W77E58 是中國臺灣的華邦電子公司（WinBond）推出的高速、高集成、增強型MCS-51系列高性能的單片機。使用W77E58時，系統(tǒng)速度要比傳統(tǒng)51系列單片機快2.5倍左右。工作頻率為40MHz的W77E58相當于100MHz左右的8051；加上其內置32KB可重復編程的Flash EPROM，1KB用MOV指令訪問的內部SRAM（節(jié)省了16條數據/地址I/O口線），以及2個增強型全雙工串行口和較低的價格，是一款高性能、功能豐富、高集成度的8位微控制器。它非常適合要求高速、雙串口、外圍簡潔、低成本系統(tǒng)應用的高性能單片機。

1 RTU遙信單元簡介

電網調度自動化中遠動測控系統(tǒng)通過安裝于各個廠站內的RTU（遠動終端設備）采集各機組各變壓器等電力設備輸出功率、各線路潮流和各母線電壓等實時數據以及各斷路器、刀閘開關等實時狀態(tài)，再通過遠動通信通道傳送給遠方監(jiān)控調度室；同時RTU響應遠方監(jiān)控調試室下達的各項命令，完成各種設備控制操作，實現四遙（遙測、遙信、遙控、遙調）等功能，達到無人值守和電網調度自動化等目的。

遙信單元為RTU設備中重要的組成部分，負責完成電力設備、機組各控制開關、位置/行程開關等的實時狀態(tài)的收集、產生相應SOE（事件順序記錄）報告以及對計量電能表輸出的電能脈沖進行累積計數等功能，實現“四遙”中的“遙信”功能。

RTU系統(tǒng)對每一遙信單元的要求：

監(jiān)測遙信通道數量64個

SOE（事件順序記錄）分辨率≤2.0ms

不同遙信單元間時鐘相差≤1.0ms

通信端口（EIA RS485）2個

通信速率19.2kbps

綜合考慮系統(tǒng)要求、速度、結構及成本等因素，我們選用了W77E58為遙信單元的主嵌入控制芯片。

2 W77E58在遙信單元中的應用

由以上要求可以看出，RTU遙信單元中單片機設計的難點在于系統(tǒng)要求遙信通道事件的高時鐘分辨率和所需管理通道數量大，且工作量較多。

每一個通道都要進行狀態(tài)變位判定（是由開到關還是由關到開），根據本通道消抖時間定值作消抖處理。消抖完畢后，再根據本通道性質定值判定是否產生 SOE報告或作脈沖計數工作。產生SOE報告的需狀態(tài)變位發(fā)生時間、通道號、變位過程等信息寫入SOE緩存區(qū)，以備RTU通過RS485通信提?。粸槊}沖計數的通道作脈沖計數處理，并根據命令作脈沖計數凍結保存處理等。

所以，軟硬件設計的重點是如何盡量提高系統(tǒng)處理速度和效率，減少不必要等待、空操作和無關事件的打擾處理。

因W77E58有32KB EPROM、256+1KB的RAM，程序空間等不是大問題，所以RAM資源分配、程序設計等一切以時間優(yōu)先為主考慮。

遙信單元硬件結構如圖1所示。

64 路監(jiān)測通道開關狀態(tài)信號經過2級光電隔離后通過8片SN74245切換到W77E58 P0口作為狀態(tài)信號輸入；同時64路隔離后的狀態(tài)信號通過8片SN74373鎖存保留后以原始狀態(tài)身份與實時狀態(tài)信號分別輸入到8片SN74519八位數字比較器的A、B端，8片SN74519的輸出（有4路經1片SN7408兩輸入端門相與后）成為W77E58外部中斷INT0～INT5的輸入信號。這樣便由硬件電路完成了64路狀態(tài)信號變位的檢測工作，并由中斷響應，可大大提高了系統(tǒng)對變位的響應速度，同時使軟件判別工作量大為減少，運行時間得以滿足系統(tǒng)要求。

因W77E58的外部中斷INT2～INT5只有邊沿觸發(fā)方式，為簡化程序設計，外部中斷INT0～INT5全部設置成沿觸發(fā)方式，并且由軟件來清除外部中斷標志位。

W77E58的P2口作輸出用，控制8片SN74245的G端（19腳），完成8個8路開關狀態(tài)信號通道選擇工作。

串行口0、1經光電隔離后通過MAX487E芯片與RTU系統(tǒng)進行雙RS485網通道。在任一網絡發(fā)生通信故障時，將其工作由另一通信網絡來兼任，完成監(jiān)測狀態(tài)、電能脈沖累積計數、SOE的數據上傳和定值以及GPS時鐘校對等數據下傳。

2個串行通信速率都為19.2kbps。制定通信協議時很好地考慮了W77E58硬件的多機通信自動地址識別功能。

協議第1字節(jié)是接收單元地址幀，為9位數據格式，最后1位（數據/地址識別位）為1。通信初始化時，將串行口設置成通信方式3，且SM2位置1， SADDR=單元地址號，SADEN=0XFFH。這樣，遙信單元只有在接收到與本單元地址號相同的地址幀時，才產生中斷。中斷程序再將通信設置成通信方式1，中斷接收隨后的8位格式數據。本次通信完成后，再將通信設置成通信方式3。

經過以上處理，遙信單元不再被眾多無關通信打擾，大大減少了系統(tǒng)的時間開銷。

擴展1片24C32 EEPROM芯片，用于遙信單元定值和掉電狀態(tài)數據以及單元地址號等需要保存的數據的存放。

因RTU系統(tǒng)對各遙信單元時鐘的準確性要求嚴格，單元機晶振選用穩(wěn)定性較高的4腳方形MHz晶體振蕩器，并每隔1分鐘進行1次GPS廣播對時，以統(tǒng)一RTU系統(tǒng)中各遙信單元的軟件時鐘。

經過以上幾個方面的處理，系統(tǒng)設計達到了產品整體性能要求，很好地滿足了成本控制的需要，批量應用效果良好。

3 W77E58使用注意事項

①在使用MOVX指令訪問W77E58內含的1KB SRAM前，須用MOV PMR，#01H指令給PMR寄存器賦值01H，以選擇使用內部1KB SRAM區(qū)。

②串行口1只能使用定時器1作為其波特率發(fā)生器；而串行口0既可以使用定時器0，也可以使用定時器1。若使用時2串口通信波特率相同，則可以同時使用定時器1，從而減少占用1個定時器0。

③W77E58的外部中斷INT2～INT5只有邊沿觸發(fā)方式，但可分別設置成硬件或軟件清除外部中斷標志位。

④使用時，數據指針DPTR到底是DPTR0還是DPTR1由DPS.0位來決定。

當DPS.0=0時，選擇DPTR0；

當DPS.0=1時，選擇DPTR1。

DPS.0位不能用位指令來操作。如：SETB DPS.0指令不能達到將DPS.0位置1選擇DPTR1的目的，而必須使用MOV DPS，#01H指令。

雙數據指針在對內含的1KB SRAM中（對片外擴展的RAM也是一樣）進行數據塊的移動時顯得非常靈活方便。請看下面1段程序使可知較雙數據指針的優(yōu)越性。

MOV PMR，#01H ；使用內部1KB
MOV R2，#CNT ；移動塊的長度
MOV DPS，#00H ；選擇DPTR0
MOV DPTR，#DHDL ；移入地址
MOV DPS，#01H ；選擇DPTR1
MOV DPTR，#SHSL ；移出地址
LOOP；
MOVX A，@DPTR ；移出地址數據到A
INC DPTR ；DPTR1+1
MOV DPS 。#00H ；選擇DPTR0
MOVX @DPTR，A ；A數據到移入地址
INC DPTR ；DPTR0+1
MOV DPS 。#01H ；選擇DPTR1
DJNZ R2，LOOP ；R2-1≠0，繼續(xù)

⑤W77E58在工作時易產生較大開關噪聲，影響系統(tǒng)工作電源。建立使用時在VDD腳就近并聯1個0.1μF瓷介電容和1個47μF鉭電容后再串聯1個JSZ-S62多孔EMI吸收磁珠到系統(tǒng)工作電源，以使系統(tǒng)具有更好地電磁兼容性。