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以MXS51為內(nèi)核構(gòu)造的單片集成系統(tǒng)
摘要：介紹一種以MCS51為核，加上FSK、DTMF、數(shù)字調(diào)制/解調(diào)等外國(guó)電路組成的控制系統(tǒng)。在類似控制系統(tǒng)中，如何滿足系統(tǒng)要求且與MCS51微處理器兼容和如何減少系統(tǒng)面積是設(shè)計(jì)中的兩大關(guān)鍵問題。通過分析MCS51的指令和時(shí)序關(guān)系，設(shè)計(jì)出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的與MCS51兼容的微處理器，完成它與外國(guó)電路集成和自測(cè)試電路的插入。該系統(tǒng)在FPGA和門陣列上分別進(jìn)行了布局布線和后仿真，并通過了FPGA的原型樣機(jī)測(cè)試。關(guān)鍵詞：SFR 特殊功能寄存器 FSK 頻移鍵控 DTMF 雙音多頻
引言
隨著電信市場(chǎng)的日益開放、競(jìng)爭(zhēng)、運(yùn)營(yíng)商面蜊更大的壓力，須提高投資回收效率，提高固定電話的ARPU值。中國(guó)移動(dòng)推出出的短信息服務(wù)取得了很好的經(jīng)濟(jì)效果和社會(huì)效益，短信正以其特有的快捷和方便，影響著人們?nèi)粘Ｉ畹脑S多方面�！肮潭娫捫畔⒒焙拖嚓P(guān)標(biāo)準(zhǔn)的出臺(tái)，固定電話的廠商也推出類似的服務(wù)，從而實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)電話的增值。
但固網(wǎng)短信存在兩方面的“瓶頸”；在終端和內(nèi)容上均有缺失。在終端方面是價(jià)格問題，應(yīng)該考慮如何將價(jià)格降到用戶可以接受的范圍。
本系統(tǒng)就是針對(duì)這樣的市場(chǎng)需求而設(shè)計(jì)。它需要1個(gè)滿足系統(tǒng)要求的微處理器、1個(gè)大的字庫(kù)來支持。同時(shí)，該芯片必須控制在一定面積下，以降低成本。
本文將著重介紹與MCS51兼容的微控制器的設(shè)計(jì)和DTMF解碼中的數(shù)據(jù)處理。
1 與MCS51兼容的微控制器設(shè)計(jì)
Intel MCS51系列是一種8位微處理器。外部程序與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的尋址范圍可達(dá)到64K.MCS51有5個(gè)中斷源，其中2個(gè)為外部中斷源，每個(gè)中斷源的優(yōu)先級(jí)是可編程的。為了滿足固網(wǎng)短信系統(tǒng)功能需求。主要對(duì)MCS51進(jìn)行如下三方面的擴(kuò)展。SFR擴(kuò)展、存儲(chǔ)器擴(kuò)展，外部中斷擴(kuò)展。
1.1 SFR擴(kuò)展
為了與MCS51兼容。把FSK、DTMF中的控制寄存器和狀態(tài)寄存器MCS51的SFR統(tǒng)一編址。這樣8051管理、控制、監(jiān)視FSK、DTMF時(shí)，可將FSK、DTMF對(duì)應(yīng)的地址看作是片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的直接地址。因此，可以使用片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器相同的操作方法，不用增加指令來完成這些功能，這種結(jié)構(gòu)的擴(kuò)展可以看作是MCS51內(nèi)部總線的擴(kuò)張和把FSK、DTMF看成MCS51的兩個(gè)擴(kuò)展的內(nèi)部模塊，結(jié)構(gòu)如圖1所示。
1.2 存儲(chǔ)器擴(kuò)展
因?yàn)楣叹W(wǎng)系統(tǒng)需要一個(gè)龐大的字庫(kù)來支持，所以MCS51的64KB存儲(chǔ)能力是不夠的。通過添加一個(gè)MMU模塊，將CPU該存能力擴(kuò)展到2MB。當(dāng)CPU訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，先用16位的邏輯地址高位進(jìn)行頁(yè)表查詢，得到相應(yīng)的擴(kuò)展地址，然后將擴(kuò)展地址和邏輯地址的低位一起構(gòu)成21位的物理地址，來完成對(duì)外部存儲(chǔ)器的操作，數(shù)據(jù)通路如圖2所示。
1.3 外部中斷的擴(kuò)張
為了讓系統(tǒng)能舊電故障等異常事件中斷請(qǐng)求信號(hào)，保留了MCS51原來的兩個(gè)外部中斷源，同時(shí)增加了7個(gè)外部中斷和相應(yīng)的3個(gè)寄存器，分別用于鎖存中斷、屏蔽中斷和對(duì)中斷的優(yōu)先級(jí)進(jìn)行控制。
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