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[转]单片机应用编程技巧(9)

导读:
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81.      HoltekAT系列编程有何不同,现有AT系列程序如何转为Holtek

:从指令集来看,ATMELAVR系列是8RISC型的单片机,共有118条指令,而HOLTEK63条指令,要将AVR的汇编程序转为HOLTEK的汇编需要熟悉两者的汇编指令将AVR的程序转译成HOLTEK汇编,而不能直接在HOLTEK芯片上使用,如果程序是用C编写,则大部分应该是可以直接使用的,但数据定义以及寄存器的定义可能需要改变;另外在编程的过程还需要考虑两者硬体结构的差异对指令实现功能的影响,有时候可能会因为硬体的不同,需要对项目进行重新的规划。

 

82.      HoltekAT系列有无FLASH可电擦写的型号?

:目前HOLTEK没有FLASH可电擦写的型号,可以使用OTP芯片的DICE或者开窗片对EPROM进行紫外线擦除,实现对芯片的多次编程。

 

83.      在一个由MCU的产品中,开发完成,批量生产时,需要测试。然而,测试员可能不能测试到软件的每一处。在写程序时,做一个专门的测试流程,在某种条件满足时(比如几个键盘的同时按下),进入测试程序。测试程序中用一些比较短的时间来工作。如何实现?

:以HOLTEK IC生产厂商的角度来看,对于一个MCU成品,一旦它的外围器件连接OK,它的MCU芯片基本逻辑功能运行正常,此MCU成品基本上就是良品了。因为IC在出厂前,都经过了逻辑、烧写测试,所以发给客户的封装片都是合格的。客户生产时所产生的不良片,大多数是I/O遭到破坏造成的(例如ESD破坏、高电压破坏),如果ICI/O逻辑功能运行正常就说明此IC可以运行任何程序,并不需要测试到软件的每一处才能保证MCU成品的良率。因此您的测试方法已经可以保证IC的良率了。

 

84.      有没有很好的办法来解决加密问题但是又不破坏MCU的方法?

:单片机系统产品的加密和解密技术永远是一个矛盾的统一体,针对科研成果保护是每一个科研人员最关心的事情,目的不使自己的辛苦劳动付注东流。对其单片机加密方法一般有采用软体加密,硬体加密,软硬体综合加密,时间加密,错误引导加密,专利保护等措施。有矛就有盾,有盾就有矛,有矛、有盾,才促进矛、盾质量水平的提高。而加密只讲盾的运用,以下就简单叙述加密的方法:

 

硬体加密:使他人不能读你的程式。

 

l         高电压或镭射烧断某条引脚,使其读不到内部程式,用高电压会造成一些器件损坏,即把单片机资料汇流排的特定I/O永久性地破坏,解密者即使擦除了加密位,也无法读出片内程式的正确代码。此外还有破坏EA引脚的方法。

 

l         重要 RAM 资料采用电池对RAM进行掉电资料保护。即先将一系列资料写入RAM并接上电池,然后将其余的晶片插上。这样,当单晶片微处理器系统运行后,CPU首先从RAM读出资料,这些资料可以是CPU执行程式的条件判别依据,也可以是CPU将要执行的程式。如果资料正确,整个系统正常运行。反之,系统不能运行。

 

l         汇流排乱置法。汇流排乱置法通常是将MCUEPROM之间的资料线和位址线的顺序乱置。 软体加密:其目的是不让人读懂你的程式,不能修改程式,可以在程序重要资料区先用DES混码存放,但使用时须配合外面输入Decode(金钥匙)来解编。或者是在无程式的空单元也加上程式机器码,最好要加巧妙一点等。

 

用真真假假方法加密:(1)擦除晶片标识。(2)DIP 封装改成 PLCCTQFPSOICBGA 等封装。

 

85.      在开发一个需要长时间可靠工作的控制系统(发电机系统),如何设计复位电路?

:单片机复位可分为内部与外部事件复位。外部事件复位包括上电复位、RES复位和低电压复位。

 

上电复位和RES复位是人为的正常复位,以保证程序计数器被清零且程序从头开始执行。要正常进行这两种复位动作,需要外接正确的RES复位电路,一般来说不同的单片机的复位电路稍有不同,单片机厂商都会提供标准的复位电路资料。以HOLTEK IC为例,我们提供的复位电路是RES脚接100K欧姆的电阻至VDD;RES脚再接10K电阻和01uF的电容至VSS

 

当电源电压受外部干扰,低于正常工作电压时,会造成程序功能运行不正常,严重的还可能造成单片机死机。此时发电机系统就会造成严重的后果,我们就需要用低电压复位来解决这个问题。通常我们可以用两个方法实现低电压复位:1、外加一个电压检测芯片(例如7033)加到RES脚上,当电源电压低于某个临界值时,电压检测芯片会给出一个低电平到RES脚是单片机复位,防止单片机死机。2、有些厂家的单片机内部会有一个低电压检测LVR的功能,例如HOLTEK单片机。当电源电压低于某一个临界值时,单片机会自动复位避免死机,外部不需要再连接任何检测电压的电路。

 

除了外部电源不稳定会造成单片机复位,内部WDT溢出也会造成复位,即内部事件复位。对于需要长时间稳定工作的系统来说,看门狗是十分必要的,它可以避免程序跑飞造成的错误。

 

当复位发生时,要保证复位后能与复位前的各个状态无缝的连接起来,就需要用软件来判定复位前程序执行到哪个程序段。以HOLTEK MCU为例,除了上电复位之外,通用寄存器复位前后的值不会发生变化。那么就可以设定一些寄存器记录程序当前运行在哪一个程序功能段。一旦发生复位,只需要读出那些寄存器的值就可以跳转到复位之前运行的程序功能段运行。另外HOLTE MCU内部有两个特殊标志位PDTO,可以根据此两位的值来判定具体是什么原因造成的复位。

 

86.      从芯片封装及设计过程中增强芯片自身干扰能力的角度分析,有哪些好的抗干扰措施?封装过程中是否可以加屏蔽的技术,layout时可否采取措施?设计方面需要注意哪些问题?

:一般在IC内部的抗干扰的处理方法,各家有各家的看家本领,例如在静电放电防护电路(ESD protection circuits)是积体电路上专门用来做静电放电防护之用,此静电放电防护电路提供了ESD电流路迳,以免ESD放电时电流流入IC内部电路而造成损伤。因ESD来自外界,所以ESD防护电路都是做在PAD的旁边。在输出PAD,其输出级中大尺寸的PMOSNMOS元件本身便可当做ESD防护元件来用,但是其布局(layout)方式必须遵守Design Rules中有关ESD布局方面的规定。又例如传统的积体电路设计中,在电源、地的引出上通常将其安排在对称的两边。如左下角是地,右下角是电源。这使得电源杂讯穿过整个矽片。改进的技术将电源、地安排在两个相邻的引脚上,这样一方面降低了穿过整个矽片的电流,一方面使外部去耦电容在PCB设计上更容易安排,以降低系统杂讯。另一个在积体电路设计上降低杂讯的例子是驱动电路的设计。一些单片机提供若干个大电流的输出引脚,从几十毫安培到数百毫安培。

 

这些大功率的驱动电路集成到单片机内部无疑增加了噪音源。而跳变沿的软化技术可消除这方面的影响,办法是将一个大功率管做成若干个小管子的并联,再?每个管子输出端串上不同等效阻值的电阻,以降低di/dt

 

87.      对于有WATCHDOG功能的单片机,如何去检查确认其是否起作用?比如说有的单片机要在程序执行HANGUP时,WATCHDOG才执行RESET,如何确认呢?

:以HOLTEK最基本的I/O单片机HT48R05A-1为例说明。在单片机特殊寄存器STATUS中有PDTO位,它们是可读不可写的。读取PDTO的值,就可以判断出不同的复位原因,例如上电复位、正常工作下RES复位,HALT状态下RES复位、正常工作下WDT复位、以及HALT状态下WDT复位。因此只需要判断此两位的数值,就可以确认WDT是否起作用了。

 

如果需要WDTHALT(HANGUP)状态时发生复位动作,那么只需在正常工作时正确的喂狗(即CLR WDT),且看门狗的时钟来源选择内部RC时钟,当程序进入HALT状态后一旦WDT溢出会发生复位了。

 

88.      要研究一个将同步串口数据转换到以太网或USB的模块,能否推荐一个DSP或现在的高速单片机等,要能支持同步数据的DSP,同时这个DSP在连接REltek8139等网络芯片的开发又比较容易?

:一般为网路多媒体应用来挑选一种DSP,是一件很复杂的工作。首先必须针对处理器的内核架构和周边配置进行全面的分析,理解多媒体资料流程(例如,视频、图像、音频和分组资料),如何在一个基于DSP的系统中传输十分重要,以便预防带宽瓶颈;另外,了解各种系统特性(包括DMA和记忆体存取)也很有帮助,这能使设计方案稳定可靠,而不只是勉强合格。

网路多媒体处理器的选择取决于一项设计对性能和连接性的要求。许多应用既需要MCU也需要DSPMCU提供系统的控制功能,DSP完成密集的数值计算。对于这些截然不同的功能可以整合入单个处理器中,如HOLTEK HT82A88F系列DSP晶片。这种器件在单一架构内执行充分的控制功能和繁重的信号处理任务,同时还提供适合多媒体连接的各种周边介面。

 

系统工程师在选择DSP时首先应该分析的要素包括:1。每秒执行的指令数,2。每一处理器时钟周期内完成的运算元, 3。运算单元的效率。在待评估的DSP上运行一组有代表性的基准测试程式(如音频/视频压缩演算法),就可完成这些指标的评估。评判结果将指示出系统的即时处理要求是否超出了该DSP的能力,而且同样重要的是,该DSP是否有足够的性能去应对系统新增的或不断演变发展的需求。许多标准的基准测试程式假设待处理的资料已经驻留在DSP片内记忆体中。只要工程师协调好各I/O设计考虑,采用这种方法就能对不同厂家的DSP进行更直接的比较。

 

另外合适的周边埠组合,省去了支援所需介面的外部电路,而减少了开发时间及成本。网路多媒体设备(NMD)可带有各种各样的标准周边。这其中最重要的是与网路介面的连接。在有线应用中,乙太网(IEEE 8023)是在局域网上实现联网的最普遍选择;而IEEE 80211b/a正在成为实现无线局域网连接的首选方案。作为DSP的直接延伸,现在有许多乙太网解决方案可供选用。此外针对有很好地支援微处理器功能的DSP来说,也可用于直接管理TCP/IP堆叠。同步和非同步(UART) 序列埠也是连接DSP与多媒体系统环境所必需的。在网路多媒体设备系统中,音频编码资料一般通过832位的同步序列埠传输;而音/视频编解码控制通道则是通过更慢的串列介面来管理,如SPI或两线式介面。另外,UART支援RS-232数据机,也能支援用于近距离红外传输的IrDATM

 

还有许多的DSP支援PCIUSB的通用介面,它能通过周边晶片桥接不同类型的设备,如PCIIDEUSB80211b等。PCI还有提供一条单独内部汇流排的优点,这使得PCI汇流排主控器无需通过DSP内核或其他周边单元就能向DSP记忆体发送或读取资料。另外适于网路多媒体设备市场的DSP应包括一个外部记忆体介面,以便充当非同步和SDRAM记忆体控制器。非同步记忆体介面简化了与快闪记忆体、EEPROM和周边桥接晶片的连接,而SDRAM为针对大容量资料帧的高密度计算提供了其必需的存储空间。

 

89.      HT48系列单片机支持串行通信吗?采用哪种通信方式较合适?HT46系列单片机串行通信的I/OPA6751系列的RX/TXPIN(P30/P31)的结构有何不同,传输效能是否一样? 能给个键盘与电脑通信的例程和常规通信协议吗?

HT48系列的单片机支持串行通信。可以通过软件编程,利用HT48系列单片机的I/O实现串行通信。在HOLTEK的网站上有使用HT48系列进行“I2C”或者“三线串行通信”实现串行通信的软硬件应用范例(http://www.holtek.com.cn/tech/tech.htm)。

 

HT46系列的串行通信口PA6/SDAPA7/SCL是共用管脚,它们可以通过掩膜选择作为普通I/O全双工的输出输入接口,或者串行通信口。当作为串行口时,SDA/SCLI2C通讯总线协议的从端,这和51系列的RX/TX使用的串行通信协议是不同的,51系列的TX/RX遵循的是RS-232串行协议。所以他们之间的传输效能是不可比的。

 

如果想用单片机做键盘产品的话,推荐使用HOLTEKHT82K68E,它支持PS/2接口,或者是HT82K96E,它支持USB接口。这些芯片是HOLTEK专为键盘应用所设计的。具体的芯片资料请见:http://www.holtek.com.cn/products/mcu_11.htm

 

90.  用一个12M的晶振,怎么能实现480MB/S的数据传输率呢?

:在集成了PLL12MHz的晶体振荡器即可达到480MHz,相位锁定回()(Phase Locked LoopPLL)又被称为相锁回路或锁相回路,其原理是经由闭回路自刂葡低车姆蠢∽饔茫沽硪桓龆鞑痪肌⑵德时涠扛叩淖饔迷亩髌德剩蛊淠芸焖偾乙恢北3治榷ǖ赜胝返钠德什慰荚创锏酵嗌踔潦峭嘤滞档淖刺绱思词窍辔凰?SPAN lang=EN-US twffan="done">(Phase Locked)的状态,我们若以电路外部精准、频率变动量极低的振荡频率源作为基准参考,来驱使电路内部精准、频率变动量极低的振荡频率源,使其达成相位锁定的状态,即可用来作为通讯系统的调变/解调电路。

 

一般480MB/S的数据传输率是运用在USB 2.0,当通用序列汇流排(Universal Serial Bus)规格于19961月发表时,代表业界成功研发出一套连结中低速频宽的周边元件与个人电脑之间的低成本串连管道,但是仍缺乏支援高速宽频的应用能力。于20004月,USB再度推出全新一代的USB 2.0版本的技术规格,可将讯号传输速度提升整整40倍,由原先 USB 10的最高12MHz的速度至现今USB 20的高速480MHz,并扩增了更先进的功能,如新型的传输装置以提高频宽使用率与增加传输装置及主机控制器之间的附加功能。

 

针对实际上可供使用的频宽来说,资料的传输频宽速度由原先的1 Mbytes/sec左右提高至50 Mbytes/sec,这样一个大幅度的频宽增加主要归功于USB 2.0规格运用了微讯框(micro-frame)、可容纳更多资讯的传输封包、更频繁的传输次数、分割式传输处理(split transaction)、以及一些新的执照(token)等崭新技术。USB 2.0装置的架构同时增加了两项全新的描述元(descriptor),即装置认可(Device Qualifier)与其他的速度配置(Speed Configuration),可用来明确标示出资料传输装置在其它运作速度下的功能表现。

 

针对电子规格的变动:在主机与新型的高速控制器之间的连结则重新定义,以支援现今高达480MHz的传输效能表现。新的高速拓璞新的标准采用90W 的差分阻抗(differential characteristic impedance)搭配差分电流模式讯号(differential current mode signaling),并采用相同的NZRI编码机制(NZRI encoding),但对SYNC讯号(SYNC signaling)、EOP讯号(EOP signaling)与闲置状况(idle state)等略作更改,但也必须搭配其他相关规范,以便严格控制游离电容(stray capacitance)、点对点抖动(peak to peak jitter)与上升/下落时间(rise/fall time)等,使得讯号的传输速度能够更加快速。

来源:   作者:  2006/9/25 16:50:53
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