在消防安全報(bào)警系統(tǒng)中，煙霧傳感器設(shè)計(jì)的主要要求為：低功耗，低成本，高可靠性。飛思卡爾半導(dǎo)體推出的MC9S08QG4的具有高集成度、高性能，低功耗，高性價(jià)比和優(yōu)異的可靠性，非常適合用于煙霧傳感器的設(shè)計(jì)。

    圖1表示了煙霧傳感器的一般結(jié)構(gòu)。環(huán)路中的每一只煙霧傳感器都具有唯一的地址編碼。

　　MC9S08QG4特性及片上資源

　　·20MHz HCS08 CPU，支持高效C語言編程。

　　·4 KB FLASH ，256 字節(jié)RAM。

　　·內(nèi)部時(shí)鐘源可以以0.2%的分辨率調(diào)整。

　　·12個(gè)功能豐富的雙向通用I/O，1個(gè)輸入和1個(gè)輸出端口。

　　·8通道10位ADC具有轉(zhuǎn)換結(jié)果自動比較功能，可在CPU休眠時(shí)獨(dú)立工作。

　　·帶有內(nèi)部參考電壓的軌到軌模擬比較器。

　　·1個(gè)8位定時(shí)器，一個(gè)16位兩通道定時(shí)器。

　　·通用異步串行通訊接口，SPI和I2C。

　　·1.8 ～3.6 V工作，4種低功耗模式，工作頻率可在應(yīng)用中切換。

　　·看門狗、低電壓檢測、非法操作碼和非法操作數(shù)檢測功能提高可靠性。

　　MC9S08QG4用于煙霧傳感器設(shè)計(jì)時(shí)需要注意幾個(gè)問題：

　　時(shí)鐘選擇以及低功耗設(shè)計(jì)

    MC9S08QG4具有4種低功耗模式，且其內(nèi)部時(shí)鐘源可以方便地切換不同的系統(tǒng)工作頻率。在煙霧傳感器的設(shè)計(jì)實(shí)踐中，一般有兩種設(shè)計(jì)模型：不使用休眠模式和使用休眠模式。

　　不使用休眠模式

    不使用休眠模式時(shí)，MC9S08QG4常見的工作頻率為250kHz到16kHz之間，此時(shí)，可以選用1MHz、455kHz或32kHz的晶體或陶瓷諧振器，與引腳組成振蕩電路，并且關(guān)閉微控制器內(nèi)部的鎖頻環(huán)倍頻電路，MC9S08QG4一直保持工作而不進(jìn)入休眠狀態(tài)。在3V供電，外接455kHz諧振器，內(nèi)部2分頻工作時(shí)，其工作電流約為200mA。工作在此模式下的一個(gè)設(shè)計(jì)實(shí)例其總工作電流小于400mA。

　　使用休眠模式

    使用休眠模式時(shí)，MC9S08QG4的工作狀態(tài)根據(jù)不同的處理需要被實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)。大部分時(shí)間它處于STOP3模式，工作電流為750 nA。實(shí)時(shí)中斷定時(shí)器產(chǎn)生一個(gè)周期性的中斷喚醒微控制器，然后打開ADC，啟動轉(zhuǎn)換后繼續(xù)進(jìn)入STOP3，由ADC轉(zhuǎn)換完成或者自動比較功能喚醒。和總線接口的引腳也可以通過其鍵盤中斷功能喚醒微控制器進(jìn)行通訊。工作在此模式下的一個(gè)設(shè)計(jì)實(shí)例其總平均工作電流略高于300mA。

　　使用FLASH存儲器模擬EEPROM

    MC9S08QG4的內(nèi)部FLASH存儲器具有10萬次擦寫周期，在整個(gè)工作電壓范圍內(nèi)都可以編程和寫入。在應(yīng)用FLASH模擬EEPROM時(shí)，需要考慮的問題有：

　　FLASH擦寫代碼的執(zhí)行
    FLASH在進(jìn)行擦寫時(shí)，F(xiàn)LASH陣列被加上編程電壓，此時(shí)從FLASH中取指是不安全的，因此需要把擦寫FLASH的代碼復(fù)制到RAM中執(zhí)行。

　　FLASH擦寫時(shí)序的參考時(shí)鐘

    MC9S08QG4內(nèi)部建立了FLASH擦寫的硬件時(shí)序，由它控制編程電壓的發(fā)生和延時(shí)。為了使內(nèi)部時(shí)序正常工作，要提供正確的參考時(shí)鐘fFCLK（150kHz～200kHz之間，超出這個(gè)范圍可能造成FLASH擦寫不完全或者影響FLASH單元的壽命）。

　　FLASH擦寫周期

    FLASH只能按頁（對于MC9S08QG4，一個(gè)頁面的大小為512字節(jié)）擦除，按字節(jié)編程（MC9S08QG4還支持突發(fā)編程）。一個(gè)完整的擦寫周期的定義為：FLASH擦除操作之間的所有操作，包含一次按頁擦除和多次按字節(jié)編程。因此可以使用一些數(shù)學(xué)的方法來交替使用一個(gè)頁面內(nèi)的512字節(jié)存儲空間，從而減少FLASH的擦寫次數(shù)，延長壽命。

　　FLASH寫保護(hù)和中斷向量表重新定位

    當(dāng)用戶程序中包含對FLASH操作的代碼時(shí)，就會存在FLASH被無意改寫的潛在危險(xiǎn)，所以需要打開FLASH的寫保護(hù)功能。MC9S08QG4的FLASH寫保護(hù)機(jī)制被使能后，如果中斷向量表也被重新定位，則用戶程序一定要重新映射中斷服務(wù)程序的入口地址，否則任何中斷的發(fā)生將導(dǎo)致程序崩潰。

　　ADC數(shù)據(jù)采集和轉(zhuǎn)換

    ADC工作的基礎(chǔ)時(shí)鐘fADCK可以是總線頻率或其分頻結(jié)果，或者獨(dú)立的異步本地時(shí)鐘。當(dāng)ADC工作于低功耗模式時(shí)，fADCK應(yīng)該在400kHz到4MHz之間。假如MC9S08QG4工作于227.5kHz總線頻率，則必須使用ADC的異步本地時(shí)鐘提供其工作基礎(chǔ)時(shí)鐘以保證其精度。

    ADC模塊提供的自動比較功能可以方便應(yīng)用設(shè)計(jì)，比如可以設(shè)置一個(gè)閾值，只有當(dāng)轉(zhuǎn)換結(jié)果大于或者等于該閾值時(shí)，才通過中斷去處理轉(zhuǎn)換結(jié)果，否則拋棄轉(zhuǎn)換結(jié)果以節(jié)省CPU時(shí)間和工作電流。

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