采用16 位MCU实现家庭智能终端设计
简介
针对中国家庭可视对讲及安防产品价格和性能两级分化的情况，本文分析了基于一款中国原创16 位MCU 芯片KT8808 的智能终端设计方案，它可折衷8 位设计的成本优势和32 位设计的高性能特点，具有良好的性价比。
在中国的家庭可视对讲及安防市场中，大多数产品或者是采用8 位MCU 来实现简单的对讲功能或安防报警功能，在低水平上进行无序的价格竞争，同时功能单一、使用极不方便；或者是采用32 位MCU，以很高的价位实现家庭智能终端，但普通家庭对此往往无法承受。
本文介绍的家庭智能终端方案采用了中国IC 设计公司自行设计的16 位MCU 芯片—— KT8808 ，可在家庭用户可承受的价位上实现可视对讲、防盗报警、信息发布、家庭控制等家庭智能终端的功能，具有良好的性价比。该方案已被TCL 智能楼宇事业部采用。
KT8808 特性
X86 兼容的16 位嵌入式CPU 芯片KT8808 内含80188/80186 兼容CPU、VGA 控制器、LCD 控制器、16/24 点阵汉字硬字符发生器、中断控制器、定时器、2 个键盘控制器、8 个串口(UART)以及24 个通用输入输出(GPIO)，如图1 中虚线框内所示。
80188 CPU：内含80186/80188 指令级兼容的16 位RISC CPU，速度从10MHz 到50MHz，可运行高效代码和普遍使用的X86 软件，同时具有与PC 机640KB 内存同样大小的内存，从理论上讲可运行DOS 操作系统。
VGA 控制器：与标准VGA 兼容，可实现320X240 到1024X768 16 色CRT 显示和各种分辨率的单色彩色LCD。
汉字字符发生器：16 色16/24 点阵汉字字符显示与16 色图形叠加，汉字显示速度最高可提高36 倍，同时，CPU 无须管理庞大的汉字字库，节省了系统资源，这样在最小12KB 程序容量下就可实现汉字信息终端。中文字符集支持GB-2312-80(7,000 汉字)及GBK2.0(GB18030-2000)(29,000 汉字)，可同时支持16 个西文字符集。
中断控制器模块：含一个与8259 兼容的8 级中断控制器，通过4 个8 位寄存器可将中断控制器的8 个中断请求输入灵活安排，使得任何一个设备的中断请求均可连接到中断控制器的任意一个中断请求输入，节省了中断资源。
双定时器模块：含两个16 位与8254 兼容的定时器。
通用I/O 口模块：17 根打印机信号线与7 根串口线组成了3 个8 位的通用输入输出口。打印机接口模块：打印机接口与标准PC 机兼容，使用17 根输入或输出线。
键盘控制器模块：含两个硬件AT 键盘控制器，一个用于PS/2 键盘，一个用于PS/2 鼠标。
该芯片可在外接一片512KB ROM 和一片256X16 DRAM 的情况下实现IBM PC/XT 功能，同时丰富的外设，如串口和通用输入输出，可以很方便的实现嵌入式设备的设计。该芯片已广泛用于银行汉字终端、语言教室终端、可视对讲信息发布等领域。
方案说明
本文提出的方案采用简明、优美的图形中文操作界面，能方便的实现人机交流，易学易用。可在单一显示屏上实现可视对讲、防盗报警、信息发布、家庭控制等功能。可提供多种信息查询，如：报警信息、开门记录、三表现状等，以利于用户对户内各种情况了如指掌。该方案的设计框图如图1 所示。在此设计方案中，KT8808 的8 位汉字字库总线外接512KB ROM，其中低256KB 为字库，高256KB 为程序，电源接上后，CPU 程序执行；16 位显存总线外接1 片256X16 的DRAM， 存放程序执行的数据、文字显示字符码数据、图形数据等；这三个芯片(KT8808、ROM、DRAM)组成了智能终端的核心部分，其VGA 数字输出经过视频合成电路产生视频信号通过视频选择开关接至CRT 模组，或者VGA 数字输出可直接接至LCD 彩色模块。在CRT 或LCD 屏幕上可显示外接的视频信号，也可显示本机的功能菜单和家庭信息。由8 根GPIO 线组成的4X4 扫描键盘可实现0-9 、*、#、呼叫、通话、开锁、监视等16 个功能键，与屏幕显示结合可实现可视化多级密码、多防区、本机地址、音乐门铃乐曲选择和音量控制等设置。串口1 通过485 或电流环总线方式接至门口机，通过握手流程，将视频信号和音频信号进行适当地切换，实现可视对讲功能。在外接探头如玻璃破碎、红外探测等有信号时，根据布防情况由串口2 通过485 或电流环总线方式接至管理中心，实现安防报警。同时管理中心可在该总线上发布信息，实现小区信息发布功能。用户可通过屏幕和键盘对家用电器的使用进行设置和智能控制，也可通过接至串口5 的电话拨号器在远程电话控制。对于简单的电器，通过简单的开关信号控制，对于复杂的电器，由串口6 通过485 或电流环总线方式接至各个需要控制的电器。为了保证系统能在复杂的家居环境可靠工作，外接有看门狗电路。因KT8808 的封装是QFP208，管脚比较多，在本方案使用时钟是18.432MHZ，使用双层PCB 板就可以工作得很好，在电源和地的布线上，注意不要将电源形成环路，数字地部分尽量铺上铜皮。
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简介
针对中国家庭可视对讲及安防产品价格和性能两级分化的情况，本文分析了基于一款中国原创16 位MCU 芯片KT8808 的智能终端设计方案，它可折衷8 位设计的成本优势和32 位设计的高性能特点，具有良好的性价比。
在中国的家庭可视对讲及安防市场中，大多数产品或者是采用8 位MCU 来实现简单的对讲功能或安防报警功能，在低水平上进行无序的价格竞争，同时功能单一、使用极不方便；或者是采用32 位MCU，以很高的价位实现家庭智能终端，但普通家庭对此往往无法承受。
本文介绍的家庭智能终端方案采用了中国IC 设计公司自行设计的16 位MCU 芯片—— KT8808 ，可在家庭用户可承受的价位上实现可视对讲、防盗报警、信息发布、家庭控制等家庭智能终端的功能，具有良好的性价比。该方案已被TCL 智能楼宇事业部采用。
KT8808 特性
X86 兼容的16 位嵌入式CPU 芯片KT8808 内含80188/80186 兼容CPU、VGA 控制器、LCD 控制器、16/24 点阵汉字硬字符发生器、中断控制器、定时器、2 个键盘控制器、8 个串口(UART)以及24 个通用输入输出(GPIO)，如图1 中虚线框内所示。
80188 CPU：内含80186/80188 指令级兼容的16 位RISC CPU，速度从10MHz 到50MHz，可运行高效代码和普遍使用的X86 软件，同时具有与PC 机640KB 内存同样大小的内存，从理论上讲可运行DOS 操作系统。
VGA 控制器：与标准VGA 兼容，可实现320X240 到1024X768 16 色CRT 显示和各种分辨率的单色彩色LCD。
汉字字符发生器：16 色16/24 点阵汉字字符显示与16 色图形叠加，汉字显示速度最高可提高36 倍，同时，CPU 无须管理庞大的汉字字库，节省了系统资源，这样在最小12KB 程序容量下就可实现汉字信息终端。中文字符集支持GB-2312-80(7,000 汉字)及GBK2.0(GB18030-2000)(29,000 汉字)，可同时支持16 个西文字符集。
中断控制器模块：含一个与8259 兼容的8 级中断控制器，通过4 个8 位寄存器可将中断控制器的8 个中断请求输入灵活安排，使得任何一个设备的中断请求均可连接到中断控制器的任意一个中断请求输入，节省了中断资源。
双定时器模块：含两个16 位与8254 兼容的定时器。
通用I/O 口模块：17 根打印机信号线与7 根串口线组成了3 个8 位的通用输入输出口。打印机接口模块：打印机接口与标准PC 机兼容，使用17 根输入或输出线。
键盘控制器模块：含两个硬件AT 键盘控制器，一个用于PS/2 键盘，一个用于PS/2 鼠标。
该芯片可在外接一片512KB ROM 和一片256X16 DRAM 的情况下实现IBM PC/XT 功能，同时丰富的外设，如串口和通用输入输出，可以很方便的实现嵌入式设备的设计。该芯片已广泛用于银行汉字终端、语言教室终端、可视对讲信息发布等领域。
方案说明
本文提出的方案采用简明、优美的图形中文操作界面，能方便的实现人机交流，易学易用。可在单一显示屏上实现可视对讲、防盗报警、信息发布、家庭控制等功能。可提供多种信息查询，如：报警信息、开门记录、三表现状等，以利于用户对户内各种情况了如指掌。该方案的设计框图如图1 所示。在此设计方案中，KT8808 的8 位汉字字库总线外接512KB ROM，其中低256KB 为字库，高256KB 为程序，电源接上后，CPU 程序执行；16 位显存总线外接1 片256X16 的DRAM， 存放程序执行的数据、文字显示字符码数据、图形数据等；这三个芯片(KT8808、ROM、DRAM)组成了智能终端的核心部分，其VGA 数字输出经过视频合成电路产生视频信号通过视频选择开关接至CRT 模组，或者VGA 数字输出可直接接至LCD 彩色模块。在CRT 或LCD 屏幕上可显示外接的视频信号，也可显示本机的功能菜单和家庭信息。由8 根GPIO 线组成的4X4 扫描键盘可实现0-9 、*、#、呼叫、通话、开锁、监视等16 个功能键，与屏幕显示结合可实现可视化多级密码、多防区、本机地址、音乐门铃乐曲选择和音量控制等设置。串口1 通过485 或电流环总线方式接至门口机，通过握手流程，将视频信号和音频信号进行适当地切换，实现可视对讲功能。在外接探头如玻璃破碎、红外探测等有信号时，根据布防情况由串口2 通过485 或电流环总线方式接至管理中心，实现安防报警。同时管理中心可在该总线上发布信息，实现小区信息发布功能。用户可通过屏幕和键盘对家用电器的使用进行设置和智能控制，也可通过接至串口5 的电话拨号器在远程电话控制。对于简单的电器，通过简单的开关信号控制，对于复杂的电器，由串口6 通过485 或电流环总线方式接至各个需要控制的电器。为了保证系统能在复杂的家居环境可靠工作，外接有看门狗电路。因KT8808 的封装是QFP208，管脚比较多，在本方案使用时钟是18.432MHZ，使用双层PCB 板就可以工作得很好，在电源和地的布线上，注意不要将电源形成环路，数字地部分尽量铺上铜皮。
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