第十一章 紅外遙控系統(tǒng)
隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展和消費(fèi)的便利要求，紅外遙控系統(tǒng)在生活中起著很重要的作用。紅外遙控系統(tǒng)由紅外遙控發(fā)射裝置（遙控器）、紅外遙控接收裝置（紅外遙控接收頭）和微處理器（ CPU 或 MCU ）三大部分組成。
在發(fā)射端，遙控器依據(jù)操作指令按照某種編碼方式將各項(xiàng)控制功能進(jìn)行編碼，編碼的信號(hào)經(jīng)過驅(qū)動(dòng)，從紅外發(fā)射二極管中發(fā)射，這樣編碼的信號(hào)以紅外光作為傳輸載體被發(fā)送到接收端；在接收端，紅外遙控接收頭將紅外信號(hào)接收下來，接收的信號(hào)由微處理器內(nèi)部的紅外處理電路根據(jù)發(fā)送端的編碼方式對(duì)接收的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)、解碼和譯碼，得到的信號(hào)實(shí)際上代表操作項(xiàng)的控制功能，微處理器依據(jù)譯碼的信息執(zhí)行相應(yīng)的操作。
11.1 紅外遙控發(fā)射電路
11.1.1 紅外遙控發(fā)射電路原理
5D20 機(jī)芯紅外遙控發(fā)射電路原理圖如下：
如圖 11 － 1 所示，是紅外遙控發(fā)射電路原理圖。當(dāng)按下遙控器鍵盤矩陣的任意一個(gè)按鍵時(shí)， PCA8521 對(duì)應(yīng)的識(shí)別線（ SN ）和驅(qū)動(dòng)線（ DR ）將被連接，于是兩線上的電位相等，相應(yīng)驅(qū)動(dòng)線上的脈沖（在定時(shí)脈沖的作用下產(chǎn)生）被送到識(shí)別線，此脈沖將觸發(fā)一個(gè)鍵掃描事件，產(chǎn)生的信號(hào)被賦予特定的二進(jìn)制代碼，即得到一個(gè)相應(yīng)的鍵位碼，然后依據(jù)此鍵位碼從指令編碼器的 ROM 中讀出相應(yīng)的功能碼，即完成編碼，為了提高抗干擾能力，編碼的信號(hào)經(jīng)過移位寄存器送到脈沖發(fā)生器進(jìn)行調(diào)制，調(diào)制的信號(hào)經(jīng)過輸出驅(qū)動(dòng)電路的驅(qū)動(dòng)，從 19 腳輸出，輸出的信號(hào)經(jīng)過 Q 的倒相放大，從紅外發(fā)射二極管發(fā)射出去。
編碼的脈沖通常由引導(dǎo)碼、用戶碼、系統(tǒng)碼、系統(tǒng)反碼、功能碼和功能反碼等組成。其中，引導(dǎo)碼是接收數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備脈沖；用戶碼是芯片廠家預(yù)留允許其客戶寫入特定功能的識(shí)別碼；系統(tǒng)碼是整個(gè)系統(tǒng)正常工作的代碼集；系統(tǒng)反碼是一種校驗(yàn)碼，用于在接收端檢查信號(hào)在傳輸中是否存在差錯(cuò)；功能碼是控制功能的代碼；功能反碼也是一種校驗(yàn)碼。
11.1.2 PCA8521 介紹
PCA8521 是一款專用于紅外遙控發(fā)射系統(tǒng)的集成電路。當(dāng)一個(gè)按鍵被按下時(shí)，它會(huì)產(chǎn)生一個(gè)遵循 RC5 協(xié)議的脈沖。此集成電路不用連接一個(gè)軟件可編程的處理器，就可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)所有的功能。
PCA8521 的內(nèi)部組成原理框圖如下：
如圖 11 － 2 所示，是 PCA8521 的內(nèi)部組成原理框圖。 PCA8521 由鍵掃描、振蕩器、時(shí)序發(fā)生器、控制器、 ROM （在其中存儲(chǔ)有必需傳輸?shù)拇a）、移位寄存器、脈沖發(fā)生器、輸出驅(qū)動(dòng)幾部分電路組成。 PCA8521 的振蕩頻率可以任意地選擇為 432KHz （一定要外接振蕩電容）或 4MHz （振蕩電容已經(jīng)被集成）。
當(dāng)鍵控矩陣的一個(gè)按鍵被按下時(shí)，對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)線將被連接到識(shí)別線，這將引起振蕩器開始振蕩，一個(gè)相應(yīng)遵循 RC5 協(xié)議的代碼將被產(chǎn)生。通過鍵控矩陣掃描鍵，七條驅(qū)動(dòng)線（ DR0 ～ DR6 ）和八條識(shí)別線（ SN0 ～ SN7 ）將被連接，按鍵被激活，當(dāng)兩個(gè)或更多按鍵被激活時(shí)，將沒有信號(hào)發(fā)射。當(dāng)按鍵被掃描到時(shí)，激活鍵的鍵數(shù)決定 ROM 的尋址，以獲得需要的代碼字。對(duì)于 16 引腳的集成電路，識(shí)別線 SN6 、 SN7 和驅(qū)動(dòng)線 DR5 、 DR6 將不被連接，相應(yīng)地，鍵數(shù) 6 、 7 、 14 、 15 、 22 、 23 、 30 、 21 、 38 、 39 和 40 ～ 45 不被尋址。
ROM 包括 8 個(gè) 64 代碼字的槽，這樣對(duì)每一個(gè)按鍵，一個(gè)最大 8 個(gè)不同的代碼字被產(chǎn)生，隨著多系統(tǒng)的使用， 8 個(gè)不同的系統(tǒng)（ TV 、 VCR 、 tuner 、 CD 等）可被選擇。通過真多功能鍵，除系統(tǒng)位外，命令位在不同的槽中也可以不同，使用此鍵可以實(shí)現(xiàn)幾種選擇，對(duì)每一個(gè)按鍵，三槽選擇位（它確定哪一個(gè)槽將被選擇用于下一鍵）是存在的。
對(duì)每一個(gè)按鍵，一個(gè)“抑制（ inhibit ）”位也會(huì)存在。當(dāng)此位在給定槽中的一個(gè)地址處于邏輯“ 1 ”且相應(yīng)的按鍵被按下時(shí)（此槽已被選擇），將不會(huì)產(chǎn)生傳輸。
單一系統(tǒng)選擇也是可以的，它通過一根跳線和 / 或一個(gè)開關(guān)用作槽選擇，以取代這些按鍵。通過一根跳線選擇需要的槽以實(shí)現(xiàn)單一系統(tǒng)的選擇，在集成電路中編程不同的發(fā)射模式是可能的。另外，一個(gè)開關(guān)（ side － switch ）也可用于改變產(chǎn)生的暫時(shí)代碼以得到多功能鍵，對(duì)此功能的選擇，選擇跳線或開關(guān)一定要被連接到識(shí)別線 SN0 和驅(qū)動(dòng)線， DR0 ～ DR6 之一接地，這意味著 SN0 不被用于連接按鍵，并且最大的鍵數(shù)將是 25 個(gè)（對(duì)于 16 引腳集成電路）或 49 個(gè)（對(duì)于 20 引腳集成電路）。在一個(gè)單元中，使用跳線的組合和用于槽選擇的選擇鍵是可能的。 ROM 的輸出被送到一個(gè)移位寄存器，它提供用于脈沖發(fā)生器的輸入位，另外，控制器的控制信號(hào)也被送到脈沖發(fā)生器，脈沖發(fā)生器輸出的信號(hào)經(jīng)過輸出驅(qū)動(dòng)電路的放大用于驅(qū)動(dòng)輸出引腳。
時(shí)序發(fā)生器
時(shí)序發(fā)生器主要用于產(chǎn)生系統(tǒng)正常工作所需要的基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)，基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)參與鍵掃描、編碼、信號(hào)調(diào)制等紅外遙控信號(hào)處理的全過程。
時(shí)序發(fā)生器的組成框圖如下：
如圖 11 － 3 所示，是 PCA8521 的時(shí)序發(fā)生器組成框圖。本時(shí)序發(fā)生器由振蕩器、分頻器、或門、倒相器、與門、 RS 觸發(fā)器、控制定時(shí)器組成，其中，振蕩器的振蕩頻率是 432KHz 或 4MHz 。當(dāng)沒有按鍵被激活和一個(gè)按鍵被按下又一次起動(dòng)時(shí)，振蕩被停止。振蕩器的輸出 CLK1 被 111 分頻（對(duì)于 4MHz ）或 12 分頻（對(duì)于 432KHz ），其分頻比通過一個(gè)時(shí)標(biāo)選項(xiàng)被選擇，分頻器的輸出信號(hào) CLK2 （其頻率是 36KHz ）用作控制定時(shí)器的時(shí)鐘和將其倒相后用于產(chǎn)生在副載波頻率的輸出脈沖。通過時(shí)標(biāo)選項(xiàng)，其占空比可以選擇為 25% 或 33% 。控制定時(shí)器有一個(gè) 4096 倍副載波脈沖寬度的周期，它等于傳輸重復(fù)時(shí)間，一位時(shí)間等于 64 個(gè)脈沖，重復(fù)時(shí)間是 64 位時(shí)間?？刂贫〞r(shí)器提供鍵掃描、 ROM 存取和代碼傳輸?shù)臅r(shí)序。當(dāng)控制定時(shí)器到達(dá)一個(gè)確定的狀態(tài)且至少 28ms 時(shí)間沒有按鍵被按下時(shí)，一個(gè)控制振蕩器停振的停止信號(hào)將被產(chǎn)生，所有驅(qū)動(dòng)線將被設(shè)為邏輯“ 0 ”。當(dāng)一個(gè)鍵被按下，識(shí)別線之一將變成邏輯“ 0 ”，這將產(chǎn)生一個(gè)重新起動(dòng)振蕩器的起動(dòng)信號(hào)。
鍵掃描
控制定時(shí)器中的 6 位（ bits ）被用于控制鍵掃描，接著 64 個(gè)時(shí)隙是有效的，每一個(gè)時(shí)隙對(duì)應(yīng)一個(gè)鍵數(shù)，其中，三個(gè)最高有效位（ MSBs ）控制驅(qū)動(dòng)線和三個(gè)最低有效位（ LSBs ）控制識(shí)別線。
鍵掃描的時(shí)序圖示如下：
如圖 11 － 4 所示，在鍵掃描時(shí)序中的最先八個(gè)時(shí)隙驅(qū)動(dòng)線 為低電平，在此期間，八根識(shí)別線 SN0 ～ SN7 都將依次地被測(cè)試。當(dāng) 處于邏輯“ 0 ”時(shí)，對(duì)于下八個(gè)時(shí)隙這樣的測(cè)試同樣存在，等等，直到 處于邏輯“ 0 ”。在測(cè)試之后，當(dāng)沒有驅(qū)動(dòng)線處于邏輯“ 0 ”時(shí)，將會(huì)有八個(gè)時(shí)隙。當(dāng)在時(shí)隙 0 ～ 63 期間且識(shí)別線之一處于邏輯“ 0 ”時(shí)， 6bits 的常數(shù)被存儲(chǔ)到鍵寄存器中，此寄存器用于尋址 ROM 。當(dāng)兩個(gè)或更多個(gè)按鍵被激活時(shí)，將不會(huì)傳輸，此時(shí)相當(dāng)于沒有按下按鍵，并且用于下一傳輸?shù)拿钭种械目刂莆粚⒈挥|發(fā)。當(dāng)沒有按鍵被按下時(shí)，振蕩器將在控制定時(shí)器的計(jì)時(shí)結(jié)束停止振蕩，此時(shí)所有驅(qū)動(dòng)線將被設(shè)為邏輯“ 0 ”，當(dāng)任一鍵再次被按下時(shí)，一個(gè)喚醒操作（ Wake － up ）通過起動(dòng)振蕩器而實(shí)現(xiàn)。
單一系統(tǒng)
在單一系統(tǒng)中， SN0 一定要被連接到驅(qū)動(dòng)線之一或接地，即被選擇的槽等于被 SN0 連接的驅(qū)動(dòng)線數(shù)。當(dāng)被連接到地時(shí)，其數(shù)目為 7 。當(dāng)識(shí)別線 SN0 處于邏輯“ 0 ”時(shí)，它可以通過引導(dǎo)槽選擇觸發(fā)（ flip － flops ） BS0 ～ BS2 和控制定時(shí)器的 C5 ～ C7 的常數(shù)實(shí)現(xiàn)。通過這種方式，在一個(gè)發(fā)射器中通過一個(gè)開關(guān)（ side switch ）使用兩種不同的系統(tǒng)是可能的。
多系統(tǒng)
對(duì)于最大八個(gè)不同的系統(tǒng)（ TV 、 VCR 、 CD 等），槽通過按鍵被選擇，任何鍵可以靈活地用于槽選擇。當(dāng)使用者裝入新電池時(shí)，默認(rèn)槽一直在第 7 槽，如僅第 7 槽被選擇，最大鍵數(shù)可以是 56 鍵（對(duì)于 20 引腳的集成電路）或 30 鍵（對(duì)于 16 引腳的集成電路）。
ROM
ROM 是只讀存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)必需傳輸?shù)拇a。其集成框圖如下：
如圖 11 － 5 所示，是 PCA8521 的 ROM 集成框圖。 ROM 被分成八個(gè) 2 × 64 字節(jié)的槽，槽選擇是通過使用觸發(fā)（ flip － flops ） BS0 ～ BS2 的地址的三個(gè)最高位實(shí)現(xiàn)。在單一系統(tǒng)中，當(dāng) SN0 ＝ 0 時(shí)，這些位從掃描控制的三個(gè)最高位（ MSBs ）被引導(dǎo)，在 power on 時(shí)，槽選擇 flip － flops 將處于一個(gè)隨機(jī)狀態(tài)。當(dāng)一個(gè)按鍵被激活時(shí)，鍵數(shù)被存儲(chǔ)在 6bit 鍵寄存器中，此寄存器產(chǎn)生 ROM 地址的最低位。對(duì)于每一個(gè)命令， ROM 將被訪問兩次，這將得到 16bits （ M0L ～ M7L 和 M0H ～ M7H ）。
M0L ～ M7L 和 M0H ～ M7H 的功能見下表：
位（ bits ）
功 能 （ FUNCTION ）
M0L ～ M5L
命令位 0 ～ 5
M6L
當(dāng)前位。用于識(shí)別命令代碼 0 ～ 63 被采用還是命令代碼 64 ～ 127 被采用
M7L
禁止位。邏輯“ 1 ”時(shí)，沒有信號(hào)傳輸；否則，將出現(xiàn)代碼字被傳輸
M0H ～ M4H
系統(tǒng)位 0 ～ 4
M5H ～ M7H
槽選擇。多系統(tǒng)時(shí)，將被存儲(chǔ)在 BS0 ～ BS2 中；單系統(tǒng)時(shí)，不用管
脈沖輸出
遙控控制字的位（通過尋址的 ROM 定位表示）被送到一個(gè)移位寄存器中，每滿一位時(shí)這個(gè)寄存器被移位，其輸出在雙相的曼徹斯特譯碼器中用于產(chǎn)生一個(gè)邏輯“ 0 ”或一個(gè)邏輯“ 1 ”，并且與一個(gè) 36KHz 的頻率一起被調(diào)制。調(diào)制脈沖的占空系數(shù)可被選擇為 25% 或 33% ，脈沖發(fā)生器的輸出控制一個(gè)最大 45mA 電流的輸出驅(qū)動(dòng)器。
11.2 創(chuàng)維 5D20 機(jī)芯 CPU 電路
11.2.1 創(chuàng)維 5D20 機(jī)芯鍵控板電路原理
創(chuàng)維 5D20 機(jī)芯鍵控板電路原理圖如下：
如圖 11 － 7 所示，是創(chuàng)維 5D20 機(jī)芯鍵控板電路原理圖，它包括三部分電路如下：
Q401 、 Q402 及其外圍元件組成開機(jī) / 待機(jī)指示電路。在待機(jī)時(shí)，微處理器 ST92196 的 50 腳輸出高電平，即 Q401 （它是 NPN 型三極管）和 Q402 （它是 PNP 型三極管）的基極都是高電平，于是 Q401 導(dǎo)通， Q402 截止，紅色發(fā)光二極管通過電流而發(fā)紅色光；反之，在開機(jī)時(shí)， Q401 截止， Q402 導(dǎo)通，綠色發(fā)光二極管通過電流而發(fā)綠色光。
PT401 、 C401 、 C402 和 R401 組成紅外遙控接收電路。當(dāng)紅外信號(hào)被送到 PT401 時(shí)，內(nèi)部的光敏管導(dǎo)通，接收下來的信號(hào)被送到微處理器進(jìn)行再處理，以實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)控制。
R405 ～ R412 和 SW401 ～ SW408 組成鍵控電路，實(shí)際上，它是 ST92196 內(nèi)置 A/D 變換器的一部分。鍵控信號(hào)由電阻對(duì)＋ 5V 電壓進(jìn)行分壓得到，它是模擬信號(hào)，需要經(jīng)過 A/D 變換將模擬信號(hào)變成數(shù)字信號(hào)才能進(jìn)行再處理， ST92196 采用逐次逼近式 A/D 變換電路，此種變換器有變換速度快（大約在幾微秒到幾百微秒之間）和變換精度高的優(yōu)點(diǎn)。
A/D 變換器按變換方式分為計(jì)數(shù)式 A/D 變換器、雙積分式 A/D 變換器、并行式 A/D 變換器和逐次逼近式 A/D 變換器四種。
逐次逼近式 A/D 變換器包括模擬量（鍵控）電路、八路模擬量開關(guān)電路、地址鎖存與譯碼電路、八位 A/D 變換電路和三態(tài)輸出鎖存器五大部分，其中，模擬量開關(guān)允許八個(gè)模擬量分時(shí)輸入；地址鎖存與譯碼電路完成對(duì) A 、 B 、 C 三個(gè)地址位進(jìn)行鎖存和譯碼，用于通道選擇；八位 A/D 變換電路采用逐次逼近方式，它由比較器、控制與時(shí)序電路、逐次逼近寄存器、樹狀開關(guān)、 256R 電阻階梯網(wǎng)絡(luò)等組成；輸出鎖存器用于存放和輸出變換得到的數(shù)字量。逐次逼近由控制邏輯電路實(shí)現(xiàn)，其大致過程是：控制邏輯電路把寄存器的最高位（ Dn- 1 ）置 1 ，其它位置 0 ，寄存器中的內(nèi)容經(jīng)過轉(zhuǎn)換得到約為滿量程輸出一半的電壓 Vc 。輸入的模擬量 Vx 與 Vc 進(jìn)行比較。若 Vx ≥ Vc ，則說明寄存器中的數(shù)字量偏小，應(yīng)保留 Dn- 1 ＝ 1 ；若 Vx ＜ Vc ，則說明數(shù)字量偏大，應(yīng)使 Dn- 1 ＝ 0 ；然后由控制邏輯電路把下一位（ Dn- 2 ）置 1 ，進(jìn)行同樣的轉(zhuǎn)換和比較，并根據(jù)結(jié)果再?zèng)Q定是否保留 1 ……直到最低位（ D 0 ）置 1 或 0 ，這樣寄存器的各位均已確定，轉(zhuǎn)換完成，寄存器中的內(nèi)容就是轉(zhuǎn)換得到的數(shù)字量結(jié)果。
11.2.2 創(chuàng)維 5D20 機(jī)芯 CPU 電路原理
創(chuàng)維 5D20 機(jī)芯 CPU 電路是以 ST92196 為核心的，其電路原理圖如下：
如圖 11 － 7 所示，是 創(chuàng)維 5D20 機(jī)芯 CPU 電路原理圖。其中， IC901 （ ST92196 ）是微處理器； IC902 （ 24C08 ）是存儲(chǔ)器； Q900 、 R970 、 R977 組成 VGA 轉(zhuǎn)換控制電路； Q901 、 R929 、 R974 組成待機(jī)控制電路； Q902 、 Q903 、 R907 、 C954 、 R902 、 R998 、 R955 、 R954 、 C978 組成復(fù)位電路， C954 同時(shí)還有抗干擾作用； Q904 、 D900 、 D901 、 D902 、 R900 、 R904 、 R906 、 C901 、 C925 、 C926 組成開關(guān)機(jī)靜音電路； X901 、 C952 、 C953 是 IC901 內(nèi)置 壓控振蕩器的振蕩元件； C929 、 R931 、 C928 是 IC901 內(nèi)置 字符振蕩器的濾波電路元件； C927 、 R930 、 C930 是 IC901 內(nèi)置 頻率倍增器的濾波電路元件； C957 、 C958 是電源紋波濾波電容； R999 是供電電阻； R909 是限流電阻； C951 是濾波電容； R926 、 R927 是限流電阻； R933 、 R934 是上拉電阻； R971 是上拉電阻； R972 是隔離、限流電阻； R978 、 R980 是上拉電阻； R924 、 R925 是隔離電阻。
微處理器的工作過程
當(dāng)正常的供電電壓被送到 ST92196 的供電引腳且其復(fù)位引腳得到正常的復(fù)位電壓時(shí)， ST92196 內(nèi)部被初始化，振蕩器開始振蕩，在基準(zhǔn)時(shí)鐘的作用下， ST92196 執(zhí)行完最基本的操作之后即處于隨機(jī)待命狀態(tài)。
復(fù)位電路的工作過程
當(dāng) 5V 供電送到 Q902 、 Q903 及其外圍元件組成的復(fù)位電路時(shí)，由于 R955 、 C978 組成的 RC 定時(shí)電路的存在， 5V 電壓通過 R955 對(duì) C978 充電，只有當(dāng) C978 的充滿電之后， Q903 的基極才是高電平，因此 Q903 的基極電位在一段時(shí)間（由 R955 、 C978 確定的時(shí)間常數(shù)決定）內(nèi)處于較低的電平，此電平使 Q903 處于飽和導(dǎo)通狀態(tài)， Q903 的導(dǎo)通使得 Q902 也導(dǎo)通， Q902 的集電極為低電平，相應(yīng)地 ST92196 的復(fù)位引腳也處于低電平，此低電平使其內(nèi)部電路得以復(fù)位；隨著 C978 充電的進(jìn)行， Q903 基極的電位會(huì)逐步升高，當(dāng) Q903 基極的電位升高到其截止電壓之后， Q903 截止， Q903 集電極為低電平， Q902 基極為低電平， Q902 截止， Q902 集電極為高電平，相應(yīng)地 ST92196 的復(fù)位引腳跳變?yōu)楦唠娖健?div style="height:15px;">
對(duì)復(fù)位信號(hào)的要求：保證復(fù)位引腳在低于 0.3 倍電源電壓的低電平持續(xù)最小 20us 。
時(shí)鐘振蕩電路
ST92196 的時(shí)鐘振蕩電路由一個(gè)集成的 VCO 壓控振蕩器組成，其基準(zhǔn)振蕩是一個(gè) 4.0MHz 晶振，連接在晶振兩個(gè)引腳的電容用于濾除振蕩產(chǎn)生的高次諧波。 4.0MHz 晶振信號(hào)經(jīng)過分頻或頻率倍增（用于將 VCO 壓控振蕩器產(chǎn)生的 4.0MHz 時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行頻率提升）后用作相應(yīng)電路的工作基準(zhǔn)。
選臺(tái)過程
當(dāng)執(zhí)行選臺(tái)指令時(shí)， ST92196 通過 I2C 總線傳送選臺(tái)相關(guān)的信息到高頻調(diào)諧器中的集成電路 SN761672 ， SN761672 接到相關(guān)信息后，使其 22 腳、 23 腳、 25 腳之一輸出波段電壓，用于 選擇各自的輸入回路、高頻放大管和雙調(diào)諧回路工作，于是相應(yīng)頻段相應(yīng)頻道的信號(hào)被選擇、放大，送到鎖相環(huán)混頻電路；同時(shí)， SN761672 的 15 腳輸出一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的 PWM 信號(hào)，此 PWM 信號(hào)經(jīng)過積分后送到 VCO 壓控振蕩器的移相網(wǎng)絡(luò)，用于調(diào)整 VCO 壓控振蕩器的振蕩頻率， VCO 壓控振蕩器產(chǎn)生的信號(hào)也送到鎖相環(huán)混頻電路；高頻放大的高頻電視信號(hào)和 VCO 壓控振蕩器產(chǎn)生的本振信號(hào)在鎖相環(huán)混頻電路中混頻得到中頻電視信號(hào)；中頻電視信號(hào)經(jīng)過預(yù)中放、中放電路的一系列處理，得到 AFC 電壓； AFC 電壓送到 ST92196 的 10 腳， ST92196 根據(jù)此 AFC 電壓反饋的信息自動(dòng)地調(diào)整選臺(tái)相關(guān)信息，調(diào)整的選臺(tái)信息通過 I2C 總線送到 SN761672 中，它會(huì)改變 SN761672 內(nèi)置計(jì)數(shù)器的分頻比，并追加相關(guān)信息和改變 PWM 信號(hào)的步長(zhǎng)，從而得到一個(gè)更精確的 PWM 信號(hào)，此 PWM 信號(hào)經(jīng)過積分后送到 VCO 壓控振蕩器的移相網(wǎng)絡(luò)，調(diào)整 VCO 壓控振蕩器的振蕩頻率，從而可以得到一個(gè)更精確的振蕩頻率，相應(yīng)地會(huì)得到一個(gè)更理想的電視中頻信號(hào)，此電視中頻信號(hào)經(jīng)過后級(jí)電路的處理，得到一個(gè)更理想的 AFC 電壓，于是又進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)控制，如此循環(huán)往復(fù)，直到 AFC 電壓在一個(gè)恒定值（其誤差可以忽略）；另外，中頻放大電路產(chǎn)生的視頻信號(hào)經(jīng)過數(shù)字處理電路板相關(guān)電路的處理，得到圖像同步識(shí)別信號(hào)，此同步識(shí)別信號(hào)經(jīng)過 I2C 總線送到 ST92196 ；當(dāng)送到 ST92196 的 10 腳的 AFC 電壓達(dá)到最理想的狀態(tài)時(shí)，同時(shí)， ST92196 得到正常的圖像同步識(shí)別信號(hào)后， ST92196 發(fā)出指令執(zhí)行存臺(tái)操作，存儲(chǔ)器將此時(shí)的選臺(tái)信息保存起來（包括頻段、頻道、分頻比等），于是完成選臺(tái)的全過程。
開 / 關(guān)機(jī)靜音電路工作過程
開機(jī)時(shí)， 8V 經(jīng)過 R906 、 D900 分別送到 Q904 的基極和發(fā)射極， Q904 導(dǎo)通， 8V 經(jīng)過 D900 、 Q904 的 C － E 結(jié)、 D901 送到靜音控制電路使功放電路靜音；關(guān)機(jī)時(shí)， Q904 的基極電壓逐漸降低，當(dāng)此電壓降低到低于 C901 的充電電壓 0.5V 時(shí)， Q904 導(dǎo)通， C901 上的充電電壓經(jīng)過 Q904 的 C － E 結(jié)、 D901 送到靜音控制電路使功放電路處于靜音。
開機(jī) / 待機(jī)過程
在正常開機(jī)時(shí)， ST92196 的 50 腳輸出高電平， Q901 導(dǎo)通， Q901 集電極低電平， Q604 截止，待機(jī)電路對(duì)光耦 TLP621 內(nèi)置發(fā)光二極管兩端的電壓沒有影響，從而正常開機(jī)；在待機(jī)時(shí)， ST92196 的 50 腳輸出低電平， Q901 截止， Q901 集電極高電平， Q604 飽和導(dǎo)通（ Q603 也導(dǎo)通），光耦的負(fù)極被 D618 箝位在 1V 左右（比正常時(shí)低很多）， Q603 集電極輸出的電壓經(jīng)過 R627 、 R624 ，加在光耦內(nèi)置發(fā)光二極管正極，此電壓比正常時(shí)高很多，于是發(fā)光二極管導(dǎo)通程度較強(qiáng)，光耦內(nèi)置光敏三極管的導(dǎo)通程度較強(qiáng)， STR － S6709 的 7 腳輸入較大的電流， STR － S6709 內(nèi)置振蕩器迅速停振，在一小段時(shí)間后， STR － S6709 的供電引腳的電壓達(dá)到起動(dòng)電壓時(shí)，內(nèi)置振蕩器又開始振蕩，此時(shí)待機(jī)電路還處于待機(jī)狀態(tài)，于是又重復(fù)上述控制過程，如此循環(huán)往復(fù)，開關(guān)電源電路工作在間歇振蕩狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)待機(jī)。
11.3 ST92196 介紹 （以下為英文翻譯資料，供高級(jí)技術(shù)人員參考）
ST92196 專門設(shè)計(jì)用于電視系統(tǒng)，它采用基于寄存器的增強(qiáng) ST9 結(jié)構(gòu)，使用了靈活的 256 個(gè)寄存器編程模型，獲得了超快場(chǎng)合的轉(zhuǎn)換、實(shí)時(shí)事件響應(yīng)和最大的核心資源的使用，這些新技術(shù)成就了一種新的高性能微處理器。 ST9 微控制單元提供高效的低功耗 / 低電壓工作方式和低功耗嵌入系統(tǒng)。
1 、 ST92196 的特性
具有 RUN 、 WFI 和 HALT 模式的基于寄存器頁(yè)的 8/16bit 核心體系結(jié)構(gòu)
具有豐富的指令設(shè)置和 14 種尋址模式， 37 個(gè)全編程 I/O 引腳
0 ～ 70 ℃ 工作溫度， 5V ± 10% 時(shí)工作在 24MHz ，最小指令周期時(shí)間： 24MHz 時(shí) 165ns
32 ～ 128Kbytes ROM ， 1 ～ 4Kbytes 靜態(tài) RAM ， 256bytes 寄存器頁(yè)， 384bytes 顯示 RAM
用于 OSD 、數(shù)據(jù)限制器和核心時(shí)鐘的靈活的時(shí)鐘控制器，它來源于外部的低頻率晶振
紅外遙控信號(hào)數(shù)字預(yù)處理
帶四通道多路主 / 從 I2C 總線， NMI 和 6 個(gè)外部中斷，串行通信接口，串行外設(shè)接口
具有 6bit 精度的八通道 A/D 變換器，八個(gè) 8bit 可編程的 PWM 輸出
帶 2 路輸出的、用于 2 個(gè)調(diào)諧器的、 14bit 電壓合成的調(diào)諧基準(zhǔn)電壓
帶集成同步分離的 2 通道同步誤差檢測(cè)
帶 8bit 預(yù)計(jì)數(shù)器的 16bit 標(biāo)準(zhǔn)定時(shí)器， 16bit 多功能定時(shí)器
在兩路獨(dú)立視頻源中，用于 Close Captioning 的 1 或 2 個(gè)數(shù)據(jù)限制器和外部數(shù)據(jù)伺服 Extended Data Service 的數(shù)據(jù)抽取，用于 FCC 視頻和 Gemstar 位流解碼
增強(qiáng)的顯示控制器，每行顯示字符多達(dá) 63 個(gè)， 8 級(jí)字符半透明（在快速消隱）
通用的開發(fā)工具，包括從第三方得到的 C 語(yǔ)言編譯、匯編、連接、編輯程序、源碼級(jí)調(diào)試、仿真和實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)
2 、 ST92196 的核心體系結(jié)構(gòu)框圖
3、 ST92196的核心體系
如圖 11 － 8 所示， ST92196 包括 ST9 ＋內(nèi)核、寄存器、 I2C 總線、存儲(chǔ)總線、寄存器尋址總線、中斷 /DMA 總線、時(shí)鐘處理、頻率倍增器、定時(shí)器、數(shù)據(jù)限制器、 PWM 處理、電壓合成、紅外遙控處理單元、 OSD 、并行通訊接口、串行通訊接口、 A/D 變換、 D/A 變換、全可編程的 I/O 端口等電路。其中， ST9 ＋內(nèi)核包括中央處理單元（ Central Processing Unit ）、寄存器頁(yè)（ Register File ）、中斷（ Interrupt ）和 DMA 控制器。其中，采用三個(gè)受控于內(nèi)核的獨(dú)立總線是：一個(gè) 16bit 寄存器尋址總線、一個(gè) 8bit 寄存器尋址總線和一個(gè) 6bit 中斷 /DMA 總線（外圍設(shè)備與內(nèi)核一起連接中斷和 DMA 控制器）。這種多總線結(jié)構(gòu)使得 ST9 家族的產(chǎn)品能高效地訪問存儲(chǔ)器和快速地與外圍設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。
實(shí)際上，上述電路組成算術(shù)邏輯運(yùn)算單元（ Arithmetic Logic Unit ， ALU ）、寄存器組、指令處理單元等幾部分。其中， ALU 就是微處理器的運(yùn)算器，其基本組成是加法器，負(fù)責(zé)進(jìn)行各種算術(shù)和邏輯運(yùn)算，算術(shù)運(yùn)算包括加、減、乘、除、比較、求反、求補(bǔ)等運(yùn)算，邏輯運(yùn)算包括邏輯與、邏輯或、邏輯非、邏輯異或、循環(huán)、引導(dǎo)、存儲(chǔ)、記憶存儲(chǔ)、寄存、記憶存儲(chǔ)到記憶存儲(chǔ)變換等運(yùn)算。雖然 ST9 有一個(gè) 8bit 的算術(shù)邏輯單元，但是芯片也提供了 16bit 的工作方式。許多操作碼確定字節(jié)或字操作，硬件自動(dòng)地進(jìn)行 16bit 工作方式并訪問。寄存器組是 CPU 內(nèi)部高速存儲(chǔ)單元，用于臨時(shí)存放數(shù)據(jù)和地址，具有數(shù)據(jù)準(zhǔn)備、數(shù)據(jù)調(diào)度、數(shù)據(jù)緩沖作用。寄存器包括通用寄存器、地址寄存器、標(biāo)志寄存器和系統(tǒng)寄存器。其中，通用寄存器是調(diào)度數(shù)據(jù)的主要手段，可用作加法器、變址寄存器、地址指針、鄰近寄存器排（配置 16bit 寄存器用于尋址或處理）；地址寄存器主要存放地址，用于寄存器的尋址操作；標(biāo)志寄存器（也叫程序狀態(tài)字寄存器）用來表征程序的運(yùn)行狀態(tài)。指令處理單元是微處理器的控制器，用于譯碼、處理指令，它包括指令寄存器（暫存來自存儲(chǔ)器的指令）、指令譯碼邏輯（對(duì)指令進(jìn)行譯碼，產(chǎn)生指令功能的操作）、時(shí)序和控制邏輯（根據(jù)指令、時(shí)序要求發(fā)出和接收各種信號(hào)，控制整個(gè)系統(tǒng)完成需要的操作），中斷或子程序調(diào)用也屬于此部分， CPU 使用一個(gè)系統(tǒng)棧連接棧指針（ SP ），一個(gè)獨(dú)立的使用者棧有自己的指針，此獨(dú)立棧沒有大小限制，可以在芯片的 RAM （或寄存器頁(yè)）或外部記憶存儲(chǔ)器中。
4、指令設(shè)置
微處理器通常有一套指令（以二進(jìn)制編碼的形式存放在存儲(chǔ)器中）系統(tǒng)，它們是微處理器能夠識(shí)別的機(jī)器指令，機(jī)器指令可記憶性和可讀性都較差，為此常用具有符號(hào)指令的匯編語(yǔ)言來表示，匯編指令由操作碼（表示執(zhí)行的指令功能）和操作數(shù)（表示執(zhí)行操作需要的數(shù)據(jù)或所需數(shù)據(jù)與輸出數(shù)據(jù)的存放地址）兩部分組成。
增強(qiáng)的 ST9 指令系統(tǒng)由 94 條指令組成，這些指令可分為：數(shù)據(jù)傳送指令、算術(shù)運(yùn)算類指令、邏輯運(yùn)算指令、移位操作類指令、串操作指令、控制轉(zhuǎn)移類指令和處理器控制類指令。其中，數(shù)據(jù)傳送指令是最基本、最常用、最重要的操作，它用來在寄存器與存儲(chǔ)單元、寄存器與寄存器、累加器與 I/O 端口之間進(jìn)行數(shù)據(jù)和地址傳送［有通用（位、 8bit 字節(jié)和 16bit 字）數(shù)據(jù)傳送、地址傳送、標(biāo)志位傳送、 I/O 數(shù)據(jù)傳送］；算術(shù)運(yùn)算類指令可完成加、減、乘、除、數(shù)制（二進(jìn)制、十進(jìn)制、十六進(jìn)制）轉(zhuǎn)換；邏輯運(yùn)算指令可以對(duì)字節(jié)或字進(jìn)行邏輯與、邏輯或、邏輯非、邏輯異或、布爾格式等運(yùn)算操作；移位操作類指令可以對(duì)字節(jié)或字中的各位進(jìn)行算術(shù)移位、邏輯移位或循環(huán)移位等操作；串操作指令可以對(duì)一串字節(jié)或字的每一項(xiàng)進(jìn)行操作；控制轉(zhuǎn)移類指令用來控制程序執(zhí)行的順序，它包括無條件轉(zhuǎn)移、有條件轉(zhuǎn)移、循環(huán)控制、中斷、調(diào)用 / 返回等控制操作；處理器控制類指令用來對(duì)微處理器的工作狀態(tài)進(jìn)行控制，它包括設(shè)定、清除、計(jì)數(shù)、測(cè)試和設(shè)置、引導(dǎo)、各種邏輯指令等。 ST9 ＋指令集的增強(qiáng)，便于大程序、大數(shù)據(jù)的處理，也便于提高性能和提高 C 函數(shù)調(diào)用的代碼密度，它有立即尋址、寄存器尋址、直接尋址、寄存器間接尋址、變址尋址、基址尋址、基址加變址尋址、帶位移量的基址加變址尋址、比例變址尋址、基址加比例變址尋址、帶位移量的基址加比例變址尋址等 14 種尋址方式可供軟件開發(fā)者選擇。
5、工作模式
為了獲得最佳的功耗性能， ST9 提供了根據(jù)需要而動(dòng)態(tài)選擇的工作模式。
RUN MODE ：通過時(shí)鐘控制單元（ CCU ）的時(shí)鐘鎖相環(huán)（ CPLL ）的作用， CPU 和外圍設(shè)備工作在最大的時(shí)鐘速度，即全速工作模式。
SLOW MODE ：通過 CPU 預(yù)處理器（ Prescaler ）和時(shí)鐘控制單元時(shí)鐘分頻器， CPU 和外圍設(shè)備工作在被減小的時(shí)鐘速度，即慢速工作模式。
Wait For Interrupt MODE ： Wait For Interrupt （ WFI ）指令在一個(gè)中斷請(qǐng)求被應(yīng)答后即懸掛程序的執(zhí)行。在此期間， CPU 時(shí)鐘被停止，然而外圍設(shè)備和中斷控制器工作在一個(gè)通過中央處理單元可編程的頻率，通過這種方式，設(shè)備的功耗可被減小超過 95% 。
Halt MODE ：當(dāng)執(zhí)行 HALT 指令，并且看家狗（ Watchdog ）沒被使能時(shí)， CPU 和它的外圍設(shè)備停止工作， I/O 端口將處于高阻抗模式，可以通過復(fù)位退出此模式。
6、存儲(chǔ)器和寄存器
存儲(chǔ)器是指存儲(chǔ)信息的硬件設(shè)備，它包括主存儲(chǔ)器（內(nèi)存）、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（ RAM ）和只讀存儲(chǔ)器（ ROM ，包括 OSDROM ）。其中，主存儲(chǔ)器就是通常說的內(nèi)存，它由存儲(chǔ)體、地址接口電路、讀寫控制接口電路和數(shù)據(jù)接口電路等組成，存儲(chǔ)體是由半導(dǎo)體介質(zhì)按照特定結(jié)構(gòu)組成的存儲(chǔ)單元的組合體；地址接口電路用于從外部總線上接收地址信號(hào)，并按地址信號(hào)要求尋址規(guī)定的存儲(chǔ)單元，它包括地址鎖存器、地址譯碼器和驅(qū)動(dòng)電路；數(shù)據(jù)接口電路用于為外部數(shù)據(jù)總線提供接口； RAM 是一種可以隨機(jī)讀寫的存儲(chǔ)器，它有靜態(tài)和動(dòng)態(tài)之分，其中，動(dòng)態(tài) RAM 將信息作為電荷來存儲(chǔ)，它需要及時(shí)更新，否則，很容易逸散掉。只讀存儲(chǔ)器 ROM 是一種存儲(chǔ)體具有固定信息的記憶元件陣列，用于存儲(chǔ)微程序、固定程序、字母符號(hào)、漢字符號(hào)點(diǎn)陣等系統(tǒng)級(jí)信息。通常所說的寄存器是微處理器內(nèi)部的高速存儲(chǔ)單元， 它用于臨時(shí)存放數(shù)據(jù)和地址，具有數(shù)據(jù)準(zhǔn)備、數(shù)據(jù)調(diào)度、數(shù)據(jù)緩沖作用。
ST92196 中有兩種獨(dú)立的記憶存儲(chǔ)空間：（ 1 ）寄存頁(yè)，由 224 個(gè)通用寄存器（組 0 ～ D ，寄存器 R0 ～ R239 ）、 16 個(gè)系統(tǒng)寄存器（在系統(tǒng)組 E 中，寄存器 R224 ～ R239 ）組成，這 240 個(gè) 8bit 寄存器被排列成 15 組，每一組又由 16 個(gè) 8bit 寄存器組成，這樣多達(dá) 64 頁(yè)（取決于設(shè)備結(jié)構(gòu)，每一頁(yè)包含多達(dá) 16 個(gè)寄存器）寄存器被映射到 F 組（ R240 ～ R255 ）寄存器，它用于外圍設(shè)備和 I/O 保持?jǐn)?shù)據(jù)和控制位；（ 2 ）一個(gè)用于寄存程序和數(shù)據(jù)的單線性記憶存儲(chǔ)空間，包括內(nèi)部 ROM 、內(nèi)部 RAM 和外部記憶存儲(chǔ)器在內(nèi)的所有的物理獨(dú)立的記憶存儲(chǔ)區(qū)域被映射到這個(gè)通用的地址空間，總共 4Mbytes 可尋址的記憶空間被排列成 64 段，每一段 64Kbytes ，每一段被更細(xì)地分成四頁(yè)，每一頁(yè) 16Kbytes 。一個(gè)記憶存儲(chǔ)管理單元通過 16bit 基址指令使用一套指針寄存器去尋址一個(gè) 22bit 記憶存儲(chǔ)區(qū)域。
通用寄存器
通用寄存器是一種用于一般場(chǎng)合的寄存器，如加法、減法、乘法、除法運(yùn)算和計(jì)數(shù)等，其 使用情況列表如下：
功能或外圍設(shè)備
通 用 寄 存 器
SCI ， MFT
CICR ＋ NICR ＋ DMA 寄存器＋ I/O 端口寄存器
ADC
CICR ＋ NICR ＋ I/O 端口寄存器
WDT
CICR ＋ NICR ＋外部中斷寄存器＋ DMA 寄存器＋ I/O 端口寄存器
I/O 端口
I/O 端口寄存器＋脈沖編碼裝置
外部中斷
中斷寄存器＋ I/O 端口寄存器
RCCU
中斷寄存器＋脈沖編碼裝置
地址寄存器
地址寄存器用于存儲(chǔ)棧指針、基址指針和尋址方式等與地址信息相關(guān)的寄存器。
標(biāo)志寄存器
標(biāo)志寄存器是用于存放程序狀態(tài)信息的寄存器，也叫程序狀態(tài)字（ PSW ）寄存器，它包含 8 個(gè)用于顯示 CPU 狀態(tài)的標(biāo)志，在中斷期間，標(biāo)志寄存器自動(dòng)地被存儲(chǔ)在系統(tǒng)棧區(qū)域，并且在中斷服務(wù)子程序的結(jié)束被取消，這樣微處理器會(huì)返回到最初的狀態(tài)，這用于所有的中斷和嵌套（ nested ）模式。標(biāo)志寄存器的使用情況列表如下：
7
6
5
4
3
2
1
0
Carry
Zero
Sign
Overflow
Decimal Adjust
Half Carry
保留
Data/Program Memory
系統(tǒng)寄存器
系統(tǒng)寄存器主要用于對(duì)重要的系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行設(shè)定，組 E （ R224 ～ R239 ）中的 16 個(gè)寄存器就是系統(tǒng)寄存器，使用任何的寄存器尋址方式都可以對(duì)它們進(jìn)行尋址。系統(tǒng)寄存器的使用情況列表如下：
R239 （ EFh ）
系統(tǒng)棧指針低位寄存器（ SSPLR ）
R238 （ EEh ）
系統(tǒng)棧指針高位寄存器 SSPHR
R237 （ EDh ）
使用者棧指針低位寄存器 USPLR
R236 （ ECh ）
使用者棧指針高位寄存器 USPHR
R235 （ EBh ）
模式寄存器（ MODE REGISTER ）
R234 （ EAh ）
頁(yè)指針寄存器（ PAGE POINTER REGISTER ）
R233 （ E9h ）
寄存器指針 1 （ REGISTER POINTER 1 ）
R232 （ E8h ）
寄存器指針 0 （ REGISTER POINTER 0 ）
R231 （ E7h ）
標(biāo)志寄存器（ FLAG REGISTER ）
R230 （ E6h ）
重要的中斷控制寄存器（ CENTRAL INT. CNTL REG. ）
R229 （ E5h ）
端口 5 數(shù)據(jù)寄存器（ PORT5 DATA REG. ）
R228 （ E4h ）
端口 4 數(shù)據(jù)寄存器（ PORT4 DATA REG. ）
R227 （ E3h ）
端口 3 數(shù)據(jù)寄存器（ PORT3 DATA REG. ）
R226 （ E2h ）
端口 2 數(shù)據(jù)寄存器（ PORT2 DATA REG. ）
R225 （ E1h ）
端口 1 數(shù)據(jù)寄存器（ PORT1 DATA REG. ）
R224 （ E0h ）
端口 0 數(shù)據(jù)寄存器（ PORT0 DATA REG. ）
寄存器尋址
數(shù)據(jù)的存取和寄存器的定位都要進(jìn)行尋址操作， ST92196 中包括分頁(yè)的組 F 寄存器（組 D 除外）在內(nèi)的寄存頁(yè)寄存器可被精確地尋址，它通過一個(gè)十進(jìn)制、十六進(jìn)制或二進(jìn)制地址尋址，這樣 D231 、 RE7h 和 R1110 、 0111b 表示同一個(gè)寄存器，組 D 的寄存器僅在工作寄存器（ Working Register ）模式中被尋址。
工作寄存器
確定類型的指令要求寄存器按樣式“ rx ”指定， x 在 0 ～ 15 之間，注意一個(gè)更小的“ r ”被用于指示間接尋址。有兩種尋址方式對(duì)它是有效的：一組 16 個(gè)工作寄存器或兩個(gè)獨(dú)立映射的組（每組包括 8 個(gè)工作寄存器），這些組通過被描述的指針寄存器可被映射在寄存頁(yè)中（開始于任何 8 或 16 字節(jié)分界）。
分頁(yè)的寄存器
多達(dá) 64 頁(yè)寄存器（每一頁(yè)包含 16 個(gè)寄存器）可被映射到 F 組頁(yè)寄存器，其使用情況列表如下：
寄存器
0
2
3
9
10
11
21
24
42
43
44
45
46
55
59
62
R255
no
no
no
no
M
F
T
no
M
M
U
S
C
I
0
no
no
no
no
no
no
V
S
no
R254
S
P
I
端
口
3
O
S
D
T
C
C
R253
no
R252
W
C
R
no
P
W
M
R251
W
D
T
no
R250
端
口
2
IR/
同
步
誤
差
R249
R248
M
F
T
R247
外
部
中
斷
no
no
no
D
S
0
D
S
1
R246
端
口
5
R
C
C
U
R245
no
I2C
R244
R243
no
M
F
T
S
T
I
M
R242
端
口
0
端
口
4
A
D
C
R241
no
R240
對(duì)上表寄存器的正確編程要注意：專用于特殊功能或外設(shè)的寄存器的設(shè)定；寄存器作為其它功用；雙校驗(yàn)?zāi)切┪炊x寄存器的復(fù)位值是否正確地被初始化。使用任何的寄存器尋址模式可以尋址 F 組中的寄存器，與頁(yè)指針寄存器相連的是 R234 ，它是一個(gè)系統(tǒng)寄存器，用于選擇此頁(yè)被映射到 F 組，一旦它被設(shè)置，如果兩個(gè)或更多個(gè)寄存器在同一頁(yè)面上連續(xù)地被尋址，那么就不需要改變。如果頁(yè)指針 R234 要設(shè)為 5 ，那么其指令如下：
spp #5
ld R242 ， r 4
這將裝載工作寄存器 r 4 中的常數(shù)到第三寄存器的第五頁(yè)（ R242 ）。這些分頁(yè)的寄存器保持與外圍設(shè)備有關(guān)的數(shù)據(jù)和控制信息，每一個(gè)外圍設(shè)備一直涉及同樣的頁(yè)面和寄存器，以確保與 ST9 ＋設(shè)備兼容，這些寄存器的數(shù)目取決于外圍設(shè)備，在其它字中，頁(yè)僅存在于有關(guān)外圍設(shè)備被采用的場(chǎng)合。
頁(yè)指針寄存器的使用情況列表如下：
7
6
5
4
3
2
1
0
頁(yè)指針 PP5
頁(yè)指針 PP4
頁(yè)指針 PP3
頁(yè)指針 PP2
頁(yè)指針 PP1
頁(yè)指針 PP0
0
0
寄存器的定位方法
在系統(tǒng)寄存器組之間的兩個(gè)寄存器被用作指向工作寄存器，指針 0 寄存器（ R232 ）可用它自己作為一個(gè)指針指向一個(gè) 16 位寄存器工作空間或與指針 1 寄存器（ R232 ）有關(guān)聯(lián)地指向兩個(gè)獨(dú)立的八位寄存器空間。
為了寄存器定向的需要，寄存器頁(yè)的 16 位寄存器組被細(xì)分成 32 個(gè)八位寄存器塊，此值（與設(shè)定寄存器指針指令一起被確定）指向在雙八位寄存器模式中被指向的相應(yīng)塊，或在單一的 16 位寄存器模式中對(duì)低八位寄存器塊進(jìn)行定向。
設(shè)定寄存器指針指令 srp 、 arp0 和 srp1 自動(dòng)地完成微處理器是工作在單 16 位寄存器模式還是雙八位寄存器模式， srp 指令選擇單 16 位寄存器組模式和低八位寄存塊的特殊定向，當(dāng) srp0 和 srp1 指令自動(dòng)地選擇雙八位寄存器組模式和每八位寄存器塊的特殊定向，除了在雙八位寄存器模式中它們一定起始于一個(gè)八位寄存器邊界，或在單一的 16 位寄存器模式中它們一定起始于一個(gè) 16 位寄存器邊界，這些寄存器組的順序和狀態(tài)是沒有限制的。在單一的 16 位寄存器模式中，寄存器塊數(shù)一直是一個(gè)偶數(shù)。 16 位寄存器模式組將一直起始于與它的塊數(shù)最接近的偶數(shù)塊（等于或低于 srp 指令確定的塊數(shù)），工作中要盡量避免使用奇數(shù)塊，否則，在雙模式中就可能導(dǎo)致混亂。
指針 0 寄存器的使用情況列表如下：
7
6
5
4
3
2
1
0
寄存器組數(shù) RG4
寄存器組數(shù) RG3
寄存器組數(shù) RG2
寄存器組數(shù) RG1
寄存器組數(shù) RG0
寄存器指針選擇器
保 留
保 留
指針 1 寄存器的使用情況列表如下：
7
6
5
4
3
2
1
0
寄存器組數(shù) RG4
寄存器組數(shù) RG3
寄存器組數(shù) RG2
寄存器組數(shù) RG1
寄存器組數(shù) RG0
寄存器指針選擇器
保 留
保 留
模式寄存器
它提供的控制項(xiàng)有：內(nèi)部或外部系統(tǒng)和使用者棧區(qū)域的選擇、時(shí)鐘頻率的管理、總線請(qǐng)求和外接存儲(chǔ)器的等待信號(hào)。其寄存器的使用情況列表如下：
7
6
5
4
3
2
1
0
系統(tǒng)棧指 針
使用者棧指針
時(shí) 鐘
二分頻
CPUCLK 預(yù)處理
CPUCLK 預(yù)處理
CPUCLK 預(yù)處理
總線請(qǐng)
求使能
高阻抗
使 能
棧指針
兩個(gè)獨(dú)立的、雙寄存器棧指針是可選的（即系統(tǒng)棧指針和使用者棧指針），它們可以尋址寄存器或記憶存儲(chǔ)器。棧指針指向棧的底部（ bottom ），它用“ push ”命令充滿或用“ pop ”命令清除。當(dāng)數(shù)據(jù)被壓入堆棧時(shí)，棧指針自動(dòng)地預(yù)先減小；當(dāng)數(shù)據(jù)被推出堆棧時(shí)，棧指針自動(dòng)地加速增加。通過加下標(biāo)“ u ”，“ push ”和“ pop ”命令被用于管理系統(tǒng)棧，系統(tǒng)可被尋址到使用者棧；對(duì)于一個(gè)字，為了使用一個(gè)棧指令，下標(biāo)“ w ”被添加，這些下標(biāo)可被結(jié)合。當(dāng)字節(jié)（或字）從一個(gè)堆棧中被推出時(shí)，只有刷新數(shù)據(jù)才能被引導(dǎo)，棧定向的內(nèi)容才會(huì)改變，這樣當(dāng)數(shù)據(jù)從一個(gè)棧區(qū)域被壓入堆棧時(shí)，堆棧中的內(nèi)容保持不變。
系統(tǒng)棧
系統(tǒng)棧被用于系統(tǒng)和 / 或控制數(shù)據(jù)的臨時(shí)存儲(chǔ)，例如：標(biāo)志寄存器和程序計(jì)數(shù)器，其中，中斷、子程序調(diào)用和連接指令執(zhí)行時(shí)，數(shù)據(jù)被推入系統(tǒng)棧。所有這些情況都涉及到它們的副本，如返回指令在執(zhí)行完操作后會(huì)推出存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)項(xiàng)。當(dāng)輸入一個(gè)中斷時(shí)， PC 和標(biāo)志寄存器被推向系統(tǒng)棧，如果 EMP2 寄存器內(nèi)的 ENCSP 位被設(shè)定，那么代碼段寄存器也被推向系統(tǒng)棧；當(dāng)一個(gè)調(diào)用指令被執(zhí)行時(shí)，僅 PC 被推向系統(tǒng)棧，而當(dāng)一個(gè)調(diào)用段指令被執(zhí)行時(shí)， PC 和代碼段寄存器被推入系統(tǒng)棧；“ Link ”或“ Linku ”指令創(chuàng)建一個(gè) C 語(yǔ)言棧結(jié)構(gòu)。
使用者棧
它提供一個(gè)完全使用者控制的棧區(qū)域，由寄存器 R236 和寄存器 R237 組成，此兩個(gè)寄存器用于在記憶存儲(chǔ)器中尋址一個(gè)棧。當(dāng)在寄存器頁(yè)中壓入數(shù)據(jù)時(shí)，使用者棧指針的高端寄存器 R236 變成多余的，但一定要被考慮作為保留。
棧指針
系統(tǒng)和使用者棧都是通過雙字節(jié)棧指針被指向，?？梢栽?RAM 或寄存器頁(yè)中被設(shè)定。如果棧在寄存器頁(yè)中，那么僅低字節(jié)是需要的，而高字節(jié)作為保留，一定不被用作普通用途的寄存器，棧指針寄存器在寄存器頁(yè)的系統(tǒng)組中被定位。
棧定位
組 D 是一個(gè)在寄存器頁(yè)中用于一個(gè)棧的好的定位方式，這樣它的最高端是可用的區(qū)域，?？杀欢ㄎ辉诩拇嫫黜?yè)的最先的 14 組（內(nèi)部棧）或定位在 RAM 中（外部棧）。
記憶存儲(chǔ)器組織
代碼和數(shù)據(jù)在同樣的線性地址空間中被存取，所有物理獨(dú)立的記憶區(qū)域（包括內(nèi)部 ROM 、 RAM 和外部記憶存儲(chǔ)器）被映射在一個(gè)普通的地址空間。 ST9 ＋提供一個(gè) 4Mbytes 可尋址的記憶存儲(chǔ)空間，它被分成 64 段 64Kbytes ，每段又被分成 4 個(gè) 16Kbytes 頁(yè)，不同記憶存儲(chǔ)區(qū)域的映射不同于各設(shè)備，每一 64Kbyte 物理記憶存儲(chǔ)段在內(nèi)部或外部被映射，如果小于 64Kbytes 的內(nèi)部的記憶存儲(chǔ)器被使用，在 64Kbytes 段中剩余部分不能被使用。
記憶存儲(chǔ)器管理單元
CPU 內(nèi)核包括一個(gè)記憶存儲(chǔ)管理單元（ MMU ），它一定要被編程以完成存儲(chǔ)器存?。仁雇獠坑洃洿鎯?chǔ)器沒有被使用）。 MMU 受控于 7 個(gè)寄存器和 EMR2 中存在的 2 位（ ENCOR 和 DPRREM ），通過編程，它們可被寫和讀。這些寄存器在寄存器頁(yè) 21 頁(yè)的 F 組中被映射，其中， 7 個(gè)寄存器可以被細(xì)分成兩個(gè)主組：四個(gè) 8bit 寄存器（ CDPR[3 ： 0] ）為第一組和三個(gè) 6bit 寄存器（ ISR 、 CSR 和 DMASR ）為第二組。第一組被用于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)訪問時(shí)擴(kuò)展外部地址（ CDPR[3 ： 0] ），第二組被用于代碼執(zhí)行（ CSR ）、中斷服務(wù)子程序（ ISR 或 CSR ）和 DMA 轉(zhuǎn)移（ DMASR 或 ISR ）期間管理程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)訪問。
地址空間擴(kuò)展（ EXTENSION）
為了管理 4Mbytes 的尋址空間， 22 個(gè)地址位是必需的，記憶存儲(chǔ)器管理單元（ MMU ）增加 6 位到通常的 16 位地址，即傳輸一個(gè) 16 位有效地址到一個(gè) 22 位物理地址，共有兩種不同的方式可實(shí)現(xiàn)此功能：尋址 16Kbytes 頁(yè)和尋址 64Kbytes 段。
尋址 16Kbytes 頁(yè)：如果沒有執(zhí)行直接存儲(chǔ)器存?。?DMA ），那么此擴(kuò)展模式固有地被用于尋址數(shù)據(jù)記憶存儲(chǔ)器空間。數(shù)據(jù)記憶存儲(chǔ)空間被分成 16Kbytes 的 4 頁(yè)，四個(gè) 8 位的數(shù)據(jù)頁(yè)寄存器之一選擇一個(gè)不同的 16Kbytes 頁(yè)。數(shù)據(jù)通過擴(kuò)展 16 位地址的 14LSB 頁(yè)與 DPR （ DPR0 ～ DPR3 ）寄存器的內(nèi)容一起實(shí)現(xiàn)分頁(yè)。 16 位地址的兩個(gè) MSBs 被解釋用作 DPR 寄存器的識(shí)別數(shù)。其中， DPR0 寄存器在 0000h ～ 3FFFh ， DPR1 寄存器在 4000h ～ 7FFFh ， DPR2 寄存器在 8000h ～ BFFFh ， DPR3 寄存器在 C000h ～ FFFFh 。被選擇 DPR 寄存器的常數(shù)確定 256 個(gè)可能的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)頁(yè)之一，這個(gè) 8 位數(shù)據(jù)頁(yè)數(shù)，加上 14 位頁(yè)偏移地址形成物理 22 位地址，從而實(shí)現(xiàn)尋址 16Kbytes 頁(yè)。
尋址 64Kbytes 段：此擴(kuò)展模式在一個(gè) DMA 期間用于尋址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間，而程序記憶存儲(chǔ)空間可以用于任何代碼執(zhí)行（標(biāo)準(zhǔn)代碼和中斷子程序）。在此模式中，有三個(gè)寄存器被采用： CSR 、 ISR 、 DMASR ，三個(gè)寄存器之一的 6 位內(nèi)容確定在 4Mbytes 地址空間中的 64Kbytes 的 64 個(gè)記憶存儲(chǔ)段的超出部分。寄存器內(nèi)容存在于記憶存儲(chǔ)地址的 6MSBs ，而內(nèi)部段地址的 LSBs 通過實(shí)際的 16 位地址給出，從而實(shí)現(xiàn)尋址 64Kbytes 段。
記憶存儲(chǔ)器管理單元（ MMU）寄存器
MMU 使用 7 個(gè)被映射到寄存器頁(yè)第 21 頁(yè)的 F 組的寄存器和 EMR2 寄存器的 2 位。這些寄存器的大多數(shù)在復(fù)位后沒有一個(gè)默認(rèn)值。如果這些寄存器被頻繁地使用，它們可以通過編程第 21 頁(yè)中的 EMR2 － R246 的第五位在寄存器組 E 中被定位，如果此位被設(shè)定， DPR[3 ： 0] 寄存器被定位在 R224 ～ R227 ，從而代替了端口 0 － 3 數(shù)據(jù)寄存器，它被重新映射到默認(rèn)的 DPR 的定位： R240 ～ 243 （ 21 頁(yè)）。 MMU 寄存器包括數(shù)據(jù)頁(yè)寄存器（ DPR ）、代碼段寄存器（ CSR ）、中斷段寄存器（ ISR ）、 DMA 段寄存器（ DMASR ）。
7、I2C總線接口
I2C 總線是內(nèi)部集成的電路總線的英文縮寫，它是通過數(shù)據(jù)線（ SDA ）和時(shí)鐘線（ SCL ）來連接多個(gè)設(shè)備的異步串行總線，用于微處理器與外圍設(shè)備或電路之間的異步通訊。其中，微處理器是主控設(shè)備，外圍設(shè)備或電路是受控設(shè)備。總線在進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，首先由時(shí)鐘對(duì)設(shè)備進(jìn)行初始化，受控設(shè)備通常具有唯一的地址標(biāo)識(shí)，并且具有數(shù)據(jù)處理能力，數(shù)據(jù)在傳送時(shí)，要么只能接收，要么只能發(fā)送，數(shù)據(jù)在接收端被正確地接收時(shí)，它會(huì)通過數(shù)據(jù)線發(fā)送一個(gè)應(yīng)答位信號(hào)給發(fā)送裝置，實(shí)際上，數(shù)據(jù)線是雙向的（也叫雙向數(shù)據(jù)線），在初始化后，掛接在總線上的負(fù)載就可以異步地工作了。 ST92196 的 I2C 總線接口提供 7bit 尋址，采用多主和多從工作方式，其最高工作時(shí)鐘速度在 800KHz ?？偩€事件（如總線忙、從屬地址被識(shí)別等）和誤差情況在外圍設(shè)備寄存器中自動(dòng)地被標(biāo)記，中斷將被選擇地發(fā)生。
8、標(biāo)準(zhǔn)程序執(zhí)行
標(biāo)準(zhǔn)程序通常是順序執(zhí)行的，如有必要程序可以跨越需要的段（過程則不能）， jps 、 calls 、 rets 指令（它們自動(dòng)定義 CSR ）常用于程序跳過段邊界。在標(biāo)準(zhǔn)程序執(zhí)行期間，由于它不同步于操作代碼的取得，寫 CSR 被禁止，這將導(dǎo)致從一個(gè)記憶存儲(chǔ)段帶來一個(gè)指令的首字節(jié)和從另外一個(gè)記憶存儲(chǔ)段帶來指令的第二位。當(dāng)程序不被使用時(shí)，寫 CSR 被允許。一個(gè)子程序一定要按同一種方式調(diào)用，如 call … ret ， calls … rets 。
9、中斷
中斷簡(jiǎn)介
為了對(duì)某一發(fā)生的事件進(jìn)行控制或在臨時(shí)需要運(yùn)行某一程序時(shí)，微處理器可以終止執(zhí)行當(dāng)前的程序去執(zhí)行處理該事件的程序，在中斷服務(wù)子程序執(zhí)行完畢后，再返回到原斷點(diǎn)繼續(xù)執(zhí)行原程序。中斷技術(shù)可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)操作、分時(shí)操作和故障處理。 ST9 可以通過其中斷通道響應(yīng)外圍設(shè)備和外部事件，暫停當(dāng)前的程序執(zhí)行，以便執(zhí)行一個(gè)特殊子程序。若一個(gè)事件產(chǎn)生了有效的中斷請(qǐng)求且當(dāng)前的程序狀態(tài)被保存，則它將轉(zhuǎn)向適當(dāng)?shù)闹袛喾?wù)子程序。 ST9 可以接受的中斷請(qǐng)求有：外圍設(shè)備請(qǐng)求中斷、外接引腳請(qǐng)求中斷、實(shí)時(shí)時(shí)鐘請(qǐng)求中斷、數(shù)據(jù)通道中斷、故障性中斷、程序運(yùn)行自動(dòng)中斷、頂級(jí)偽屏蔽中斷。根據(jù)外圍設(shè)備的功能，一個(gè)事件的存在可能產(chǎn)生一個(gè)中斷請(qǐng)求（取決于選擇的模式）。此芯片提供多達(dá)八個(gè)可用的外接中斷通道，另外，一個(gè)專用的、具有頂級(jí)優(yōu)先級(jí)的中斷通道（外部 NMI 引腳）可被采用，中斷服務(wù)子程序通過一個(gè)映射在記憶存儲(chǔ)器中的向量表被尋址。
中斷處理
一旦出現(xiàn)中斷事件，微處理器會(huì)根據(jù)具體情況對(duì)它進(jìn)行處理，其具體步驟是： 1 、識(shí)別中斷源； 2 、判斷中斷優(yōu)先權(quán)； 3 、執(zhí)行中斷嵌套； 4 、返回到斷點(diǎn)。
中斷的優(yōu)先級(jí)
若系統(tǒng)中有多個(gè)中斷源，則需要考慮其優(yōu)先權(quán)。 ST9 提供了全可編程的中斷優(yōu)先功能，九個(gè)優(yōu)先級(jí)可用于定義通道的優(yōu)先關(guān)系。外圍設(shè)備通道和八個(gè)外部中斷源在八個(gè)優(yōu)先級(jí)中是可編程的，每一通道有一個(gè) 3bit 區(qū)域用于在 0 ～ 7 范圍內(nèi)定義優(yōu)先級(jí)， 0 是最高優(yōu)先級(jí)， 7 是最低優(yōu)先級(jí)，第九級(jí)（頂級(jí)）專用于定時(shí) / 看門狗或外部偽非屏蔽中斷，它的中斷服務(wù)子程序在任何仲裁模式中不能被中斷，其掩碼可以屏蔽（ TLI ）或非屏蔽（ TLNM ）。
優(yōu)先級(jí)仲裁
在中斷控制寄存器中，當(dāng)前優(yōu)先級(jí)（ CPL ）的 3bits 包含當(dāng)前正在運(yùn)行程序的優(yōu)先級(jí)。在復(fù)位后優(yōu)先級(jí)為 7 ，在程序執(zhí)行期間，可以通過軟件或通過硬件依據(jù)選定的仲裁模式自動(dòng)地定義優(yōu)先級(jí)。若在每一指令運(yùn)行期間發(fā)生一個(gè)仲裁，則每一通道可以產(chǎn)生一個(gè)中斷，每一優(yōu)先級(jí)與其它請(qǐng)求要進(jìn)行比較（中斷或 DMA ）。若最高優(yōu)先級(jí)請(qǐng)求是一個(gè)中斷，則其優(yōu)先級(jí)值一定要低于 CICR 寄存器（ R230 ）中的 CPL 值，頂級(jí)中斷超越其它優(yōu)先級(jí)。
仲裁模式
ST9 提供并發(fā)和嵌套兩種中斷仲裁模式（ CICR 寄存器的 IAM 控制位選擇）。并發(fā)模式是標(biāo)準(zhǔn)中斷仲裁模式；嵌套模式在服務(wù)子程序嵌套被請(qǐng)求時(shí)提供有效地中斷響應(yīng)時(shí)間。
中斷向量
無論是內(nèi)部中斷，還是外部中斷，系統(tǒng)都會(huì)給每一中斷源分配一個(gè)確定的中斷類型碼，并被順序地放在中斷向量表中，它實(shí)際是中斷處理子程序的入口。 ST9 提供的中斷向量功能允許外圍設(shè)備自動(dòng)地識(shí)別中斷服務(wù)子程序最先的指令定位。當(dāng)一個(gè)中斷請(qǐng)求被確定時(shí)，外圍設(shè)備的中斷系數(shù)被提供，通過中斷向量寄存器（ IVR ），一個(gè)向量指向定位的向量表，每一個(gè)外圍設(shè)備有一個(gè)特殊的 IVR 被映射到其寄存器頁(yè)中。中斷向量表通過 ISR 寄存器指向最先的 256 個(gè)記憶存儲(chǔ)器，從而提供八位向量尋址。電源復(fù)位的向量被存儲(chǔ)在最先的兩個(gè)物理字節(jié)中（ 000000h 和 0000001h ），頂級(jí)中斷向量表通過中斷段寄存器（ ISR ）定位在地址 0004h 和 0005h 。有了中斷向量寄存器，尋址幾個(gè)中斷服務(wù)子程序是可能的。實(shí)際上，外圍設(shè)備可共享同樣的中斷向量寄存器，其中，向量表中最有意義的位是在向量表中使用者編程定義的基本向量地址，最低有效位通過中斷系數(shù)硬件地控制以選擇適當(dāng)?shù)南蛄俊?div style="height:15px;">
標(biāo)準(zhǔn) ST9 內(nèi)核包含八個(gè)被分組成四排的外部中斷源，每一中斷源有一個(gè)觸發(fā)控制位 TEA0 … TED1 用于選擇在外接引腳的上升沿或下降沿觸發(fā)。如果觸發(fā)控制位設(shè)為 1 ，相應(yīng)地未定位 IPA0 … IPD1 被設(shè)在輸入引腳上升沿；如果它被清除，未定位設(shè)在輸入引腳的下降沿。每一中斷源可通過相應(yīng)的控制位 IMA0 … IMD1 （ EIMR ， 7 …， 0 ）各自地被掩膜。外接中斷源的優(yōu)先級(jí)可以對(duì)控制寄存器 EIPLR （ R245 ）在八個(gè)優(yōu)先級(jí)中編程，每一排的優(yōu)先級(jí)通過位 PRL2 、 PRL1 被軟件定義，對(duì)每一排，組的偶數(shù) / 奇數(shù)通道有偶數(shù) / 奇數(shù)的優(yōu)先級(jí)。
頂級(jí)中斷是最高的中斷優(yōu)先級(jí)，其結(jié)構(gòu)圖如下： 如圖 11 － 9 所示，是頂級(jí)中斷結(jié)構(gòu)圖。頂級(jí)中斷通道依據(jù)控制位 EIVR.TLIS （ R246.2 ， page0 ）的狀態(tài)可被分配給外部引腳 NMI 或定時(shí)器 / 看家狗。如果控制位是高，中斷源是外部引腳 NMI ；如果控制位是低，中斷源是定時(shí)器 / 看家狗計(jì)數(shù)的結(jié)束。當(dāng)中斷源是 NMI 外部引腳，控制位 EIVR.TLTEV （ R246.3 ， page0 ）選擇 set 或 reset 產(chǎn)生中斷請(qǐng)求。當(dāng)選擇的事件存在時(shí)， CICR.TLIP 位被設(shè)定。取決于掩碼（屏蔽的掩碼和非屏蔽的偽掩碼）的狀態(tài)，一個(gè)頂級(jí)中斷請(qǐng)求可能產(chǎn)生。最先的偽掩碼是 CICR.TLI 位（ R230.5 ）：它可以分別地設(shè)定或清除，以使能或禁止頂級(jí)中斷請(qǐng)求，如果它被使能，將全面使能中斷位， CICR.IEN （ R230.4 ）一定也被使能，以實(shí)現(xiàn)一個(gè)頂級(jí)中斷請(qǐng)求。第二的偽掩碼 NICR.TLNM （ R247.7 ）僅是一項(xiàng)設(shè)置，一旦設(shè)定，它使能頂級(jí)中斷請(qǐng)求（獨(dú)立于 CICR.IEN 的值），并且此中斷通過程序不能被清除，僅處理器復(fù)位周期可以清除此位。在任何仲裁模式中，頂級(jí)中斷服務(wù)子程序不能通過任何其它中斷或 DMA 請(qǐng)求被中斷，即使通過一個(gè)后來的頂級(jí)中斷請(qǐng)求也不能。
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