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1、第1章pPSD3200系列单片机概述本章简单介绍了单片机技术与SOC技术的发展，以及卜IPSD3200系列单片机的技术性能。单片机是单片微型计算机（Single Chip Microcomputer）的简称，它的内部包含有计算 机的基本功能部件：中央处理器（CPU）、存储器、定时/计数器、各种串/并行I/O接口电 路等。因此，单片机只需要和适当的软件及外部设备相结合，便可成为一个单片机控制系统。近年来，由于半导体技术和工艺的快速发展，以及针对各行各业的实际应用需要，单 片机的开发方面乂出现了许多新的技术。SOC （System On Chip,片上系统）等名词日益被 人们所熟悉和关注。1.1
2、单片机的发展和SOC技术单片机出现的历史并不长，它的产生与发展和微处理器的产生与发展是同步的。随着 1971年Intel公司第一片单片微处理器芯片4004的诞生，就此揭开了单片微型计算机的序幕。1.1.1 单片机技术的发展单片机从1976年公布8位机至今不到30年的时间，它没有像微处理器那样从8位、 16位，一直发展到32位、64位，8位机目前依然是单片机的主流机型。但是，它突破了 原有的集成结构，在内部集成了越来越多的外围电路和外设接口，从而发展成为微控制器 （Microcontroller）的体系结构，其发展历程大致分为以下几步：第一阶段：初级单片机阶段。以Inlel公司MCS-48系列为
3、代表，MCS-48系列单片机 集成了 8位CPU、并行I/O接口、8位的定时/计数器、寻址空间不大于4KB的存储空间。 它以体积小、功能全、价格低等特点赢得了市场，为单片机的发展奠定了基础。第二阶段：高性能单片机阶段。在MCS-48系列单片机成功示范下，许多计算机公司 和半导体公司都竞相研制、开发自己的单片机系列。这一阶段推出的单片机具有串行接口、 多级中断系统、16位定时/计数器等功能，并加大了片内RAM、ROM的存储容量，寻址空 间可达64KB。Intel公司的MCS-51系列是这一阶段的代表之作。MCS-51系列单片机对单片机体系结构的完善，形成了事实上的标准结构，许多年后 仍成为其他半
4、导体厂家的单片机内核（51内核）。第三阶段：增加控制功能部件阶段。由于单片机的高性价比及其在各领域的应用，尤 其是在测控领域的广泛应用，需要更多的面向测控对象的接口电路，如：ADC、DAC、事 件捕捉器、PWM等；另外有保证系统可靠运行的程序监视定时器（WDT）。许多单片机增 加了满足测控需求的接口电路，例如，许多厂家以MCS-51为内核，集成了 ADC、DAC、 PWM等外围接口部件；增加了 SPI、12c等串行总线部件形成具有测控能力的微控制器芯 片，80C5I系列是这一阶段的代表。第四阶段：SOC阶段。伴随着半导体技术的发展和成熟，面对口益增长的广泛需求， 单片机出现了百花齐放的局面。面
5、对不同的电子技术应用，如：玩具、家电、智能仪表、 过程控制等，各厂家推出了适合不同领域要求的单片机系列：采用RISC指令集的RISC单 片机；具有TCP/IP网络接口的网络单片机；把FLASH存储器和各种功能部件（包括可编 程逻辑部件）集成在一起的SOC单片机，以适应嵌入式系统的需要等。1.1.2 嵌入式系统与SOC技术嵌入式系统是面对测控对象，嵌入到应用系统中的计算机系统的总称。计算机测控技 术的发展经历了从通用计算机到工控计算机、从CPU模块到单片机（微控制器），其中单 片机有专门为嵌入式应用系统设计的体系结构和指令系统，是完全按嵌入式系统要求设计 的单芯片的CPU,它广泛应用于各种电子系
6、统的智能化领域。单片机已在各行业得到广泛应用，为适应更多的应用领域，厂家采取了在一块单片机 芯片上集成多种功能部件和大容量存储器的方法。因而，整个应用系统不需要扩展，而体 积变小、可靠性增高，使单片机成为真正意义上的单片系统（SOC）oSOC （System On Chip）技术是一种高度集成化、固件化的系统集成技术。SOC技术 设计系统的核心思想是把整个应用电子系统全部集成在一个芯片中。使用SOC技术设计应 用系统时，除了那些无法集成的外部电路或机械部分，其他所有的系统电路全部集成在一起。由于半导体集成电路技术和工艺的发展，以及EDA技术水平的不断提高，使得越来越 多的SOC单片机诞生。1.
7、1.3 单片机的现状单片机经过了近30年的发展，无论从技术还是从种类，或者从半导体制造工艺以及从 器件的封装技术，都有了很大的发展和更广阔的应用前景。RISC指令集的单片机也开始占 据市场，32位单片机逐渐出现，但是需要注意的有三点：第一，8位单片机仍占据着计算机测控领域的主导地位。第二，51系列依然具有强大的生命力，其经典的体系结构和衍生产品仍受到市场的响 应和好评。第三，SOC技术的单片机在今后的应用系统中将会凸现其无以伦比的优势。1.2 （1PSD3200单片机简介NPSD3200系列单片机是ST （意法半导体）公司推出的一款新型单片机。它以增强型MCS-51内核单片机8032为基础，集
8、成了 PSD （Programmable System Device,可编程外围 器件）模块。该单片机系列含有大容量的FLASH和RAM存储器、FC和USB接口电路、 可编程逻辑器件（PLD）,是一个典型的具有SOC特征的单片机，如图1-1所示。1.2.1 pPSD3200系列单片机的性能PPSD32OO系列单片机包含一个高速时钟的8032微控制器和一个PSD模块，其主要特 性如下： 高速的标准8032内核（I2时钟周期）5V器件最高工作频率是40MHz, 3.3V器件为24MHz 两个UART 口，可独立设置波特率三个16位定时/计数器，两个外部中断源图1-1 pPSD3200系列单片机结构
9、示意图 两块FLASH存储器当擦除和编程一块存储器时，可以从另一存储器内读数据。这样可以使用在 应用编程（IAP）来实现远程更新的功能 为应用程序、操作系统或图形用户界面提供128KB或256KB的大容量主 FLASH存储器32KB次FLASH存储器分为几个扇区，可以通过相关指令来访问，以代替外 部的EEPROM 次FLASH存储器可以提供足够大的容量以实现复杂的通信协议，如通过USB 接口来实现在应用编程（IAP） 可选后备电池的大容量SRAM28KB SRAM适于高级语言的程序设计和实时操作系统（RTOS）以及通信缓冲、堆栈等高级应用 可编程的地址译码PLD,为所有存储器提供灵活的地址映射
10、每个FLASH和SRAM扇区都可设置为任意地址范围 内置页寄存器，打破了 8032 64KB寻址空间的限制特殊寄存器（VM）,在FLASH存储器的程序空间和数据空间之间，能灵活 地转换，实现在应用编程（IAP） 为外围器件的连接提供FC接口可以工作在主、从两种方式 最多五个脉宽调制器PWM通道 四个8位脉宽调制单元 一个16位脉宽调制单元，周期可编程 4通道A/D转换器模拟参考电压由Vref引脚提供 USB 接口（仅在卜iPSD3234A-40U6 中有） 支持USB 1.1低速模式，1.5Mbps 支持端点0的控制传输与端点1和端点2的中断传输 独立的显示数据通道DDC 提供给监视器、放映机
11、和电视设备使用 符合视频电了标准协会VESA的标准：DDC1和DDC2B 省去了外部的DDC PROM 最多46个I/O引脚】，具有6个I/O 口 多功能 I/O：GPIO、DDC、Fc、PWN、PLDI/O、电源监控和 JTAG 口 不需要外部锁存和逻辑电路 带有16个宏单元的3000门的PLD 创建粘合（glue） 状态机（statemachines） 延时等时序 不需要外部接PALs、PLDs和74HCXX电路 运用简单免费的PSDsoft Express软件进行配置监控功能 低电压或看门狗时钟输出产生复位，可以省去外部监控芯片 还可以通过引脚复位 通过JTAG在系统编程（ISP） 在1
12、025s内编程整块芯片，不需要片内8032内核参与编程过程 提高生产效率，产品测试更容易，有效控制库存 省去了芯片插座和编程器部分 用FlashLlNKrM下载电缆和PC机编程加密安全技术 可编程的加密位，防止非法访问器件 零功耗技术在输入发生改变的间隙，存储器和PLD自动降到静态电流封装 52-脚TQFP封装80-脚TQFP封装，允许通过8032地址/数据/控制信号连接外围设备 单电源供电4.55.5V （5V 器件） 3.03.6V （3V 器件）由此可见，PPSD3200系列单片机是一种性能比较强大，功能部件比较齐全，尤其是 存储器容量大的SOC单片机，适用于功能复杂且控制对象多的应用系
13、统。1.2.2 HPSD3200单片机系列NPSD32OO单片机系列有众多型号和多种封装以适应不同的需求，具体资料可以到ST 公司的网站（）或其代理商佰力公司网站（）去查阅或下载，表1-1列举了本书将详细介绍 的两款pPSD32OO系列单片机的资源配置情况。表1-1 “PSD3200系列单片机的资源配置资 源PPSD3251FUPSD3234A-40U6时钟频率3MIPS/40MHz3MlPS/40MHz主FALSH容量（KB）64256第二 FLASH 容量(KB)1632SRAM 容量/KB28PLD宏单元数1616定时/计数器33I/O端口数66GPIO37468位ADC通道数44PWM通道数45UART2212c11USBI.I-1 （低速）DDC通道-1工作电压（V）4.5 5.54.5 5.5温度范围rc-40-85-40-85封装形式TQFP52TQFP80