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圣｛蜃｛ 研发与应用、 ’ ｅｓｅａｆｏ￣ａｎｄ ａｐｏｌｔｃａ ｒｔｏｏ 与８０５１兼容的新型高速 高性能Ｃ８０５１Ｆｘｘｘ系列单片机（上） Ｏｎ Ｃ８０５１ ＦＸＸＸ Ｂｅｉｎｇ Ｃｏｍｐａｔｉｂｌｅ ｗｉｔｈ ８０５１ Ｓｅｒｉｅｓ Ｓｉｎｇｌｅ Ｃｈｉｐ Ｍｉｃｒｏｃｏｍｐｕｔｅｒ（Ｉ） 林瘫 李刚 （天津大学精密忸器与光电子工程学院，天津３０００７２ ＬＩＮ Ｓｉｎｇ，Ｌ，驷ｒ （Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆＰ￣ｃｌｓｉｏｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ日ｎｄ Ｅａｇｉｎ￣ｄｎ９ Ｔ；ａｑ｝ｎ Ｕｎｌｖｅｒｓｌｔ￣，３０００７２） 摘 要：Ｃ８０５１Ｆｘｘｘ是美国 ｎａＬ套司新近稚士的与８０５１兼容的高速高性能韭与札 它比 具有高精度的 内ＡＤＣ和ＤＡｃ、可在巍在系统下载 标准的８０５１单片机速度快２０倍 上调试和固化程序。拳文介绍了Ｃ８０５１Ｆｘｘｘ系列单片札中的ｃ８ｏ５１ＦＯｘｘ子系列单片机的王要工作 原理 乖 Ｉ和特点＝可 相信，以其优良的性能．ＣＳＯＧＩＦ…８拄单片机的应用领域＝ 系列单片机一定会大规模地拓展 关键词：１邑舍信号：可蝙程增益被土嚣 电压比较嚣，ＦＬ￣ＳＨ存储器 摘捉／比较模块，可蝙 程计数嚣，定时器阵州Ｐｃ＾，３ＴｋＧ １．引言 美国ｃｙｇｎａ］公司新近推出ｒ高性能 Ｃ８０５１Ｆｘｘ￣．具有一系列突出的优点： 务系统的实现提供了扎实的基础 ｃ ＴＰ ５１与¨ｃｓ ５１指争集完全兼容 可 ｇ）可靠的安全机制：有７种复位 以使用标准８０３ｘ／８０５￣的汇编器和编ｃ毕 源，使系统的运行可靠性大大提商采 器进行软件”发。ｃ ５１内棱具有标 ａ Ｊ建度快：高达２５ＸＩＰＳ的速度， 用一种与传统方式完全不同的加密方 准８０５２的所 外设部件．包括４个】６ 比标准８０５ １快十倍 上：也丝毫不逊 式，利用ＪＴＡＧ ＶＩ编程来加密芯片于Ｐ ｒＣ、４｝Ｒ单片机 ｂ Ｊ强大的模拟信号处理功能：有 队绝埘保护用户的知识产权。 可 位的计数器／定时器、 一个全双 【 ＵＡＲＴ、２５６字节内部ＲＡＸ空１１玎、１ ２８ ｈ）存储器：可 有多达６４Ｋ字节 节特殊功能寄存器ＳＦＲ地址空倒及。 多达３２路】２位，ＡＤＣ（速度为ｌＯＯＫＨｚ Ｊ、 的ＦＬａｓｈ存储器，其中的部分可以作为 节宽的Ｔ／ｏ端ｒＩ 或高达Ｓ００ＫＨｚ的８位ＡＤＣ 两路ｌ２位 数据存储器用 同时．片内可有多达４Ｋ ４１＂ｉ储器。 精度的ＤＡＣ、婀路模拟比较器、高精度 字节的ＲＡ１基准电源、程控放大器和温度传感器 ｃｊ先进的．ＪＴＡｑ调试功 ｃ ＴＦＬ５】采用流水线结构， ｊ标准 的８０５ｌ结构相比，指令执行速度有很 －个标准的８０５】中．除 由此可见，Ｃ８０５１ Ｆｘｘｘ系列单片机 大的提高。在支持在 具有 假高性能。奉文介绍Ｃ８０．５ ×ｘｘ系 ？４ＥＬ和ＤＩｖ 外所确指令都需要】２或２４ 系统、伞速 非插人调试和编程，不占 列单片机中的Ｃ８０５１ＦＯｘｘ了系列单片 个系统时钟周期 最人系统时钟频率 用任何片内资源。 机。表１列出了Ｃ８０８１ＦＯｘｘ系列单片机 为１ ２ ２４ ７４Ｈｚ。 对Ｊ ｃ【Ｐ ５ｌ内核，７０％ 的指争的执行时闸为】或２个系统时钟 ｄ ｌ强大的控制功能：可有多达ｅ４ 的主要性能。 位１／０ Ｌ】线 所有的口线可以编程为弱 每个Ｍｃｕ都可在工业温度范围～４ｊ 周期，只有４条指令的执行ｏ，ｌｌ司大Ｊ 上拉或推挽输ｆⅡ 更为独特的是具有 到＋８５内川２ ７Ｖ ３． 的电压工作 端 个系统时钟周期 数字开荧阵列（Ｊ］ｉｇｉｔａ １ Ｃｒｏｓｓｂａｒ Ｊ 口Ｉ／ＯＩＲＳＴ和ＪｎＧ引脚都容许５Ｖ的输 ｃ ｊ】共有】０９条指令。衷２列出 可【 将内部系统资源定向到Ｐ０ Ｐ１和 人信号电压 ￣８０５１ ＦＯＯＯ／ＯＳ／１０／］ｊ为 了指令条数与执行时所需的系统时钟 Ｐ２ 即ｕＪ以把定时器 串行总线、外部 ６４脚Ｉ＇ＱＦＰ￣装（原理框图如罔】所示）。 剧期数的犬系 中断源、＾Ｄ转换输人、比较器输出定向 Ｃ８０５１『ＩＯ０１／０８／１ １／：６为４８脚Ｔ断Ｐ封装 到Ｐ０、 和Ｐ２ ｃ Ｉ卜５】工作在最大系统时钟频率 （原理框图如图２所示） Ｃ８０５１ Ｆ００２／ ８５ＭＨｚ时，它的峰值速度达到２８１，［Ｉ ＰＳ． ｅｊ丰富的串行接口：具有标准的 ｏ７６／１２／ｌ７为３２脚ＬＱＦＰ封装（原理框 图４给Ｉ¨了儿种８位微控制器内棱上作 在最人系统时钟时的峰值速度的比较 关系 Ｃ８０５】ＦＯ００系列？４ＣＵ在ＣＩｆ一５１内 全双工ＬＡＲＴ ＰＨＩ Ｌ１ＰＳ或ＴＮＴＥＬ￣￣准的 图如图３所示）。 ２Ｃ／ＳＸＢｕｓ串行总线、￣ｔＯＴＯＲＯＬ．ＡＲ的ＳＰＩ 串行总线 不仅覆盖了典型的串行通 ２．ＣＩＰ一５１ＴＮＣＰＵ 信标准，功能更强大 ｆｊ多达２２个中断源Ｃ８０５ｉＦＯ００系列器件使用Ｃｙ ｇｎａ］ 梭的内部和外部有几项关键 的改进， 为实时多任 的专科Ｃ１Ｐ ５１微控制器内核ｃＩＰ＿ｊ１。 提高了整体性能，更易于在最终应用 ｑ＊７－。 Ｐ………ｒ ｃ鼋 口… 维普资讯 http://www.cqvip.com
圣｛ －ｔ 表１产品选择指南 器州０嚣 也路卷 型 定 时 可 编 程 数 字 蛙 懂 一 Ｃａ０５１ＦＯＯＤ ２０ Ｃ３Ｏ５１Ｆｏ。１ ２。 存 至 储 器 ３２Ｋ ３ 器 ０ 计 端 数 辨 速 盘 度 ０ 位 一 器 阵 列 口 Ｉ／ｏ 驼 １６ 苦 ｎ 分 言 ｎ 最 大 电 苦 辅 ＾ 压 基 准 Ｅ 度 器 传 分 比 感 辨 输 较 塞 出 器 电 呈 ｎ 口 压 封 位 一 １２ １２ 装 ２５６ ２５６ ４ ４ １ｏ。 １ｏ。 Ｂ Ｂ １２ １２ ２ ２ ２ ２ ＴＱＦＰ ４町 Ｐ ∞０５１Ｆ００２ ２０ ３ ２５６ ４ ８ １２ １００ ４ １２ ２ １ ３２＿ｏＦＰ ∞Ｄ５１Ｆ００５ ２５ ＣＢ０５１Ｆ００６ ２５ Ｃ吼５１ＦＢＢ７ ２５ ３ ３２１（ ３２ ２３０４ ２３叫 狲 ４ ｄ ４ ３２ １６ Ｂ １２ １２ ｌ２ １００ １００ １０口 ８ ８ ｌ２ ２ １２ ２ ２ ２ ２ ２ ｌ ６４ＴＱＦＰ ４８＿０ＦＰ ３２Ｌ Ｐ Ｃ８０５１ＦＯ１０ ２０ Ｃａ０５１ＦＯＨ ２ｏ ＣａＤ５１Ｆ０１２ ２０ ３２Ｋ ３ ２５６ ２５６ ２５６ ２３８４ Ｉ 、Ｉ ４ ４ ４ ３２ １６ ８ 赴 ｌ０ １０ １０ Ｍ １００ １００ １００ １００ Ｂ Ｂ ４ ８ ｌ２ １２ １２ ｌ２ ２ ２ ２ ２ ２ ２ １ ２ ５４Ｔ０ＦＰ ４ａＴＱＦＰ ３２ ＦＰ ｐ １Ｆ￣１５ ２５ Ｉ ３ Ｃ８０５ｌＦ吡６ ２５ ３２ｋ ２３０４ ４ １６ ｌ０ １００ ８ １２ ２ ２ ４Ｂ Ｐ ＣＢ０５１Ｆ０１７ 踮 ３２ｋ ２３ ４ Ｂ ｌ０ １００ ４ １２ ２ １ ３２Ｌ０ＦＰ Ｉｐ使用。 （可达１ ６Ｍｆ：ｚ）的内部振荡器，或者山 ４．ＪＴＡＧ调试和边界扫描 Ｃ８０８１ ＦＯ００系列具有片内 ＴＴ＆８和１ 调试电路。通过４脚 ＪＴＡ（Ｊ接Ｉ１井使川 扩展的中断系统为ｃＩＰＩ＿１提供２１个 高速的振荡器切换到低速振荡器工作 ｌｆＪ断源．而标准８０５１只有７个中断源 ＣＩＰ－５１允许犬量的模拟和数字外设中断 微控制器。 个由中断驱动的系统需要 ３．片内存储器 安装在 用系统巾的单片机就可以进 Ｃ【Ｆ一８１有标准的８０５１程序和数据 行非侵人式 仝速的在系统ｉＮｉ，Ｋ。该 较少的Ｍｃ０干预，但有更高的执行效率。 地址配置 它包括８５６字节的数据ＲＡＭ、 ＪＩＡＧ接口完全符台Ⅲ ｌｌ４９．１标矸Ｅ． ｇ：ＥＮｃＨ ｒ个多任务实时系统时 这些增 其中高１２８字节为两个地址空 加的中断源是非常有用的 用间 为生产和删试提供完全的边界 描功 接寻址访问通用ＲＡ 的高１２８字节：用 能。 Ｃｖｇｎａ １的调试系统点持观察和修 ＭＣＵ可有多达７个中断产生源：一 直接寻址访问１２８宁 的ＳＦＲ地址 空 个片内ｖＤＤ监视器 一个看门狗定时 间数据ＲＡＭ的低１ ２ｓ字节可用直接或间 改存储器和寄存器 断点、观察点、堆 器、一个时钟丢失检测器、一个由比较 接寻址方式访问 前３２个宁节为４个 栈指示器和单步执行，不需盟额外的 器０提供的电压检测器、一个强制软件 通用工作寄存器 接下来的１ ６字节 标Ｒ＾Ｍ程序存储器、定时器或通信通 道。在ｉＮ试ｊ 所响的模拟和数字外设 ＭＣＵ单步执行或遇到断 复位ＣＮ＼ＳＴＲ引脚及／ＲＳＴ引脚。／Ｒｓ ｒ引 既可ｌ 字节寻址义ｕＪ以位寻址 脚是烈向的 可接受外部复位或将内 Ｃ８０５ｌＦ００５／ｃ６／０ ／１ ８／；８／１７巾的 都止常工作 部产生的上电复位信号输Ｈ｛到／ＲＳＴ引 ＣＩＰ ５ 还＇ｊ有位于外部数据存储器地 点而停 运行时．所有的外设瞎４ＤＣ外 脚。除ｒ ＶＤＤ监视器和复位输人引脚以 址空间的２０４８字节的Ｒ＾Ｍ块。这个２０４８ 都停止运行【Ｈ便保持同步 外，每个复位源都可以由用户用软件 字节的ＲＡＭ块可以在整个６４ｋ￣１－部数据 开发套件Ｃ８０５ｌ Ｆ０００ＤＫ Ｃ８０５１一 禁止。在上电复位之后的ＭＣＵ初始化期 存储器地址空啊中被寻址（如图６所 Ｆ００５Ｄ、ＫＣ８０５１、 ０１ ０ＤＫ平Ｕ ＣＳ０ ５］ 间，可以永远地禁止ＷＤＴ ｌ，｛ＣＦ内部有一个能工作的时钟 示） ＦＯ１ ５ＤＫ具有开发ｌ 用代码所需要的牟 ＭＣＵ的程序存储器包含３２ｋ一１ ２８ 部硬件和软件．并ａ，分驯对 发生器（如图５所示）。在复位后默认 字节的［：ＬＡＳＨ 设存储器 ５１２字节为 Ｃ８０８１ＦＯ００／ ／２Ｆ００５／６／ Ｆ０１Ｃ／１／２Ｆ０１８／ 为系统时钟 如有需要．时钟源可以在 一个扇区，可 在系统编程．且不需在 ６／７ ＭＣＵ进行在系统 试 开发套件中 运行时切换到外部振荡器 外部振荡 片外提供编程电压 从０ ｘ ７ Ｌ ０ ０到 包括开发者 作室软件和调试器、 一 器可以使用晶体谐振器、ＲＣ振荡器或 ＯｘＴＦＦＦ的Ｓ１２字节被保留由工厂使用。 个集成的８０５１汇编器和个被称为ｌ 外部时钟源产生系统时钟。这种时钟 还有一个忙于Ｉ￣［＂：０ｘ８０００一Ｏｘ８０７Ｆ的 的ＲＳ一２８２至Ｉ ｔＡＧ ｌ舟议转换模块 套件 切换功能在低功耗系统中是非常有用 １ ２８字廿的扇区，该扇 可作为个小 ｔ 还有一个日粕 １｛＇板 １ 面有对应 的．它允许Ｉ，ＩＣＵ在需要时从一个低频率 的软件常数表或额外的程序空间 Ｍｃｕ 的？４ＣＵ和一大块 展区域 套件中还包 ｔ节电）的外部晶体振荡器切换到高ｋｇ＿ 系统的存储器结构如图６所示。 磋’ｏ ｍ 。……，ｃ 括ＲＳ一２３２和ＪＴ．ＡＧ电缆及一个电源适配 维普资讯 http://www.cqvip.com
嘎辛矗童 ｊ卜 转 集癌跑龉考 — ＝ 孟卜一 — —— 五卜．［＝卜工卜＃ 。：：Ｈ ． Ｊ‘Ｉ｜＝瞥 — — ｉ ，Ｕ ｌ —一（＝ ＿［：：二＿厂 ・ Ｌ０ ・ 一日＝＝ ｔＥ＝： —睦 卜一 囤４ Ｈｃｕ峰值执行速度比较 器，开发套件需要 个运行 ｎｄｍ９５／０８／¨ｃ／Ｎ１井ｊ 个ｕＪ用ＲＳ ２３２串 Ｆ１的计算机 如图６所示，ＰＣ机通过ＲＳ ２３２与Ｅｃ连接一条＾英一Ｊ的扁平电缆 将Ｅｃ和』口Ｊ。。的应用板琏接起来，包括４ 个ｌＩＴＡＧ引脚 ¨ＤＥ；及（；、ＤＥＣ从应川饭 取电源 在２． ３．６ｖ时其供电电流大 约为２０Ⅲ＾。对丁不能从ｊｊ杯板ｊ．提取 足够电源的应用 可以将套件中提供 的电源直接连到Ｅｃ上。 ６６———— 。ｍ…川ｓ … Ｊ ｃ … 。 维普资讯 http://www.cqvip.com
｝蜃｛ ，‘器ｉ牛‘ 集嫒ｔ 替 每个端ｌＩ Ｉ／ｏ引脚都可 被 胃 为推挽或滞搬开路输出 在标准８０ｏ １ 中 定的弱上拉可以被禁Ｉ１ ．这为低 功耗 用提供ｒ进步节电的能力。 最突出的改进是引八了数字交叉 开关 这是 个议大的数 开关网络 允许将内部数字系统资诹分 给ｒ ０、 Ｈ和Ｐ２的蜷 Ｊ（如同８所 ） 具柏 标准复熠数０：【 的徽控制ｌ器不川．这 种结构ｕ 支持所有的功能 台。 町通过设置文义”关控制寄存器 将片内的计数器／定时器、申行 线 硬什中断 、Ｉ）ｃ转换启动输入 比较器 输出以及微控制器内部呐其它数字竹 配置为出现在端Ｉ Ｉ 引腻。这就允 许用ｉ Ｉ根据自 的特定『 川选择通川 端Ｌ Ｊｌ／ｏ和所需数 资源的 俞。 ６．可编程计数器阵列 除ｌｒ １个．６他的通川计数器／定 叫嚣之外 ０ ｊ１Ｉ：０Ｏ０系州 ｌｌ迁 个片内 －Ｔ编科计数ｆｔ，ｔｔ／定【『１ｆ群阵列 ＾ ？ＣＡ也括个专川ｆｌ＜Ｊ】６位Ｈ 数器 定ｕ—ｒ器时刘 准和ｊ个 １ｒ编程的捕捉 比较模块 时闸基 的时钟可 足ｒ 面的４个时钟源之 系统时９１，／】２ 系 统时钟／４ 定叫器０澈川和外部时钟输 八． ｃＩ 每个捕捉／比较模块部响 利 Ｔ竹 方式边 触发、捕掘软件定时器 ｒ岛 速输…脉冲宽度 制器 。ｃ＾捕捉／比较 模块的『 雨 时钟输入 可Ｌ 通过 数字＿叟叉升 连到¨ｃ【的端Ｉ Ｉ【／ｏ引 脚。图９ 、娘理框Ｉ冬Ｉ ７．串行端口 ｃ８（ｉ５．ｆ：１００系－；１¨ 内 ｓ肯对丁开发和调试嵌人式应用来说 该系统的调试功能比采用标准Ｍｃ０仿 个垒 ５．可编程数字Ｉ／０和交叉开关 双工Ｌ 总线雨【＿ ｃ／洲Ｈｕｓ 每利ｌ ＦＯ￣ｘ系列Ｍｃ＿＿具有标准８０ｊ１的端 串行 线部完全用硬件吏现，都能 真器要优越得多。标准的Ｉ￣｛ＣＵ仿真器要 口（】Ｔ Ｆ＇ｂ１产牛中断， 此很少需 （ Ｌ的 ０、Ｐ１ Ｐ２千ｎ Ｐ３）：在Ｆｃ０ｏ／０ｓ／ ｃ 使用在板仿真苍片和目标电缆，还需 １ ０／］ｊ中，这４个端Ｆ１郜有引出脚 在 Ｆ预 这砦串行总线不ｊ 要在应用板上有Ｍｃｕ的插座。Ｃｙｇｎａｌ的 ＦＯＯ Ｔ／０６／１ｏ／１６中端Ｆ１ ０和ｌ有引出脚 定叫器ｌｌｌ 断或端ＬＩ １／ｏ 所以ｎｒ以按需要使ｌＨ］任 调试环境既便ｊ使用又能保旺精确模 在ＦＯ０￣／０７／：２／：Ｔ中只有端ｕ ０有引Ｊ Ｊ＿ 何一个或夸怫 时使川 术先侍续ｌ拟外设的降能 调试环境示意图如图７ 脚，没有引Ⅲ脚的端Ｉ Ｉ可用作通用寄 所 存器。１／ｏ端口的工作情况与标准８０５ｌ 相似但有一些改进 …………，ｃ ｍ自
