P80C592芯片在基于CAN总线显示通信模块中应用

    １　Ｐ８０Ｃ５９２芯片简介

    Ｐ８０Ｃ５９２是ＰＨＩＬＩＰＳ公司采用先进的ＣＯＭＳ工艺制造的高性能８位单片机。该单片机的指令集与８０Ｃ５１ 完全兼容，但在８０Ｃ５１标准特性的基础上又增加了一些对于应用具有重要作用的硬件功能。Ｐ８０Ｃ５９２是Ｐ８ＸＣ５９２的无片内ＲＯＭ版本，是现有Ｐ８ＸＣ５２２和Ｐｈｉｌｉｐｓ ＣＡＮ控制器ＰＣＡ８２Ｃ２００功能相结合的产物。该器件具有下列特性：

    ●带有８０Ｃ５１中央处理单元（ＣＰＵ）；

    ●带２×２５６ Ｂ的片内ＲＡＭ，外部可扩展至６４ｋＢ；

    ●具有两个标准的１６位定时器／计数器；

    ●新增一个包括四个捕获和三个比较寄存器的１６位定时器／计数器；

    ●具有８路模拟量输入的１０位ＡＤＣ变换器；

    ●带有两路分辨率为８位的脉冲宽度调制输出；

    ●具有两级优先权的１５个中断源（可以有２～６个外部中断源）；

    ●具有五组８位Ｉ／Ｏ端口和一组与ＡＤＣ模拟量输入共用的８位输入口；

    ●带有与内部ＲＡＭ进行ＤＭＡ数据传送的ＣＡＮ控制器；

    ●内含具有总线故障管理功能的１Ｍｂｐｓ ＣＡＮ控制器；

    ●ＶＤＤ／２基准电压；

    ●具有与标准８０Ｃ５１兼容的全双工ＵＡＲＴ模式；

    ●带有在片监视跟踪定时器（ＷＤＴ）；

    ●时钟频率为１．２ＭＨｚ～１６ＭＨｚ。

    图2 显示通信模块的外部存储器扩展电路

    ２　显示通信模块的结构设计

    基于ＣＡＮ总线的显示通信模块的结构框图如图１所示，该模块采用以带有在片ＣＡＮ的微处理器Ｐ８０Ｃ５９２为核心设计的液晶接口电路，并采用大规模液晶显示屏ＤＭＦ５００８１ＮＢ－ＦＷ作为显示设备，同时选用ＳＥＤ１３３０作液晶控制器，从而实现了友好的人机对话界面。

    该显示通信模块包含１颗支持ＣＡＮ总线的工业级ＣＰＵ（Ｐ８０Ｃ５９２），该ＣＰＵ通过ＣＡＮ总线接收各数据采集处理模块及其它功能模块的８路振动信号数据、快速傅立叶变换等处理结果，并通过ＬＣＤ（ＤＭＦ５００８１ＮＢ－ＦＷ）显示，同时可根据用户指令进行ＦＬＡＳＨ电子盘存取，并通过通信接口传送至上位机数据分析管理软件。此外，ＣＰＵ还负责按键管理、人机交互、参数设置、系统组态、时钟设置、数据暂存、对外通信、环境温度监测等功能的控制。

    该显示通信模块以ＤＭＦ５００８１ＮＢ－ＦＷ作为显示设备，以ＳＥＤ１３３０作为液晶显示控制器，并且用外扩的３２ｋＢ的数据存储器ＲＡＭ（６２２５６）作为外扩的字符发生器。另外，该模块还设计了一个键盘电路，用以实现用户对仪器的各项操作。模块所带的一块４０Ｍｂｉｔ的ＦＬＡＳＨ电子盘可用来实现小规模现场数据的存取以及软件的在线升级。由于系统要求进行时钟设置，因此在显示通信模块中还用ＤＳ１３０２时钟芯片设计了一个时钟电路。

    ３　外部存储器扩展电路

    该显示通信模块以Ｐ８０Ｃ５９２为主控制器，同时借助于单片机的Ｐ０、Ｐ２口和８位数据总线方式来扩展３２ｋＢ程序存储器ＥＰＲＯＭ（ＡＴ２９Ｃ２５６）、１２８ｋＢ数据存储器ＲＡＭ（６２８１２８）以及４Ｍｂｉｔ的ＦＬＡＳＨ电子盘（２９Ｆ０４０）。其电路原理图如图２所示。由于外部存储器的总量超过了６４ｋＢ，因此，选用ＧＡＬ１６Ｖ８译码器来实现Ｐ８０Ｃ５９２对各个存储器的逻辑控制。

    ３．１ ３２ｋＢ程序存储器ＡＴ２９Ｃ２５６

    由于Ｐ８０Ｃ５９２没有片内ＲＯＭ，因此必须用外扩的程序存储器来存放系统的主程序，其存储器系统如图３所示。其中ＡＴ２９Ｃ２５６读出时作为程序存储器，占用的是程序存储器００００Ｈ～７ＦＦＦＨ空间；写入时（升级程序时）作为数据存储器，占用的是数据存储器００００Ｈ～７ＦＦＦＨ空间。当Ａ１５（Ｐ２．７）为１时，该器件处于写保护状态，而在Ａ１５为０时，即可写入数据。主程序的大小在１０ｋＢ左右，加上容错及冗余设计等因素，总的程序容量也在１６ｋＢ以下。由于目前市场上３２ｋＢ以下的ＥＰＲＯＭ已不易买到，且价格相差无几，再加上考虑到将来系统的在线升级，因此，系统采用了３２ｋＢ的ＥＰＲＯＭ，因为大容量的ＥＰＲＯＭ有利于系统的升级和芯片的重复利用。

    ３．２ １２８ｋＢ数据存储器ＲＡＭ（６２８１２８）

    实际上６２８１２８数据存储器ＲＡＭ与４Ｍｂｉｔ ＦＬＡＳＨ电子盘（２９Ｆ０４０）复用８０００～ＦＦＦＨ地址空间。当ＧＡＬ１６Ｖ８的ＲＡＭ（Ｆ５脚）为０时选择ＲＡＭ有效。该器件在读出时，既可作为程序存储器（ＭＯＶＣ读），又可作为数据存储器（ＭＯＶＸ读）；写入时则只能作为数据存储器（ＭＯＶＸ写）。此外，通过Ｐ８０Ｃ９２的ＥＡ１５（Ｐ１．０）、ＥＡ１６（Ｐ１．１）可将ＲＡＭ分成３２ｋＢ的４个区， 以便于数据的存取。当ＧＡＬ１６Ｖ８的ＲＡＭ．ＲＤ（Ｆ７脚）为０时，即可读取ＲＡＭ的数据；而当ＧＡＬ１６Ｖ８的ＲＡＭ．ＲＤ（Ｆ７脚）为１时，则表示可以往ＲＡＭ中写数据了。

    ３．３ ４Ｍｂｉｔ ＦＬＡＳＨ电子盘（２９Ｆ０４０）

    对于便携式振动分析系统来说，保存现场的数据对将来的分析是非常重要的。因此在通信显示模块外扩展了４Ｍｂｉｔ的外设２９Ｆ０４０。２９Ｆ０４０是一块４Ｍｂｉｔ（５１２ｋ×８ｂｉｔ）、５．０Ｖ电压供电的ＦＬＡＳＨ存储器。它的访问时间为５５ｎｓ～１５０ｎｓ，允许微处理器无等待处理。它具有独立的片选信号（ＣＥ）、写使能ＷＥ　和输出使能（ＯＥ）控制，同时具有可变块擦除结构，它内含８个６４ｋ字节的扇区（如图４所示），并具有单个扇区、多个扇区、整个ＦＬＡＨ擦除功能；另外，它还具有单个扇区、多个扇区保护功能。８个扇区由地址线Ａ１６～Ａ１８来区分（见表１），而这三个地址线则分别由Ｐ８０Ｃ５９２的Ｐ２．１～Ｐ２．３来控制。片选信号ＣＥ可由Ａ１５（Ｐ２．７）来控制。读写由ＧＡＬ１６Ｖ８的ＦＬＡＨ．ＷＲ（Ｆ６脚）来完成。

    表1 29F040的扇区地址区分

    扇  区 A18 A17 A16 扇区0 0 0 0 扇区1 0 0 1 扇区2 0 1 0 扇区3 0 1 1 扇区4 1 0 0 扇区5 1 0 1 扇区6 1 1 0 扇区7 1 1 1 

    ４　显示通信模块的软件设计

    图５所示是显示通信模块系统软件设计的总体流程。它主要完成三个功能：初始化、与数据采集处理模块的ＣＡＮ通信、字符、图形和汉字显示。初始化功能主要是对ＳＥＤ１３３０、８０Ｃ５９２、ＤＳＰ ＴＭＳ３２０Ｃ２５进行初始化。与采集处理模块的ＣＡＮ通信是在显示通信模块和数据采集处理模块的两片８０Ｃ５９２之间进行的，主要作用是通过ＣＡＮ总线将初始化设置传送到数据采集处理单元，并接收各采集处理模块及其它功能模块的数据和处理结果，同时根据用户指令进行ＦＬＡＳＨ电子盘的存取等。字符、图形和汉字显示可为系统建立一个友好的用户界面，并将数据、波形及处理结果显示出来，以供现场人员参考和分析。这三个功能可以在各个相应的子程序中完成。

    ５　结束语

    本文详细介绍了ＰＨＩＬＩＰＳ公司的Ｐ８０Ｃ５９２芯片的主要功能特点，具体介绍了该芯片在显示通信模块当中的具体应用。本文所述的显示通信模块目前已经应用于便携式旋转机械振动分析系统，并且在多家电厂得到了成功的应用。实际应用表明，Ｐ８０Ｃ５９２具有很好的推广价值。