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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的指令和時序關(guān)系，設(shè)計(jì)出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的與MCS51兼容的微處理器，完成它與外國電路集成和自測試電路的插入。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
隨著電信市場的日益開放、競爭、運(yùn)營商面蜊更大的壓力，須提高投資回收效率，提高固定電話的ARPU值。中國移動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，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。在終端方面是價格問題，應(yīng)該考慮如何將價格降到用戶可以接受的范圍。
本系統(tǒng)就是針對這樣的市場需求而設(shè)計(jì)。它需要1個滿足系統(tǒng)要求的微處理器、1個大的字庫來支持。同時，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)存儲器的尋址范圍可達(dá)到64K.MCS51有5個中斷源，其中2個為外部中斷源，每個中斷源的優(yōu)先級是可編程的。為了滿足固網(wǎng)短信系統(tǒng)功能需求。主要對MCS51進(jìn)行如下三方面的擴(kuò)展。SFR擴(kuò)展、存儲器擴(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，可將FSK、DTMF對應(yīng)的地址看作是片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器的直接地址。因此，可以使用片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器相同的操作方法，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的兩個擴(kuò)展的內(nèi)部模塊，結(jié)構(gòu)如圖1所示。
1.2 存儲器擴(kuò)展
因?yàn)楣叹W(wǎng)系統(tǒng)需要一個龐大的字庫來支持，所以MCS51的64KB存儲能力是不夠的。通過添加一個MMU模塊，將CPU該存能力擴(kuò)展到2MB。當(dāng)CPU訪問外部存儲器時，先用16位的邏輯地址高位進(jìn)行頁表查詢，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，來完成對外部存儲器的操作，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求信號，保留了MCS51原來的兩個外部中斷源，同時增加了7個外部中斷和相應(yīng)的3個寄存器，分別用于鎖存中斷、屏蔽中斷和對中斷的優(yōu)先級進(jìn)行控制。
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