| 新型16位单片机SPCE061A及应用展望 |
| 类别：单片机/DSP |
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介绍了新型16位单片机SPCE061A，对其性能做了表达，并对其应用前景做了展望。
随着计算机技术的发展和在控制系统中的广泛应用，以及设备向小型化、智能化发展，作为高新技术之一的单片机以其体积小、功能强、价格低廉、使用灵活等优势，显示出了很强的生命力。进入21世纪以来，开发推出单片机的公司很多，各种高性能单片机芯片市场也异常活跃，新技术的不断采用，更加使单片机的种类、性能以及应用领域不断扩大和提高。台湾凌阳科技公司最近推出了一种新型16位单片机SPCE061A。该单片机的问世，使得16位单片机的科技含量及应用跃上一个新的台阶。
1SPCE061A性能简介
SPCE061A的结构框图如图1所示。
1.1CPU
SPCE061A配备了凌阳科技开发的最新的16位微处理器，其内部含有8个寄存器，4个通用寄存器R1～R4，1个程序计数器PC，1个堆栈指针SP，1个基址指针BP，1个段寄存器SR，通用寄存器R3和R4结合组成一个32位寄存器MR，MR可以作为乘法运算和内积运算的目标寄存器。此外，SPCE061A有3个FIQ中断和14个IRQ中断，1个由指令控制的软中断。
1.2存储器
SPCE061A拥有2 kb的SRAM，还有32 kb闪存FLASH ROM，可在ICE工作方式下被编程写入或被擦除。对闪存设置保密设定后，其内容将不能再通过ICE被读写，从而将程序保密。
1.3时钟
(1)锁相环（PLL）振荡器PLL的作用为系统提供一个实时时钟的基频（32 768 Hz），然后将基基频进行倍频，调整至49.152 MHz，40.96 MHz，32.768 MHz，24.576 MHz或20.480 MHz。系统默认的PLL自激振荡频率为24.576 MHz。
(2)系统时钟其信号源为PLL振荡器。系统时钟频率（Fosc）和CPU时钟频率（CPUCLK）可通过编程来控制。默认的Fosc、CPUCLK分别为24576 MHz和Fosc/8。
(3)实时时钟32 768 Hz实时时钟通常用于钟表、实时时钟延时以及其他与时间相关类产品。SPCE061A通过对32 768 Hz实时时钟源分频而提供了多种实时时钟中断源。
1.4低电压监测和低电压复位
低电压监测功能可以提供系统内电源电压的使用情况。4级电压监测低限：2.4 V，2.8 V，3.2 V和3.6 V。可通过编程来控制，系统默认的电压监测低限为2.4 V。
低电压复位当电源电压低于2.4 V时，系统会变得不稳定且易出故障，导致电源电压过低的原因很多，如电压的反跳、负载过重、电池能量不足等。如果系统设置了低电压复位（LVR）功能。当电源电压低于该值时，会在4个时钟周期之后产生一个复位信号，使系统复位。
1.5中断
SPCE061A具有2种中断方式：快速中断请求FIQ中断和中断请求IRQ中断。中断控制器可处理3种FIQ中断和14种IRQ中断，以及1个由指令BREAK控制的软中断。
1.6输入/输出端口（I/O）
I/O是系统与其他设备进行数据交换的接口。SPCE061A具有2个可编程口：A口和B口。A口既是具有可编程唤醒功能的普通I/O口，又可与ADC的多路LINE IN输入共用，B口除了具有普通I/O口的功能外，在特定的管脚上还可以完成一些特殊的功能。
1.7定时器/计数器
SPCE061A提供了2个16位的定时器/计数器：TimerA和TimerB。TimerA为通用计数器；TimerB为多功能计数器。TimerA的时钟源由时钟源A（高速时钟源）和时钟源B（实时时钟32 768Hz）进行“与”操作而形成，TimerB的时钟源仅为时钟源A。
1.8时基
时间基准信号，简称时基信号，来自于32 768 Hz实时时钟，通过频率选择组合而成。时基信号发生器的2个选频逻辑TMB1和TMB2为TimerA的时钟源B提供各种频率选择信号并为中断系统提供中断源（IRQ6）信号。此外，时基信号发生器还可以直接生成2 Hz，4 Hz，1 024 Hz，2 048 Hz以及4 096 Hz的时基信号，为中断系统提供各种实时中断源（IRQ4和IRQ5）信号。
1.9模数转换器（ADC）和数模转换器（DAC）
SPCE061A有8个10位模数转换通道，其中7个通道用于将模拟量信号转换为数字量信号，可能直接通过引线（IOA［0～6］）输入。另外有一个通道只作为语音输入通道，通过内置有自动增益控制放大器的麦克风通道（MIC IN）输入。实际上可以把ADC看作是一个实现模数信号转换的编码器。
SPCE061A为音频输出提供了2个10位的数模转换器，即DAC1和DAC2。DAC1，DAC2转换输出的模拟量电流信号分别通过AUD1和AUD2管脚输出。
1.10串行设备接口
串行输入输出端口SIO提供了1个1位的串行接口，用于与其他设备进行数据通讯。在SPCE061A内通过IOB0和IOB1这2个端口实现与设备进行串行数据交换功能。
2SPCE061A特点
(1)体积小、集成度高、可靠性好且易于扩展在SPCE061A把各功能部件模块化地集成在1个芯片里，内部采用总线结构，因而减少了各功能部件之间的连线，提高了其可靠性和抗干扰能力。另外，模块化的结构易于系列扩展，以适应不同用户的需求。 (2)低功耗、低电压SPCE061A采用CMOS制造工艺，同时增加了软件激发的弱振方式、空闲方式和掉电方式，极大地降低了其功耗。另外，SPCE061A的工作电压范围大（2.6 ～3.6 V），能在低电压时正常工作，且能用电池供电。这对于其在野外作业等领域中的应用具有特殊的意义。 (3)高性能价格比SPCE061A片内带有高寻址能力的ROM、静态RAM和多功能的I/O口。另外，凌阳科技CPU的指令系统提供出具有较高运算速度的16位×16位的乘法运算指令和内积运算指令，使得SPCE061A运用在复杂的数字信号处理方面既很便利，又比专用的DSP芯片廉价。 (4)具有较强的中断处理能力SPCE061A中断系统支持10个中断向量及10余个中断源，适合实时应用领域。 (5)功能强、效率高的指令系统SPCE061A的指令系统,指令格式紧凑，执行迅速。为缩短开发产品商品化的时间，指令结构提供出对高级语言的良好支持。
3SPCE061A的应用
随着单片机功能集成的发展，其应用领域也逐渐地由传统的控制扩展为控制处理、数据处理以及DSP等领域，凌阳科技的16位单片机SPCE061A就是为此而设计的。SPCE061A的全双工异步通讯的串行接口，可实现多机通讯，组成了分布式控制系统。红外收发通讯接口，可用于近距离的双机通讯或制作红外摇控装置，A/D，D/A转换接口可以方便用于各种数据采集、处理和控制输出，并为与用户系统友好的交互打下基础。A/D，D/A转换接口与CPU的DSP运算功能结合在一起，可实现语音识别功能，使其方便地运用于数字声音和语音识别应用领域。具体在下列应用领域大有用武之地：语音识别类产品、智能语音交互式玩具、高级亦教亦乐类玩具、儿童电子故事书类产品、通用语音合成器类产品、需较长语音持续时间类产品等。
参考文献
［1］北阳电子内部技术资料，2002，4
来源：现代电子技术
作者：熊庆国
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