MC9S08LL16 在水表气表中的设计应用

IC卡气表的原理框图

下图为预付费IC 卡气表的原理框图：




电源电路

气表和水表采用电池供电，气表一般采用碱性电池或锂电池。 如果采用碱性电池，一般使用四节。 因此电池电压需经LDO降压到3V供给MCU。 由于IC卡工作电压有5V或3V的，如果采用工作电压为5V的IC卡， 电池电压需经另一LDO降压到5V供给IC卡。

在水表普遍采用锂电池供电, 锂电池电压可以不需需经LDO降压直接供给MCU,因为LL16工作电压范围为1.8V-3.6V.


晶振电路

LL16内部有琐频环电路(FLL)可以把MCU运行的总线频率倍频上去， 最高可以倍频到20Mhz。 同时LL16内部有RC振荡器， 校准后的精度可以达到±2%（±2%为全温度范围的最大误差。常温下该精度为±0.2%）。 由于在大部分设计中使用软时钟而省去外部的专用RTC芯片以节省时间成本, 所以选择外接32.768k的晶振，以保证时钟的精度。时钟模块的初始化程序如下：

void ICS_init(void)

{
ICSC1 = 0x00;
ICSC2 = 0x47;
ICSSC_DRST_DRS=0;
while((ICSSC & 0xC0) != 0x00) { }
}


EEPROM接口电路

由于在气表水表应用中，需要不断地保存信息，例如：时间，当前用气/水量，剩余用气/水量等。因此需要EEPROM来保存这些数据。LL16的FLASH可以自我擦写,可以用来模拟EEPROM. 需要注意的是LL16 FLASH的擦写次数有限，常温下为10万次. 如果需要更多的擦写次数, 需要外接EEPROM。下面以外接24LC64为例介绍它的接口应用， 硬件接口电路如下：



为了降低功耗， 24LC64的电源通过I/O口 PTB6控制。当需要读写24LC64时，PTB6输出高电平， 给24LC64供电，否则输出低电平， 关闭24LC64的电源。

IC卡接口电路

在气表应用中，根据存储介质的不同有CPU卡，IC卡，RF卡等。由于IC卡具有保密性强， 数据容量大，使用方便， 成本低等特点， 因此在预付费卡表普遍应用。 目前普遍采用的是SLE442。 这里以SLE4442为例，介绍IC卡如何与LL16进行接口及操作。SLE4442内置256字， 具有写保护和安全代码可编程等特点。 由于LL16工作在3V, 如果采用5V工作的SLE4442，需要电平转换。下图为LL16 与5V工作的SLE4442的接口电路图, 如果采用3V工作的SLE442卡, 则可省去电平转换电路。




PTA1，A2与数据线DATA相连， PTA0与时钟线CLK相连，PTC7与复位脚RST相连。 PTA3控制SLE4442的电源。 对SLE4442的操作主要包括读写SLE4442的主存储器， 保护区存储器和安全区存储器。 对SLE4442写操作之前，必须先进行安全认证。 如果连续三次认证失败， 则IC卡被作废， 再也无法使用。PTA5，A4用于插卡检测， 检测IC卡是否插入卡座。 可以采用定时查询的方式或中断方式。