有上电复位、看门狗、密码保护等功能;共有20个中断源，16层堆栈;采用CMOS工艺制造，具有低功耗特点，典型工作电流为1.5mA(使用6MHz晶振、工作电压3.V时)，待机时的工作电流仅为1μA。

锁相振荡环PLL

外部晶振为6MHz，可编程产生6、12、24和48MHz的时钟信号，提供给其它各IP模块使用。通过对有关寄存器的设置，可以选用“休眠”、“绿色”或“普通”系统时钟模式。

存储器ROM/RAM

程序存储器ROM是双字节的。程序计数器PC(Program Counter)是14位的，因此总共有16K的容量分为2个页面，每个页面为8K。源地址从0x0000起始，从0x10开始到0xA8用来存放中断服务程序的程序段，一共可以响应20个中断，每个程序段为8个字节。系统对各功能模块的响应使用统一的中断方式，因此极大地提高了芯片的工作效率，并使得程序的编制变得非常容易和清晰。ET44M210芯片ROM的内容可以重复改写。

ET44M210芯片的数据存储器RAM是单字节的静态存储器，总共有1321个，全部可以作为寄存器使用。在这些寄存器中有相当一部分已经赋予了特定的功能。如果这些功能进行分类，可以分为：通用寄存器、系统控制/初始化寄存器、特殊功能寄存器、USB控制/状态寄存器、无线调制解调器控制/状态寄存器/SPI控制/状态寄存器/定时器/计数器和I/O状态/控制寄存器等。ET44M210芯片所有功能的实现都是通过这些寄存器的设置来实现的。

输入输出I/O接口

芯片最多可以有42个I/O引脚，通过有关寄存器的设置可以定义输入、输出、上拉电阻选用、开路输出选用和按键唤醒选择等。

定时器/计数器

除了通常的带预除器的8位计数器外，还有一个16位的“长时计数器”(FRC，Free Run Counter)，可以很方便地实现长时间定时或大容量计数。

脉宽调制输出PWM

芯片有2个脉冲宽度调制输出端，调制精度为16位，即脉冲宽度调制的最小量是脉冲周期的1/65536。

模拟/数字转换ADC

16通道、10位转换精度，提供内部3V标准参考电压。使用6MHz时钟源泉时的最快转换时间为4μs。

同步串行外围接口SPI