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资源说明：摘要：介绍一种以MCS51为核，加上FSK、DTMF、数字调制/解调等外国电路组成的控制系统。在类似控制系统中，如何满足系统要求且与MCS51微处理器兼容和如何减少系统面积是设计中的两大关键问题。通过分析MCS51的指令和时序关系，设计出具有自主知识产权的与MCS51兼容的微处理器，完成它与外国电路集成和自测试电路的插入。该系统在FPGA和门阵列上分别进行了布局布线和后仿真，并通过了FPGA的原型样机测试。 关键词：SFR 特殊功能寄存器 FSK 频移键控 DTMF 双音多频引言随着电信市场的日益开放、竞争、运营商面蜊更大的压力，须提高投资回收效率，提高固定电话的ARPU值。中国移动推出
单片集成系统是一种高度整合的电子控制系统，通常用于电信、自动化和嵌入式应用中。在本文中，讨论的是一个基于MCS51内核构建的单片集成系统，该系统集成了FSK（频移键控）、DTMF（双音多频）以及数字调制/解调等功能，以满足特定的控制系统需求。
MCS51，又称为8051，是一款经典的8位微控制器，由Intel公司开发。它具有5个中断源，其中2个为外部中断，允许处理器响应外部事件。设计的关键挑战在于保持与MCS51的兼容性同时优化系统面积。为解决这些问题，设计者通过分析MCS51的指令集和时序特性，创建了一个具有自主知识产权的微处理器，该处理器可以无缝地与原有的MCS51软件生态系统配合工作。
1. **SFR扩展**：
为了与MCS51兼容，FSK和DTMF的控制寄存器和状态寄存器被纳入MCS51的特殊功能寄存器（SFR）地址空间。这使得系统能够使用相同的指令集来管理和监控FSK和DTMF，降低了软件开发的复杂性。
2. **存储器扩展**：
由于固网短信系统需要大量的存储空间来存放字库，原有的64KB存储空间不足以满足需求。通过引入内存管理单元（MMU），将CPU的寻址能力扩展到了2MB。这一扩展通过页表查询机制实现，允许CPU高效地访问大容量的外部存储器。
3. **外部中断扩展**：
为了增强系统的异常处理能力，保留了MCS51的两个原始外部中断源，并新增了7个外部中断和相关寄存器，用于中断锁存、屏蔽和优先级控制。中断处理机制是，在每个机器周期内，CPU会检查所有中断源，如果检测到未处理的中断请求，就会执行相应的中断服务子程序。
此外，文中还提到了DTMF数据处理。DTMF解码是系统的重要组成部分，它涉及数据截取和解码两个步骤。数据截取根据抽样速率、DTMF信号的占空比和持续时间来确定截取点，以确保有效数据的精确提取。解码过程则将接收到的DTMF信号转换为对应的数字或字母信息，为固网短信服务提供基础。
在设计过程中，系统经过了FPGA（现场可编程门阵列）和门阵列的布局布线以及后仿真验证，最终通过了FPGA原型样机的测试，证明了设计的可行性和可靠性。
总结来说，这个以MCS51内核为基础的单片集成系统通过创新设计克服了兼容性和面积优化的问题，提供了扩展的内存和中断处理能力，以及高效的数据处理功能，为固网短信系统和其他类似应用提供了坚实的技术基础。这种设计方法对于开发面向未来的、高效能的嵌入式系统具有重要的参考价值。
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