CY7C53120神經(jīng)元芯片及其應(yīng)用
出處:iC921 發(fā)布于:2008-09-01 10:30:04
摘要:由Cypress公司和Toshiba公司制造的神經(jīng)元芯片CY7C53120是組成LonWorks控制網(wǎng)絡(luò)的。其芯片內(nèi)集成了介質(zhì)訪問控制、網(wǎng)絡(luò)管理、控制應(yīng)用等三個(gè)處理器,且內(nèi)嵌LonTalk?yún)f(xié)議,并在ROM固件映像中包含先編好的I/O驅(qū)動程序和網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)。文中介紹了CY7C53120的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)及具體應(yīng)用。
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?。茫伲罚茫担常保玻吧窠?jīng)元芯片內(nèi)集成了三個(gè)處理器,這是LonWorks控制網(wǎng)絡(luò)的單元,網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)的介質(zhì)訪問控制、網(wǎng)絡(luò)管理、控制應(yīng)用均由它完成。CY7C53120的工作電壓為5V,時(shí)鐘頻率為10MHz(CY7C53120E2)、40MHz(CY7C53120E4)。片內(nèi)有2k(CY7C53120E2)、4k(CY7C53120E4)字節(jié)的EEPROM和2k字節(jié)的SRAM以及10k(CY7C53120E2)、12k(CY7C53120E4)字節(jié)的ROM。其內(nèi)嵌的低壓檢測電路可用于防止電源電壓降低過程中的不正確操作和錯(cuò)誤寫入。另外,CY7C53120還內(nèi)嵌LonTalk?yún)f(xié)議通信協(xié)議,并在ROM固件映像中包含預(yù)先編好的I/O驅(qū)動程序和一個(gè)完整的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)。CY7C53120這些特征使得它非常適合于組成現(xiàn)場監(jiān)視控制網(wǎng)絡(luò)。

CY7C53120的主要特點(diǎn):
●11個(gè)可編程I/O引腳;
●內(nèi)嵌2個(gè)16位的可編程定時(shí)器/計(jì)數(shù)器;
●具有34種不同類型垢I/O功能,可處理大量的輸入和輸出;
●ROM固件映像中包含預(yù)先編好的I/O驅(qū)動程序,大大簡化了應(yīng)用程序的編寫;
●2個(gè)CPU用來處理內(nèi)嵌的通信協(xié)議。通信CPU與應(yīng)用CPU可并行工作;
●內(nèi)嵌LonTalk?yún)f(xié)議,協(xié)議支持ISO(國際標(biāo)準(zhǔn)化組織)所定義的OSI(開放系統(tǒng)互連)參考模型的全部7層服務(wù);
●ROM固件映像中包含一個(gè)完整的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng),可大大簡化應(yīng)用程序的編寫;
●內(nèi)嵌雙絞線收發(fā)器;
●通信模式和通信速率可支持不同類型的外部收發(fā)器;
●通信端口收發(fā)器模式和邏輯地址的信息都存儲在EEPROM中;
●應(yīng)用程序可存儲在EEPROM中,并可通過網(wǎng)絡(luò)來更新應(yīng)用;
●內(nèi)嵌看門狗定時(shí)器;
●每個(gè)芯片都有的ID號。此ID號可用于網(wǎng)絡(luò)的邏輯安裝;
●支持睡眠工作模式,以達(dá)到節(jié)能的目的;
●具有高阻抗通信端口(CP0~CP3)。
?。病。茫伲罚茫担常保玻暗慕Y(jié)構(gòu)
?。茫伲罚茫担常保玻暗膬?nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1所示。它主要由處理器單元、應(yīng)用I/O口和通信端口三部分組成。
2.1 處理器單元
?。茫伲罚茫担常保玻靶酒瑑?nèi)集成有三個(gè)處理器,其中一個(gè)執(zhí)行用戶應(yīng)用程序,另兩個(gè)用于完成網(wǎng)絡(luò)任務(wù)。三個(gè)處理器的功能信內(nèi)部共享存儲器區(qū)域之間關(guān)系如圖2所示。

?。茫校眨笔墙橘|(zhì)訪問控制(Media?。粒悖悖澹螅蟆。茫铮睿簦颍铮欤停粒茫┨幚砥?,負(fù)責(zé)處理7層LonTalk?yún)f(xié)議的第1層和第2。CPU-1的處理功能包括驅(qū)動通信子系統(tǒng)硬件和執(zhí)行介質(zhì)訪問算法。CPU-1和CPU-2使用可共享存儲區(qū)中的網(wǎng)絡(luò)緩沖區(qū)相互通信。
CPU-2是網(wǎng)絡(luò)處理器,用來實(shí)現(xiàn)LonTalk?yún)f(xié)議的第3~6層。CPU-2負(fù)責(zé)處理網(wǎng)絡(luò)變量、尋址、事務(wù)處理、證實(shí)、背景診斷、軟件定時(shí)器和網(wǎng)絡(luò)管理。CPU-2使用網(wǎng)絡(luò)緩沖區(qū)與CPU-1通信,并使用應(yīng)用緩沖區(qū)與CPU-3通信。這些緩沖區(qū)也位于共享存儲區(qū)中。當(dāng)更新共享數(shù)據(jù)時(shí),對這些緩沖區(qū)的訪問是由硬件信號裝置協(xié)調(diào)的,因?yàn)檫@樣可以避免沖突。
?。茫校眨呈菓?yīng)用處理器,用來執(zhí)行用戶編寫的代碼,并執(zhí)行應(yīng)用程序代碼所調(diào)用的操作系統(tǒng)服務(wù)。使用的編程語音是Neuron?。?,Neuron C派生于ANSI?。谜Z言,并對ANSI?。谜Z言進(jìn)行了優(yōu)化和增強(qiáng),并能使用LonWorks分布式控制系統(tǒng)的應(yīng)用程序。
?。玻病?yīng)用I/O口
?。茫伲罚茫担常保玻熬哂校保眰€(gè)I/O引腳(IO0~IO10),提供有34種編程方式,并可通過編程支持不同的I/O對象,如電平、脈沖、頻率、編碼等各種信號模式,以及直接I/O對象、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器I/O對象、串行I/O對象、并行I/O對象等。另外,2個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器可用于頻率和定時(shí)I/O。由固件產(chǎn)生的15種軟件定時(shí)器并不占用應(yīng)用處理器的運(yùn)算時(shí)間,而由完成網(wǎng)絡(luò)功能的處理器實(shí)現(xiàn)。因此,用戶可直接使用軟件定時(shí)器,而不必考慮其具體操作。

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由CP0~CP4組成的通信接口可以工作在單端、差分模式或特殊模式,這些模式可直接驅(qū)動,也可外接變壓器驅(qū)動或外接485總線驅(qū)動。其傳輸速率的選擇范圍為0.6kbps~1.2Mbps。

?。场∫_功能
?。茫伲罚茫担常保玻熬哂校常材_SOIC和44腳TQFP兩種封裝形式,圖3和圖4分別為SOIC封裝和44腳TQFP封裝的引腳排列。各引腳的功能說明見表1所列。
表1 TMPN3210FE5M的引腳描述p100 1,6,11,12,17,22,23,28,33,34,39,44
4 應(yīng)用系統(tǒng)
SOIC-32引腳編號
TQFP-44引腳編號
引腳名稱
I/O
引 腳 功 能
15
15
CLK1
輸入
連接振蕩器或外部時(shí)鐘輸入
14
14
CLK2
輸出
連接振蕩器。當(dāng)外部時(shí)鐘信息輸入CLK1時(shí),CLK2懸空
1
40
RESET
I/O
復(fù)位引腳。(低態(tài)有效)
8
5
SERVICE
I/O
服務(wù)引腳。工作期間指示燈輸出
7,6,5,4
4,3,2,32
IO0IO3
I/O
大電流吸收能力(20mA)。通用I/O端口。當(dāng)使用模數(shù)轉(zhuǎn)換器時(shí),IO3用作芯片與外部電阻器的連接
3,30,29,28
42,36,35,32
IO4IO7
I/O
通用I/O端口??芍贫↖O4IO7中的一個(gè)引腳為定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1的輸入。輸出信號能傳達(dá)到IO0。IO4可用做定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的腳,此時(shí)IO1作為輸出引腳。當(dāng)使用16位的模數(shù)轉(zhuǎn)換器時(shí),IO4IO6當(dāng)中一個(gè)引腳可用作模擬輸入,IO7必須通過適當(dāng)?shù)耐獠侩娮杵鬟B接到適當(dāng)?shù)耐獠?a target="_blank">電容器和IO3
27,26,24
31,30,27
IO8IO 10
I/O
通用I/O端口,可與其它器件串行通信
2,11,12,18,25,32
9,10,19,29,38,41
VDD
I/O
電源輸入(典型值5.0V)
9,10,13,16,23,31
7,13,16,26,37
VSS
輸入
電源輸入(0V接地)
10
8
VPP
輸入
內(nèi)部電路測試模式控制
19,20,17,21,22
20,21,18,24,25
CP0CP4
I/O
雙向測信端口。通過指定模式支持一些通訊協(xié)議
NC
圖5所示是基于Neuron芯片的應(yīng)用系統(tǒng),該系統(tǒng)由Neuron芯片、收發(fā)器和應(yīng)用電路等部分構(gòu)成。
其中Neuron芯片主要用于實(shí)現(xiàn)LonTalk?yún)f(xié)議服務(wù),并執(zhí)行節(jié)點(diǎn)中的應(yīng)用程序。而收發(fā)器其實(shí)是連接Neuron芯片和通信介質(zhì)之間的接口,可用來支持雙絞線、電力線、無線射頻、光纖及紅外等多種介質(zhì)的通信。應(yīng)用電路是連接Neuron芯片的I/O引腳到諸如傳感器、執(zhí)行器、鍵盤、顯示器等I/O設(shè)備所需的電路??梢园凑詹煌膽?yīng)用要求來配置I/O對象和編制Neuron?。脩?yīng)用程序,以控制該應(yīng)用系統(tǒng)的工作,并實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信功能。

從圖5所示的應(yīng)用系統(tǒng)可知:Neuron芯片的I/O可通過應(yīng)用電路輸入或輸出數(shù)據(jù)與外界接口。借助于Neuron芯片固件中的LonTalk支持協(xié)議,Neuron芯片可通過收發(fā)器實(shí)現(xiàn)與網(wǎng)上其它應(yīng)用系統(tǒng)的雙向數(shù)據(jù)通信。Neuron芯片的強(qiáng)大功能和靈活結(jié)構(gòu),使其可以非常方便地組建分布式應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。
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