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1、摘 要 汽车音响是最早应用在汽车上的电子产品，经过50多年的发展，它已由最初的汽车收音机演变成集视听娱乐、通讯导航、辅助驾驶多种功能于一身的综合性多媒体车载电子系统，并成为未来汽车上一个不可或缺的组成部分。中国汽车音响市场虽然正在逐渐增长，但规模相对比较小。本论文基于中国汽车音响市场的现状，首先对汽车音响概念及汽车音响系统进行分析，提出了汽车音响的整体设计方案，然后对该方案进行了硬件原理设计和PCB板图的设计，同时结合硬件进行软件的C语言设计和调试，实现了显示、接收、按键处理和自动搜台等功能，初步形成了实际的应用产品。关键词汽车音响；PT6523；LCD驱动电路；SPI通信；I2C通信Abst
2、ractCar audio is the first electronics product which has been applied in the car, after 50 years of development, it has been turned into sets of audio-visual entertainment, communication navigation, auxiliary driving in a variety of functions, integrated on-board electronic multimedia systems from t
3、he first car radio, and will become an indispensable component of the car in future.Chinese car audio market is growing gradually, but the scale is relatively small. This paper bases on Chinese car audio markets present situation, first analysises the car audio concept and the car audio system and p
4、roposes the overall design plan of the car audio, then design the hardware circuit and the PCB board of this plan, simultaneously debug and design the car audio in the language of C, it has realized the display, the receive, key-press processing auto scan and so on and it has formed actual applicati
5、on product initially.Keywordscar audio; PT6523; LCD drive circuit; SPI communications; I2C communications目 录摘要Abstract第一章 前言11.1 汽车音响的发展历程11.2 汽车音响的一般构成11.3 本论文研制的汽车音响的目标及主要工作3第二章 汽车音响原理42.1 汽车音响概念42.2 汽车音响功能52.3 汽车音响的安装及发展6第三章 汽车音响技术83.1 显示技术83.1.1 屏幕驱动芯片PT6523介绍83.1.2 功能描述93.1.3 电路连接功能图103.1.4 PT6
6、523屏的外观及按键功能113.2 接收技术123.2.1 接收Tuner MX-A196的特征123.2.2 线路评测133.2.3 I2C总线控制153.3 通信技术173.3.1 SPI同步串行通信173.3.2 I2C同步串行通信173.4 微控制器SPCE061A技术介绍203.4.1 SPCE061概述203.4.2 SPCE061A性能简介203.4.3 SPCE061A管脚图213.4.4 SPCE061A的指令系统23第四章 设计与实现244.1 总体设计方案244.2 硬件设计电路图264.3 软件设计与实现294.4 实验调试36结论38参考文献40附录A42致谢44第一
7、章 前言1.1 汽车音响的发展历程汽车音响的发展史，也是电子技术的发展史。电子技术的每项重大的技术进步都推动着汽车音响的发展。早在1923年，美国首先出现了装配无线电收音机的汽车，随后许多汽车都步其后尘，在仪表板总成上安装了无线电收音机。这时候车用无线电收音机都是用电子管。直到20世纪50年代出现半导体技术后，汽车收音机出现了技术革命，用半导体管逐步取替了电子管，提高了汽车收音机的寿命。70年代初，卡式收录机进入了市场，一种可播放卡式录音带的车用收放两用机出现在汽车上，同时机芯开始应用集成电路。直至80年代末，一般汽车的音响多以一个卡式收放两用机与一对扬声器为基础组合，扬声器分左右两路声道，有
8、的置于仪表板总成的两侧，有的置于车门，有的置于后座的后方，收放两用机输出功率多在20瓦左右。今天，汽车音响又进入了一个新的里程碑，向大功率多路输出、多喇叭环回音响、多碟式镭射CD等方向发展。世界音响制造商也将汽车音响辟为一个专门的工业部门，针对汽车的特殊环境，充分考虑车厢的音响效果，采用高新技术制造汽车音响设备，其播送的音响效果完全能与家用音响相媲美。音色浑厚优美，高低错落，把车厢内狭小的空间变成了令人愉快的音乐欣赏室，给人以美的享受。汽车的运行环境是十分恶劣的。包括振动、高温、噪音、电磁波等都会干扰车内电子设备的正常工作。因此汽车专用的音响设备对设计和工艺制造方面的要求都要比家用音响严格，而
9、且价格不菲。从这个意义上讲，高性能的汽车音响实际上是当今音响世界中的顶级品1。1.2 汽车音响的一般构成典型的汽车音响包括：音源设备+功率放大器+扬声器。电源音源：主机D/A转换前置放大功放分频器扬声器图1-1汽车音响的一般构成音源设备（主机）汽车音响的主机与民用音响的主机区别较大在防振。防尘方面的要求比较高。汽车音响的主机类型包括（卡带机、MD、CD、VCD、DVD），卡带机目前以慢慢被淘汰；DVD虽然说可以给车主带来视觉和听觉上的双重享受，但在音质上还远不如CD。主机的选择非常重要它会直接影响到整个音响系统的效果（一台主机的功率在425W440W之间）功率放大器在音响系统种，功放时不可缺少
10、的组成部分，其主要作用是把微弱的音频信号放大到足以驱动喇叭单位工作，重放出人耳能听到的声音设备。因汽车在行驶当中噪音会随这车速的加快而不断提高，一部分的声音会被掩盖住了，所以在汽车里想听到没有噪音的音乐，必须有一台功率较大的功放，以提供足够的功率驱动扬声器，使扬声器播放出来的声音的音压大到能把噪音掩盖住的程度。扬声器（喇叭）扬声器就是我们俗称的喇叭，有了好的功放，与之匹配的卓越的扬声器就能更好的发挥作用了。扬声器通常分为套装喇叭（分离式喇叭）同轴喇叭及超低音喇叭等几种。全频扬声器即同轴扬声器，它的低频单元和高频单元被设计在同一轴心线上，外测时低频，内侧时高频，单发声点在同一物理位置，这种设计可
11、以消除高，低频单元由于频率范围的不同而引起的声音飘移，但是因为高，低音都时从一个点所发出的，所以音色失真较大。分频扬声器分为2分频和3分频，2分频由高音单元和低音单元组成，3分频则是再加上中音单元。因为每个单元负责不同的频率，拓宽频率的有效范围，从而解决了音色失真的问题。高，低音单元虽然负责的频率不同，但是它势必存在一个临界点，这样在不同的位置上，发出相同的频率，就会产生声波干扰。要解决分频扬声器的这些缺陷就要借助分频器的作用，分频器顾名思义就是将不同的频率分开并送到不同的扬声器单元同时还可以根据扬声器的特性进行适当调整，以减少失真和声波干扰2。1.3 本论文研制的汽车音响的目标及主要工作本文
12、的主要任务是负责该方案中汽车音响的具体接收、显示、控制等硬件设计和软件设计，并对系统进行连接和调试。具体工作内容如下:1.在充分考虑到系统需求的基础上，对汽车音响系统进行系统分析，了解汽车音响的组成原理。2.在系统分析的基础上，查阅大量中英文资料，并适当的进行对比，选择硬件平台制定方案，同时对软件平台进行选择和确定。3.选定硬件平台之后，在阅读各个硬件芯片的数据手册的基础上，根据本系统的功能需要和芯片内部功能定义等，对系统进行硬件原理设计，并绘制原理图。4.在电路原理图绘制完成后，进行汽车音响系统的PCB板的设计。在尺寸允许的范围内，尽量做到合理的布线，使系统具有较好的抗干扰能力，提高系统的可
13、靠性和稳定性。5.对系统部分软件进行设计和编写，本文的重点是对凌阳单片机与PT6523之间SPI同步串行通信，以点亮显示屏，根据系统要求显示内容；另一个是凌阳单片机与Tuner MX-A196之间I2C同步串行通信，以接收信号，根据系统要求调节信号。6.系统硬件电路和系统软件设计完成后，进行最终系统地连接和调试，并尝试一定的优化和改进。第二章 汽车音响原理2.1 汽车音响概念音响是指在一定的听闻环境内，声源及听音环境所形成的听音效果，一般所说的音响是指音响器材及设备。如果把聆听音乐的环境改在可移动的汽车内，为因应恶劣条件而特别设计的音响器材、设备、线材配件及相关产品，就称为汽车音响。音响设备是
14、最早应用在汽车上的电子产品，经过50多年的发展，它己由最初的汽车收音机演变成集视听娱乐、通讯导航、辅助驾驶多种功能于一身的综合性多媒体车载电子系统，并成为未来汽车上一个不可或缺的组成部分。虽然音响设备对于汽车来讲，只是一种辅助性设备，对车子的运行性能没有影响。但随着人们对视听水平的要求越来越高，汽车制造商也日益重视起汽车的音响设备，并将它作为衡量现代汽车档次的标准之一3。音响系统整体技术指标性能的优劣，取决于每一个单元自身性能的好坏，如果系统中的每一个单元的技术指标都较高，那么系统整体的技术指标则很好。其技术指标主要有六项：频率响应、信噪比、动态范围、失真度、瞬态响应、立体声分离度、立体声平衡
15、度。1.频率响应：所谓频率响应是指音响设备重放时的频率范围以及声波的幅度随频率的变化关系。一般检测此项指标以1000Hz的频率幅度为参考，并用对数以分贝(dB)为单位表示频率的幅度。音响系统的总体频率响应理论上要求为2020000Hz。在实际使用中由于电路结构、元件的质量等原因，往往不能够达到该要求，但一般至少要达到3218000Hz。2.信噪比：所谓信噪比是指音响系统对音源软件的重放声与整个系统产生的新的噪声的比值，其噪声主要有热噪声、交流噪声、机械噪声等等。一般检测此项指标以重放信号的额定输出功率与无信号输入时系统噪声输出功率的对数比值分贝(dB)来表示。一般音响系统的信噪比需在85dB以
16、上。3.动态范围：动态范围是指音响系统重放时最大不失真输出功率与静态时系统噪声输出功率之比的对数值，单位为分贝(dB)。一般性能较好的音响系统的动态范围在100(dB)以上。4.失真：失真是指音响系统对音源信号进行重放后，使原音源信号的某些部分（波形、频率等等）发生了变化。5.立体声分离度：立体声分离度表示立体声音响系统中左、右两个声道之间的隔离度，它实际上反映了左、右两个声道相互串扰的程度。如果两个声道之间串扰较大，那么重放声音的立体感将减弱。6.立体声平衡度：立体声平衡度表示立体放音系统中左、右声道增益的差别，如果不平衡度过大，重放的立体声的声像定位将产生偏移。一般高品质音响系统的立体声平
17、衡度应小于1dB4。2.2 汽车音响功能21世纪的汽车将会是一种移动的多媒体。汽车音响的音质处理已朝数码技术发展。高级汽车音响带有DAT数码音响、DSP(数码信号处理器)、MP3技术等，形成了数字化、逻辑化、大功率的HiFi立体声系统。随着因特网、卫星通信和无线技术的日益发达，人类将迎来在汽车内与外界自由交换文字、声音和图像资料的时代，汽车内部的通信服务和娱乐服务也将迅速普及，汽车也已被视为“移动的多媒体屋”。汽车音响除了具有最基本的播放音乐功能外，已经有电子地图和卫星导航装置，甚至可以拨打电话、收发传真和电子邮件以及防盗、辅助安全驾驶等一系列功能5。汽车音响系统是汽车娱乐系统的一个子系统。汽
18、车音响系统的发展将会由最初的汽车收音机逐渐演变成集视听娱乐、通讯导航、辅助驾驶等多功能于一身的综合性多媒体车在电子系统，并成为未来汽车上一个不可缺少的组成部分。但汽车音响系统会由于汽车的一些自身特点，比如噪音、温度、共振、电磁干扰等大大影响音质，而且汽车空间是有限的并且钢板玻璃对声波会有反射等所有这些都使得汽车音响与家用音响有着截然不同的特性，高温、废气、灰尘和震动等因素更是对汽车音响设备的耐久性提出了严峻的挑战6。2.3 汽车音响的安装及发展音响成为衡量现代汽车档次的标准之一，这已是人们公认的事实。因此，汽车音响技术也就成为汽车消费者和爱好者关注的内容。汽车音响技术主要表现在以下四方面。一是
19、安装尺寸和安装技术，二是音响本身的避振技术，三是音质的处理技术，四是抗干扰技术7。汽车上的音响绝大多数安装在仪表板或副仪表板的位置上，而这些仪表板内的空间比较狭窄。汽车音响主机的体积必然要受到限制，因此国际上就产生了一个通用的安装孔标准尺寸，称为DIN德国工业标准)尺寸。标准的DIN尺寸为178毫米5O毫米153毫米(长宽深)。有些比较高级的汽车音响主机带有多碟CD音响等装置，安装孔尺寸为178毫米100毫米153毫米，又称为2倍DIN尺寸，多见日本机。而有个别品牌的汽车，其音响主机属于非标准尺寸，只能指定安装某种型号的汽车音响8。汽车音响的安装除了仪表板安装孔尺寸外，更重要的是整个音响系统的
20、安装，尤其是喇叭和机件的安装技术。因为一辆汽车的音响优劣，不但与音响本身的质量有关系，还与音响的安装技术有直接关系。汽车的振动比较大，音响系统的安装技术要追求高稳定性和高可靠性。因此汽车音响具有以下的特点：汽车磁带放音部分多采用横向放置方式，上下卡紧以保证稳定放音；采用优质的陶瓷涂层的镀膜合金磁头，令音质与耐久性都有保障；CD部分采用多级减振方法，要求线路板上的元件焊接绝对可靠。汽车音响的音质优劣除了主机配置外，喇叭的质量也是非常重要的因素。有人认为，在一般汽车音响中。喇叭至少应占总投资的一半以上。因为制造优质的喇叭需要复杂的技术，其产生的高、低音效果往往是普通喇叭无法达到的。所以，汽车音响的
21、喇叭一般是比较讲究的，尤其是多路分频喇叭更是如此。汽车车厢空间有限，汽车音响喇叭是不可能带大音箱的，这就需要因地制宜地把仪表台、车门、后围隔板等部件与喇叭有机地结合起来，形成一种类似音箱的构造原理，消除声波的相互叠加现象。当然，喇叭的安装位置往往影响着汽车音响的音质效果，同一对喇叭在不同的安装位置就会产生不同的效果，因此中高级汽车音响喇叭的安装位置要经过种种测试后才能确定下来。同时汽车音响处于一个非常复杂的环境之中，它随时受到汽车发动机点火装置及各种用电电器的电磁干扰，尤其是车上所有电器都用一个蓄电池，更会通过电源线及其它线路对音响产生干扰。汽车音响的防干扰技术就分别对电源线的干扰采用扼流圈串
22、在电源与音响之间进行滤波，对空间辐射干扰采用金属外壳密封屏蔽，在音响中专门安装抗干扰的集成电路，用以降低外界的噪声干扰9。第三章 汽车音响技术3.1 显示技术3.1.1 屏幕驱动芯片PT6523介绍本系统选定屏幕的驱动芯片为PT6523,PT6523是一个通用LCD驱动器，可以用于微处理器控制的收音机的频率显示及其他显示应用。此外还可以最多直接驱动156个LCD字符段10。功能特点：支持1/3占空比1/2偏置和1/3占空比1/3偏置的LCD，通过串行数据控制可以驱动多达156个字符段；串行数据可控制节电模式和所有数码管关闭功能；显示数据无需通过解码器转换直接显示；RC振荡电路；LCD驱动偏置电
23、压可以由外部或内部提供；电源电压：4.5V6.0V；64位引脚，支持QFP或LQFP封装图3-1PT6523管脚图管脚说明:表3-1PT6523管脚说明管脚号符号 I/O说明152SG1SG52O字符段输出，显示通过串行数据输入转换的显示数据。53COM1O公共驱动段输出。54COM255COM361OSCI/O振荡器连接端。通过在这个管脚连接外部电阻和电容形成一个振荡器。62CEICE：芯片使能串行数据传输输入端。这些管脚都和微处理器连接。63CLKCLK：同步时钟64DIDI：传输数据57I显示关闭控制输入端。=高电平（VDD）显示开启。=低电平（VSS）显示强迫关闭（S1S52，COM1
24、COM3=低电平）。注：当显示强迫关闭时，可以执行串行数据传输。59VDD1I当偏置电压用外部电压时，使用2/3偏置。使用1/2偏置时连接VDD2。58VDD2I当偏置电压用外部电压时，使用1/3偏置。使用1/2偏置时连接VDD1。56VDD-电源，提供一个4.5V6.0V的电压。60VSS-地，此管脚和系统地连接。3.1.2 功能描述数据传输及时序：1.低电平图3-2PT6523低电平传输数据时序2.高电平图3-3PT6523高电平传输数据时序注意事项：(1)地址：41H(2)D1到D156数据位。(3)DR-1/2偏置或1/3偏置选择控制数据位。DR=0,1/2偏置；DR=1,1/3偏置。
25、(4)SC-数码管开与关控制数据位。SC=0，开；SC=1，关。(5)BU-节电模式控制数据位。BU=0，正常模式；BU=1，节电模式。(6)x-无意义。3.1.3 电路连接功能图图3-3PT6523外部引脚图12NOSE+B电源,+5V34KEY1第一组按键5LCD CLKSPI时钟6LCD ONLCD背光,+5V7LCD RST芯片INT,+5V89GND地101112LCD DATASPI数据13LCD CE使能14立体声15KEY2第二组按键表3-2PT6523外部部分引脚功能3.1.4 PT6523屏的外观及按键功能411401412413M414415416402403404405
26、406407408409410图3-4PT6523屏幕外观图按键名称隶属功能401KEY2暂时保留，初始显示。402KEY2暂时保留，初始显示。403KEY2接收和显示固定频率2 FM92.5M404KEY2接收和显示固定频率2 FM95.8M405KEY2接收和显示固定频率2 FM98.4M406KEY2接收和显示固定频率2 FM99.8M407KEY2接收和显示固定频率2 FM102.1M408KEY2接收和显示固定频率2 FM104.5M409KEY2暂时保留410KEY1显示字符ALPINE.ZS411KEY1显示字符1 WELCOME412KEY1自动扫描FM频段并能锁定频率和显示频
27、率413KEY1接受和显示N值对应的频率414KEY1频率增加415KEY1频率减少416KEY1暂时保留，初始显示。表3-3PT6523屏幕按键功能（自己编程定义的）3.2 接收技术3.2.1 接收Tuner MX-A196的特征1.FM(1)可调频带：87.5MHz108.0MHz（日本带宽：70.6MHz90.0MHz）(2)双重转换超外差收音机系统：第一IF为10.7MHz；第二IF为550KHz。(3)天线阻抗匹配：75欧姆。(4)内部IF BPF：9阶由I2C通信可控制的带宽（60KHz130KHz和OFF）。(5)特征控制：RF/IF转换，IF捕捉，AGC sens，ATC,分离
28、,ASC,消除,S-测试,SD sens等等由I2C通信调整和设置。(6)其它：1毗邻信道由FM S-测试的AC计数器检测。2带宽消除控制，噪声消除。2.AM(1)可调带宽：153KHz1710KHz。(2)双重转换超外差收音机系统：第一IF为10.8MHz；第二IF为450KHz。(3)特征控制：RF/IF转换，AGC sens，ATC,SD sens等等由I2C通信调整和设置。(4)其它：噪声消除。3.PLL(1)可编程OSC除法器：划分频率对应的数值从272到131071。(2)基准频率：1KHz,3KHz,5KHz,9KHz,10KHz,12.5KHz,25KHz,50KHz。(3)A
29、M OSC除法器：FM OSC被分频为AM混合输入；1/4，1/6，1/8，1/10，1/12。(4)时钟频率：11.25MHz。(5)相位比较器：使用检测器。(6)充电泵浦 高速锁存电流切换机能：30A,60A,90A,120A,0.3mA,0.6mA,0.9mA,1.2mA。(7)IF计数器：判断结果由I2C读模式输出。窗口宽度：FM:40KHz,80KHz,120KHz,160KHz；AM:1.25KHz,2.5KHz,3.75KHz,5KHz。门时间：3.2ms，6.4ms，25.6ms，51.2ms。等待时间：0.85ms，2.45 ms，4.05ms。4.E2PROM采用ROHM制
30、造的BR24L01AFJ-WE2。有128寄存器8位连续体系结构。所有MX-A196的设置值被记住在内部E2PROM。而且，可以将设计者指定的各种各样的设置值写入E2PROM。3.2.2 线路评测线路标准可以根据设计者要求随意更变。图3-5MX-A196外部线路接入图3-6天线设置 标准载入MX-A196外部端口介绍：表3-4MX-A196外部端口介绍序号引脚名称详细说明阻抗匹配1AM ANTAM ANT输入2FM ANTFM ANT输入753GNDF/E 地4VCC电源：8.0V0.5V5VCCPLL电源：10V0.5V6AM IF OUT外部AM噪声控制的IF输出7FM.AM SMETER
31、FM/AM信号测试输出(IC SJ5005)2008AM AGC OUTAM引脚二极管控制9GND地（F/E,IF,MPX）10FM.AM DETOUTFM/AM检测输出（IC SJ5005）400(FM),200(AM)11IF SELECTORFM：DET输出（550KHz）AM：IF输出（450KHz）依靠I2C选择（IC SJ5005）1K12MRC多路径恢复控制DC13ST-LAMP立体声指示输出（IC SJ5005）开集电极输出14R-OUTMPX右声道输出（IC SJ5005）3.3K,0.022F (75S)；3.3K,0.015F (50S)15L-OUTMPX左声道输出（I
32、C SJ5005）3.3K,0.022F (75S)；3.3K,0.015F (50S)16GNDPLL 地1K17DO数据输出（上拉电阻10K）SD模式开时，SD输出；SD模式关时，相邻DET信道输出。18SDAI2C串行数据端口19SCLI2C时钟输入3.2.3 I2C总线控制所有MX-A196的设置值被记在内部E2PROM，根据这些记忆值映射到内部数据。各个设置由传输到MX-A196内部ICs的数据所确立。1.读E2PROM的所有数据。2.通过I2C自动增加模式传输数据到SJ5005和SJ5006。3.MX-A196进入FM 87.5MHz接收模式。I2C数据传输是为了PLL N值的改变
33、，N值数据传输为17位（N0-N16，3字节），但是每次只能发送一个字节。因此，当操作为扫描操作和AF检测时，用自动增加模式使PLL操作时间最短11。扫描控制的流程图为：开始SD模式开频率设置（N值）等待频率增减VSD检验VSD=低 N Y数据传输读数据D0=1 N YSD模式关图3-7MX-A196扫描频率流程图例：假设接收FM 100MHzVosc=100MHz+10.7MHz=110.7MHzREF=50KHzN=110.7MHz/50KHz=2214PLL-N除法器的数据变为：000001000101001103.3 通信技术本系统的通信技术有两个，一是凌阳单片机与PT6523之间SP
34、I同步串行通信，以点亮显示屏，根据系统要求显示内容；另一个是凌阳单片机与Tuner MX-A196之间I2C同步串行通信，以接收信号，根据系统要求调节信号。3.3.1 SPI同步串行通信串行外设接口（Serial Peripheral Interface，SPI）模块是实际上是一种串行总线标准，各个设备在同一个时钟下工作，以同步方式实现通讯。SPI口只需要3根引脚线（发送、接收和时钟）就可以实现芯片之间的连接。由于SPI是以同步方式工作，它的传输速度很快，高达几十Mbps。采用SPI总线方式交换数据一般采用主从式。主机的发送与从机的接收相连，主机的接收与从机的发送相连，主机产生的时钟信号要输出
35、至从机的时钟引脚上12。SPI信号的传输图3-8SPI信号的传输示意图传输速率由SCK决定，SI为数据输入、SO为数据输出。系统包含一个主片和多个从片，主片通过片选信号CS控制对哪个从片进行通信。3.3.2 I2C同步串行通信I2C总线的概念I2C总线是一个多主机的总线这就是说可以连接多于一个能控制总线的器件到总线。I2C总线支持任何IC生产过程（NMOS CMOS双极性）两线串行数据SDA和串行时钟SCL线在连接到总线的器件间传递信息。每个器件都有一个唯一的地址识别（无论是微控制器、LCD驱动器、存储器或键盘接口），而且都可以作为一个发送器或接收器（由器件的功能决定）。I2C总线的一些特征：
36、只要求两条总线线路一条串行数据线SDA，一条串行时钟线SCL；每个连接到总线的器件都可以通过唯一的地址和一直存在的简单的主机从机关系软件设定地址主机可以作为主机发送器或主机接收器；它是一个真正的多主机总线如果两个或更多主机同时初始化数据传输可以通过冲突检测和仲裁防止数据被破坏；串行的8位双向数据传输位速率在标准模式下可达100kbit/s，快速模式下可达400kbit/s，高速模式下可达3.4Mbit/s；片上的滤波器可以滤去总线数据线上的毛刺波保证数据完整；连接到相同总线的IC数量只受到总线的最大电容400pF限制。I2C通信系统，系统中每个点都可作为主器件进行通信。SDA数据线和SCL时钟
37、线必须采用双向传输电路。图3-9 I2C传输硬件连接示意图I2C通信系统中，为保证数据可靠传送，在任一确定时刻，只能由主器件来控制总线，启动和结束通信，并由它产生通信所需的时钟脉冲。时序的开始与停止主器件产生启动信号，SCL高时，SDA从高到低表示起始状态。此后即可在SCL信号同步下传输指令、地址或数据。通信结束后由主器件发出结束信号，即在SCL高电平时，将SDA信号从低变高。SCL高电平期间，SDA信号的变化决定了通信的启动和结束。而数据传输时，必须保证SDA线上的数据在SCL“高”时是稳定的，只有当SCL“低”时，数据线上数据才可以改变。图3-10I2C信号的传输时序的开始与停止I2C的通
38、信规程数据位方向位开始位地址位结束位ACK位图3-11 I2C通信规程：开始+地址+传输方向+应答+数据+应答+结束I2C的数据传输启动I2C总线后，传送的字节数无限制，只要求每传送一个字节后，对方回应一个应答位。应答所需的时钟脉冲由主器件产生；从器件处于接收状态，收到应答时钟脉冲后，在应答期间将SDA转为发送状态，并将SDA置为低电平；从器件处于发送状态，收到应答时钟脉冲后，在应答期间释放SDA，由主器件发回应答信号13。图3-12I2C的数据传输3.4 微控制器SPCE061A技术介绍3.4.1 SPCE061概述SPCE061是凌阳科技推出的一款16位结构的位控制器。为适应单片机的高度集
39、成化的发展趋势，凌阳科技推出了高性能的16位单片机， CPU内核采用凌阳最新推出的nSP（Microcontroller and Signal Processor）16位微处理器芯片（简称nSP）14。3.4.2 SPCE061A性能简介16位的高性能nSP内核单片机CPU时钟范围：0.32MHz49MHz片内32k字的Flash程序存储器、2k字的SRAM数据存储器2个16位I/O端口14个中断源1通道专用音频AD转换通道7通道AD转换通道内置MIC放大电路和自动增益(AGC)放大电路2路电流输出型的DA转换通道2个16位通用定时器/计数器低电压复位、低电压监测具有保密功能具有WatchDo
40、g功能图3-13SPCE061A片内结构3.4.3 SPCE061A管脚图图3-14SPCE061A管脚图管脚功能说明：SPCE061A有PLCC84和QFP80两种封装。封装形式为PLCC84的共有84个引脚，其中包括空脚15个，其余管脚功能说明如表所示。QFP80封装的在引脚方面只是比PLCC84封装的少了4个空脚。表3-5SPCE061A管脚功能说明IOA0IOA15(4148, 53,5460脚)I/O口A，共16个IOB0IOB15(51,8176,6864脚)I/O口B，共16个OSCI（13脚）振荡器输入。在石英晶振模式下，是石英元件的一个输入脚。OSCO（12脚）振荡器输出。在
41、石英晶振模式下，是石英元件的一个输出脚。RES_B(6脚)复位输入。若这个脚输入低电平，会使得控制器被重置复位。ICE_EN（16脚）ICE使能端,接在线调试器PROBE的使能脚ICE_EN。ICE_SCK（17脚）ICE时钟脚，接在线调试器PROBE的时钟脚ICE_SCK。ICE_SDA（18脚）ICE数据脚，接在线调试器PROBE的数据脚ICE_SDA。PVIN（20脚）程序保密设定脚。PFUSE（29脚）程序保密设定脚。DAC1（21脚）音频输出通道1。DAC2（22脚）音频输出通道2。VREF2（23脚）2V参考电压输出脚。AGC（25脚）语音输入自动增益控制引脚。OPI（26脚）Mi
42、crophone的第二运放输入脚。MICOUT（27脚）Microphone的第一运放输出脚。MICN（28脚）Microphone的负向输入脚。MICP（33脚）Microphone正向输入脚。VRT（35脚）A/D转换外部参考电压输入脚。它决定A/D转换输入电压上限值。例如该点输入一个2.5V的参考电压，则A/D转换电压输入范围为02.5V。（外部A/D最高参考电压3.3V）。VCM(34脚)ADC参考电压输出脚。VMIC(37脚)Microphone电源。SLEEP（63脚）睡眠状态指示脚。当CPU进入睡眠状态时，该脚输出高电平。VCP(8脚)锁相环压控振荡器的阻容输入。XROMT,PV
43、PP,XTEST(61、69、14脚)出厂测试用管脚，悬空即可。VDDH（51、52、75脚）I/O电平参考。该点输入一个5V的参考电压，则I/O输入输出高电平为5V。VDD（7脚）PLL锁相环电源。VSS（9脚）锁相环地。VSS（19、24脚）模拟地。VSS（38、49、50、62脚）数字地。VDD（15脚、36脚）数字电源。3.4.4 SPCE061A的指令系统SPCE061A指令系统的指令格式紧凑，以字为单位，指令执行速度快，并提供了对高级语言的支持和对数字信号处理DSP（Digital Signal Processing）运算的支持，功能更强大。这可以大大缩短产品的开发时间。此外，SPCE061A的指令比一般单片机指令系统更接近C语言15。SPCE061A单片机的指令按其功能划分，可分为：1.数据传送指令，包括立即数的到寄存器、寄存器到寄存器、寄存器到存储器、存储器到寄存器的数据传送操作；2.算术运算，包括加、减、乘、除、n项内积运算指令、比较运算指令等操作；3.逻辑
