MCS196系列單片機分類與選型指南

概述

MCS196系列單片機是Intel公司繼8X9X之后推出的16位嵌入式微控制器。它除了保留8X9X全部功能外，在功能部件和指令支持上又有很大改進，性能上也有了顯著提高，使得它適用于更復雜的實時控制場合。MCS196單片機有多種型號，不同型號配置有不同的功能部件，且具有不同存儲器空間和尋址能力，可滿足不同場合的要求。

MCS196系列單片機都有1個基于寄存器到寄存器結構的內核。這種結構消除了累加器的瓶頸現象，加快了數據傳輸。另有多種功能部件，在不同型號中進行不同配置。這些功能部件除包括在8X9X中就有的I/O口、 10位A/D轉換器、PWM（脈寬調制器）、SIO（全雙工串行I/O口）、中斷源、看門狗定時器、16位定時/計數器、HSI/O（高速輸入/輸出口）等以外，還包括在MCS196中出現的PTS（外圍事務服務器）、EPA（事件處理器陣列）、WG（波形發生器）等。

與其他系列（如MCS51系列、PIC系列等）相比，HSI/O、PTS、EPA、WG是MCS196最具特色的功能部件。

HSI/O（High Speed Inputs and Outputs）：其中HSI用于記錄某一外部事件相對于時間基準（如定時器1）的發生時刻。此功能部件在檢測到引腳上規定的跳變事件（包括正跳變、負跳變、每次正跳變、8個正跳變）后，將發生事件的類型與時刻記錄下來，并產生相關中斷。此部件適用于信號的時間參數測量。HSO則用于按程序規定的時間去觸發某一事件（如置位/清零口線、啟動A/D轉換等），要求CPU的開銷極小，速度極高。此部件便于實時輸出控制，可用來產生多種信號波形。

EPA（Event Processor Array）：實質上是捕捉/比較模塊。所謂“捕捉”就是捕獲產生于引腳上的跳變事件（有正跳變、負跳變、正負跳變等），記載這些輸入事件相對于時基定時器發生的時刻；“比較”則是和預先規定好的時間作比較，預定時間一到就去執行某種輸出功能（比如輸出置為高、輸出置為低、輸出翻轉、啟動A/D轉換、復位定時器等等）。可見，EPA和HSI/O的功能類似，但EPA在CPU開銷上要求更少，性能更好一些。表1給出在不同時鐘頻率下兩者分辨能力的比較。

表 1 HSI/O和EPA分辨能力的比較

PTS （Peripheral Transaction Server）：實質上是中斷服務機制的改進。對正常的中斷服務，CPU都要“親自”去執行，而現在的PTS提供了一種類似DMA的操作。當中斷發生后，由微代碼執行PTS周期。該周期就像DMA周期那樣插入正常的指令流中，完成中斷服務，這樣CPU的開銷比一般的中斷響應要少得多。

WG（Waveform Generator）：可產生獨立的、具有相同頻率和工作方式的3對PWM波形。特別適合控制三相交流感應電機、直流無刷電機和其他需要多個PWM輸出的場合。

另外，MCS196單片機總線控制器還具有可編程的等待狀態發生器，可方便地與慢速外設接口。在運行中可動態選擇8位或者16位的總線寬度，并能通過HOLD/HLDA協議方便地實現多處理器通信。

目前，MCS196系列主要有3種：① HSI/O系列，這類芯片具有高速輸入、輸出口；② EPA系列，這類芯片內部具有事件處理器陣列；③ Motor Control系列，這類芯片適用于電機控制。要注意上述分類也不是絕對的，往往在同一個型號的部件中，可同時具有多種功能。

一、 HSI/O系列

本系列主要芯片有8XC196KB、8XC196KC、8XC196KD，產品分類如表2所列。

表 2 HSI/O系列一覽表

注：① 封裝形式N：PLCCS：QFPSB：SQFPU：窄DIP。② 溫度C：0~70℃E：－40~85℃A：－40~125℃。 （以上含義表3和表4同）