摘要：研究了一种新型的32位高性能微控制器MC68HC376，提出了一种基于MC68HC376的应用系统设计方案，对MC68HC376比较有特色的部分做了深入的开发和讨论，通过一种实际产品验证了该方案的可行性。

关键词：32位微控制器 MC68HC376 可构造时钟模块（CTM4） 模数转换器（QADC） 系统设计 测频

MC68HC376是Motorola公司推出的一种新型的32位高性能单片机，具有极强的数据处理、逻辑运算和信息存储能力，可以实现诸如人工智能、模糊控制等复杂的控制运算模型，有很好的开发前景。其开发手段简单、方便。芯片支持BDM（Background Debug Mode）模式，通过简易的专用电缆接口，而不需要使用传统的仿真器和编程器就可以直接对微控制器系统进行仿真开发和烧录程序。本文介绍了在电力系统保护中应用MC68HC376的一种实际开发方案。

1 MC68HC376的基本特性

MC68HC376具有速度快、并行处理能力强、可靠性高、功耗低、功能强大等优点。与目前常用的8位、16位微控制器比，其片内资源极其丰富，适应于各种控制场合；内部集成度高，硬件可靠性和稳定性强，外部扩展工作少，开发周期短。

1.1 主要功能模块

MC68HC376为160脚的封装结构。其主要功能模块包括32位CPU；系统集成模块（SIM）、4KB备用RAM；8KB片内ROM；10位队列式的模数转换器（QADC），具有强大的数据转换控制功能；队列式串行通信模块（QSM），可以方便地实现同步、异步通信功能；可构造时钟模块（CTM4），具有多种强大的定时、计数和脉冲调制功能；时间处理单元（TPU），可对各种事件进行快速智能处理；3.5KB静态TPURAM；CAN控制模块（TOUCAN），能方便地实现工业自动化等场合的局域网络控制。

1.2 基本性能

（1）24位地址总线，16位数据总线，支持32位数据操作；

（2）2个8位双功能I/O，1个7位双功能I/O，16～44个模拟量输入通道；

（3）具有系统保护逻辑，同时可进行时钟监视和总线监视；

（4）速度快，在4.194MHz晶振下，系统时钟可达20.97MHz；

（5）功耗低，具备低功率休眠功能；

（6）支持高级语言和背景调试。

2 基于MC68HC376的系统设计

2.1 片外Flash和RAM的扩展

MC68HC376有24位地址线和12位可编程的片选线。每根片选线可选通2KB～1MB的地址区，因此MC68HC376具有很强的扩展能力。注意：CS[6～10]与ADDR[19～23]复用。如何合理地安排这些线和片选线是系统优劣的关键。

本系统扩展了2片128KB的片外Flash 29C010A,2片128KB的片外RAM HM628128，扩展电路中图1所示（其中的片选信号均采用10kΩ的上位电阻，图1未画出）。

值得注意的是：Flash和RAM均由A[1～17]寻址，实际上是一种字寻址方式，最低位A0不用。2片Flash和2片RAM的数字口分别接至MC68HC376的D[8～15]和D[0～7]，对应字的高低字节。在程序中应注意存放高字节折芯片对应字的低字节地址。

2.2 系统功能选择电路设计

与MCS-51和MCS-196系列单片机不同的是，MC68HC376复位时数据线状态决定控制器某些相关的功能和操作模式。因此，根据实际系统的功能需要来选择对应的复位状态，是系统设计的一个重要环节。

所有数据线都有内部弱上拉电阻，复位时默认状态为高，对应系统相应的默认功能；当需要利用其非默认功能时，需要强制电路使用应数据线在复位时电位为低。相应的模式选择电路如图2所示。

为了避免复位时MCU与外部读写器件冲突，引入DS和R/W为门控信号。这里，将SIM模块构造两个通用的并行I/O口，将DB8和DB9在复位时强制为低；而片选脚分别作为片选或者输出口，所以DB[0～7保持默认状态；因系统采用晶振作为外部参考频率源，所以MODCLK脚也应保持默认状态。

摘要：研究了一种新型的32位高性能微控制器MC68HC376，提出了一种基于MC68HC376的应用系统设计方案，对MC68HC376比较有特色的部分做了深入的开发和讨论，通过一种实际产品验证了该方案的可行性。

关键词：32位微控制器 MC68HC376 可构造时钟模块（CTM4） 模数转换器（QADC） 系统设计 测频

MC68HC376是Motorola公司推出的一种新型的32位高性能单片机，具有极强的数据处理、逻辑运算和信息存储能力，可以实现诸如人工智能、模糊控制等复杂的控制运算模型，有很好的开发前景。其开发手段简单、方便。芯片支持BDM（Background Debug Mode）模式，通过简易的专用电缆接口，而不需要使用传统的仿真器和编程器就可以直接对微控制器系统进行仿真开发和烧录程序。本文介绍了在电力系统保护中应用MC68HC376的一种实际开发方案。

1 MC68HC376的基本特性

MC68HC376具有速度快、并行处理能力强、可靠性高、功耗低、功能强大等优点。与目前常用的8位、16位微控制器比，其片内资源极其丰富，适应于各种控制场合；内部集成度高，硬件可靠性和稳定性强，外部扩展工作少，开发周期短。

1.1 主要功能模块

MC68HC376为160脚的封装结构。其主要功能模块包括32位CPU；系统集成模块（SIM）、4KB备用RAM；8KB片内ROM；10位队列式的模数转换器（QADC），具有强大的数据转换控制功能；队列式串行通信模块（QSM），可以方便地实现同步、异步通信功能；可构造时钟模块（CTM4），具有多种强大的定时、计数和脉冲调制功能；时间处理单元（TPU），可对各种事件进行快速智能处理；3.5KB静态TPURAM；CAN控制模块（TOUCAN），能方便地实现工业自动化等场合的局域网络控制。

1.2 基本性能

（1）24位地址总线，16位数据总线，支持32位数据操作；

（2）2个8位双功能I/O，1个7位双功能I/O，16～44个模拟量输入通道；

（3）具有系统保护逻辑，同时可进行时钟监视和总线监视；

（4）速度快，在4.194MHz晶振下，系统时钟可达20.97MHz；

（5）功耗低，具备低功率休眠功能；

（6）支持高级语言和背景调试。

2 基于MC68HC376的系统设计

2.1 片外Flash和RAM的扩展

MC68HC376有24位地址线和12位可编程的片选线。每根片选线可选通2KB～1MB的地址区，因此MC68HC376具有很强的扩展能力。注意：CS[6～10]与ADDR[19～23]复用。如何合理地安排这些线和片选线是系统优劣的关键。

本系统扩展了2片128KB的片外Flash 29C010A,2片128KB的片外RAM HM628128，扩展电路中图1所示（其中的片选信号均采用10kΩ的上位电阻，图1未画出）。

值得注意的是：Flash和RAM均由A[1～17]寻址，实际上是一种字寻址方式，最低位A0不用。2片Flash和2片RAM的数字口分别接至MC68HC376的D[8～15]和D[0～7]，对应字的高低字节。在程序中应注意存放高字节折芯片对应字的低字节地址。

2.2 系统功能选择电路设计

与MCS-51和MCS-196系列单片机不同的是，MC68HC376复位时数据线状态决定控制器某些相关的功能和操作模式。因此，根据实际系统的功能需要来选择对应的复位状态，是系统设计的一个重要环节。

所有数据线都有内部弱上拉电阻，复位时默认状态为高，对应系统相应的默认功能；当需要利用其非默认功能时，需要强制电路使用应数据线在复位时电位为低。相应的模式选择电路如图2所示。

为了避免复位时MCU与外部读写器件冲突，引入DS和R/W为门控信号。这里，将SIM模块构造两个通用的并行I/O口，将DB8和DB9在复位时强制为低；而片选脚分别作为片选或者输出口，所以DB[0～7保持默认状态；因系统采用晶振作为外部参考频率源，所以MODCLK脚也应保持默认状态。