DSP（digital singnal processor）是一種獨(dú)特的微處理器，是以數(shù)字信號(hào)來(lái)處理大量信息的器件。其工作原理是接收模擬信號(hào)，轉(zhuǎn)換為0或1的數(shù)字信號(hào)，再對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行修改、刪除、強(qiáng)化，并在其他系統(tǒng)芯片中把數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)解譯回模擬數(shù)據(jù)或?qū)嶋H環(huán)境格式。它不僅具有可編程性，而且其實(shí)時(shí)運(yùn)行速度可達(dá)每秒數(shù)以千萬(wàn)條復(fù)雜指令程序，源源超過(guò)通用微處理器，是數(shù)字化電子世界中日益重要的電腦芯片。它的強(qiáng)大數(shù)據(jù)處理能力和高運(yùn)行速度，是值得稱道的兩大特色。

　　X86改變了處理器的設(shè)計(jì)?，F(xiàn)在INTEL又將這一技術(shù)應(yīng)用于16位微控制器80196系列之中，并開(kāi)發(fā)了新一代的單片機(jī)80296SA.它結(jié)合了80196的基本結(jié)果以及一個(gè)具有指令流水線的RISC技術(shù)，并經(jīng)過(guò)重新設(shè)計(jì)和產(chǎn)生而成。該器件在許多方面有重大改進(jìn)，它在性能上更適合于嵌入式測(cè)控系統(tǒng)的應(yīng)用。

　　1 性能特點(diǎn)

　　80296SA是在80196結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上重新設(shè)計(jì)的，因此，它的指令系統(tǒng)與早期的MCS96系列單片機(jī)二進(jìn)制代碼兼容，并在其基礎(chǔ)上有所增加。其管腳與80196NP和80196NU的管腳兼容。它的四段指令流水線能在同一時(shí)刻分別完成四條指令的取指、譯碼、讀——運(yùn)行以及運(yùn)行——寫(xiě)操作。外部時(shí)鐘能以的內(nèi)部時(shí)鐘頻率的1/2或1/4輸入來(lái)驅(qū)動(dòng)器件。當(dāng)運(yùn)行頻率為50MHz時(shí)，可以通過(guò)管腳選擇25MHz或12.5MHz晶體來(lái)連接。80296SA的運(yùn)行速度是標(biāo)準(zhǔn)的80196的5倍，是80196NU的2倍。

　　80296SA內(nèi)含一個(gè)512字節(jié)的內(nèi)部寄存器存儲(chǔ)區(qū)，分為高、低兩個(gè)區(qū)域，各占256個(gè)字節(jié)。低端的0H到17H地址區(qū)為特殊功能寄存器（SFR）。低端寄存器區(qū)可以使用指令對(duì)其直接尋址，高端寄存器區(qū)則需要使用間接尋址方式。當(dāng)然，通過(guò)使用窗口寄存器方式尋址，可將高端寄存器區(qū)映象到低端寄存器區(qū)的一些相應(yīng)位置，也可以對(duì)其直接尋址。通過(guò)改變窗口可以使設(shè)計(jì)者快捷方便地進(jìn)行編程。

　　微控制器是將微型計(jì)算機(jī)的主要部分集成在一個(gè)芯片上的單芯片微型計(jì)算機(jī)。微控制器誕生于20世紀(jì)70年代中期，經(jīng)過(guò)20多年的發(fā)展，其成本越來(lái)越低，而性能越來(lái)越強(qiáng)大，這使其應(yīng)用已經(jīng)無(wú)處不在，遍及各個(gè)領(lǐng)域。例如電機(jī)控制、條碼閱讀器／掃描器、消費(fèi)類電子、游戲設(shè)備、電話、HVAC、樓宇安全與門(mén)禁控制、工業(yè)控制與自動(dòng)化和白色家電（洗衣機(jī)、微波爐）等。

　　微控制器可從不同方面進(jìn)行分類：根據(jù)數(shù)據(jù)總線寬度可分為8位、16位和32位機(jī)；根據(jù)存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)可分為Harvard結(jié)構(gòu)和Von Neumann結(jié)構(gòu)；根據(jù)內(nèi)嵌程序存儲(chǔ)器的類別可分為OTP、掩膜、EPROM／EEPROM和閃存Flash；根據(jù)指令結(jié)構(gòu)又可分為CISC（Complex Instruction Set Computer）和RISC（Reduced Instruction Set Computer）微控制器。

　　窗口是80196系列特有的一項(xiàng)工藝。它用來(lái)擴(kuò)展那些被寄存器直接尋址方式存取的寄存器的數(shù)據(jù)。直接尋址能夠使用短的、快速的指令訪問(wèn)低端寄存器區(qū)。有了窗口，直接尋址也可以訪問(wèn)高端寄存器和外圍接口SFR。80296SA使用80196已有的窗口選擇寄存器WSR選擇窗口，另外還增加了一個(gè)窗口選擇寄存器WSR1，這使得編程更加靈活。

　　表1 80296SA增加的指令　　

	指  令	功  能
加/ 減	ADDC	帶進(jìn)位位加法
	SUBC	帶進(jìn)位位減法
乘/ 累加	MAC	無(wú)符號(hào)數(shù)乘-累加
	SMAC	有符號(hào)數(shù)乘-累加
	MAXR	帶自動(dòng)重定位的無(wú)符號(hào)數(shù)乘-累加
	AMACR	帶自動(dòng)重定位的符號(hào)數(shù)乘-累加
	MACZ	無(wú)符號(hào)數(shù)乘-累加并清累加器
	SMACZ	符號(hào)數(shù)乘-累加并清累加器
	MACRZ	帶清累加器及帶自動(dòng)重定位的無(wú)符號(hào)數(shù)乘-累加
	SMACRZ	帶清累加器及帶自動(dòng)重定位的符號(hào)數(shù)乘-累加
移 動(dòng)	MSAC	從累加器中移動(dòng)飽和長(zhǎng)字
	MVAC	從累加器中移動(dòng)長(zhǎng)字
重 復(fù)	RPT	無(wú)條件不可中斷重復(fù)下一條指令
	RPTxxx	有條件不可中斷重復(fù)下一條指令
	RPTI	無(wú)條件可中斷重復(fù)下一條指令
	RPTIxxx	有條件可中斷重復(fù)下一條指令
	RETI	中斷返回

　　80296SA的外圍接口包括一個(gè)事件處理陣列（EPA）（用于從事與兩個(gè)帶有4個(gè)捕捉/比較通道的定時(shí)器計(jì)數(shù)據(jù)器TIME1和TIME2相聯(lián)系的I/O功能）、三個(gè)通道PWM信號(hào)發(fā)生器（高達(dá)193kH在、一個(gè)帶有波特率發(fā)生器的SIO串行接口以及6個(gè)片選的存儲(chǔ)器控制器。外圍接口SFR是I/O的控制寄存器，地址在1F00H～1FFFH，可以設(shè)置為窗口。80296SA還包括一個(gè)總線出讓電路，允許一個(gè)外部器件對(duì)總線控制。另外，80296SA還有一個(gè)中斷控制器。設(shè)計(jì)者既能象早期MCS96中斷一樣編程控制，也可按中斷優(yōu)先權(quán)排列編程控制。中斷向量表分為低區(qū)（FF2000H～FF2007H）和高區(qū)（FF2030H～FF203FH）兩個(gè)區(qū)域，用來(lái)存放中斷服務(wù)程序的首地址。

　　80296SA的外部存儲(chǔ)器接口是由20位地址線、16位的數(shù)據(jù)總線及6個(gè)片選組成。數(shù)據(jù)總線可通過(guò)編程設(shè)置為8位/16位寬度，等待狀態(tài)為0到15。每一個(gè)片選可尋址范圍為1M字節(jié)?？梢允褂?0196擴(kuò)展的指令（如ELD，EST，EJMP，ECALL等）對(duì)大于64k的存儲(chǔ)空間進(jìn)行操作。因此，80296SA具有6M字節(jié)連續(xù)的程序/數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。地地空間為000000H～FFFFFFH，程序代碼運(yùn)行開(kāi)始地址為FF2080H。

　　80296SA采用100腳QFP封裝，它的管腳與80C196NU和80C196NP管腳兼容。

　　2 數(shù)字信號(hào)處理（DSP）

　　80296SA與早期的80196系列產(chǎn)品的區(qū)別在于它更適合于數(shù)字信號(hào)處理（DSP）方面的應(yīng)用。80296SA重新設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)恰好適應(yīng)了這些特性，它能很好地完成高達(dá)12.5MIPS的DSP內(nèi)部循環(huán)操作以及乘/累加（MAC）操作。80296SA有一個(gè)40位的累加器，這是80296SA特有的，可用于存放乘/累加（MAC）運(yùn)算的32位結(jié)果。充分使用這些資源，再加上合適的軟件算法可以地完成DSP運(yùn)算功能，使80296SA能夠快捷地查詢和修改數(shù)據(jù)表中的數(shù)據(jù)。INTEL的工程師根據(jù)DSP運(yùn)算的需要為它的指令系統(tǒng)增加了17條指令，這些增加的指令的操作符及功能如表1所列，利用這些指令可以有效地支持一個(gè)40位的累加器、硬件循環(huán)控制以及80ns乘/累加的自動(dòng)指針遞增/遞減。其中，乘/累加指令二進(jìn)制操作代碼與乘法指令MUL、MULU相同，差別在它們目標(biāo)碼的4位。

　　3 典型應(yīng)用

　　近年來(lái)，隨著工業(yè)測(cè)控系統(tǒng)的不斷發(fā)展，越來(lái)越多的精密控制器被應(yīng)用到工業(yè)企業(yè)中以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的控制方式。這就需要使用高性能的單片機(jī)80296SA，圖1為一個(gè)電力系統(tǒng)監(jiān)控裝置的CPU板方框圖。片選CS0選通2片F(xiàn)LASH存儲(chǔ)器AMD29F040-70，尋址范圍為512k字空間，設(shè)置為一個(gè)等待狀態(tài)。起始地址F00000H用于存放用戶程序；片選CS1選通2片HM628512-50，尋址512k字空間，設(shè)置為一個(gè)等待狀態(tài)。起始地地000000H用來(lái)存放數(shù)據(jù)，如果要使數(shù)據(jù)在掉電時(shí)不丟失，可使用后備電池及切換回路為HM628512供電；如果存儲(chǔ)器存取時(shí)間小于35ns，則無(wú)需等待。這樣可提高主機(jī)的效率，但是器件價(jià)格將有較大提高。其他片選可用于選擇I/O及A/D口。