单片机原理与应用技术
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4.2 常用单片机系列介绍

单片机的品种繁多,就应用情况来看,功能最强的是日立公司的H8/3048系列的16位机,而应用最广的则当属Intel公司的MCS-51系列8位机。在Philips等公司推出新一代80C51系列单片机后,各种型号的80C51单片机层出不穷。ATMEL公司的闪速存储器单片机AT89C51等更有后来者居上之势。

4.2.1 MCS-51系列单片机

MCS-51系列单片机是Intel公司在总结MCS-48系列单片机的基础上,于20世纪80年代初推出的高档8位单片机。MCS-51系列的制成及发展与HMOS工艺的发展密切相关。HMOS是高性能的NMOS工艺。而CMOS与HMOS工艺的结合则产生了C-HMOS工艺的产品,如80C51、80C31等。这类产品既保持了HMOS高速和高封装密度的特点,又具有CMOS低功耗的优点。C-HMOS工艺的单片机具有掉电保护和冻结运行两种独特的处理方式。MCS-51系列的基本产品如表4-1所示。

表4-1 MCS-51系列的基本产品

1. 8051单片机

这是MCS-51系列中最基本的产品,其特点如下。

(1)一个8位的CPU中央处理器。

(2)一个片内的振荡器及时钟电路。

(3)4K字节的应用程序存储器。8051为掩膜型(Mask)ROM。

(4)128字节的片内数据存储器。

(5)64K字节程序存储器可寻址的地址空间。

(6)64K字节数据存储器可寻址的地址空间。

(7)两个16位可编程的定时器/计数器。

(8)一个可编程的全双工通用异步接收/发送器UART。

(9)32条可按位寻址的双向I/O线。

(10)两个优先级嵌套,5个中断源的中断结构。

(11)有很强的布尔处理能力,即按位处理能力。

8051有两个变体,即无片内程序存储器(ROMLess)的8031和有片内可编程可改写的EPROM8751。目前,8751已完全被8751H所取代。

2. 8051AH单片机

此类型号是采用当时较新的HMOSII工艺技术制造而成。其他方面与8051完全相同。8031AH为无片内ROM的8051AH,8751H是以EPROM取代了Mask ROM的8051AH。

3. 8052AH单片机

此类型号也是采用HMOSII技术制成的。它与8051向上兼容,其特点如下。

(1)有256个字节的片内数据存储器。

(2)有8K字节的片内程序存储器。

(3)有3个16位可编程定时器/计数器。

(4)中断源增加到6个的中断结构。

8032AH为无片内ROM的8052AH,8752AH为带片内EPROM的8052AH。

4. 80C51BH单片机

此类型号是采用CHMOS工艺制造生产的8051,两者功能完全兼容。但它的耗电明显低于8051。80C31为无片内ROM的80C51BH,87C51为带片内EPROM的80C51BH。

对于以上芯片,若不特指某一具体型号,则泛称为8051和8052。即8051除包括8051外,还包含8051AH、80C51BH以及相对应的8031、8031AH、80C31AH和8751、8751H及87C51。而8052则泛指8052AH、8032AH和8052BH。

4.2.2 80C51系列单片机

80C51系列单片机是Intel公司MCS-51系列中采用HCMOS制造工艺制造出的一类产品。自Intel公司将MCS-51系列单片机实行技术开放政策后,许多公司(如Philips、Dallas、Siemens、ATMEL、华邦和LG等)都以MCS-51系列中的基础结构8051为内核,推出了具有优异性能但各具特色的单片机。因此,现在的80C51已不局限于Intel公司,而是把所有厂家以8051为内核的各种型号的80C51兼容型单片机统称为80C51系列。因此在本书中所提到的80C51不是专指Intel公司的Mask ROM的80C51,而是泛指80C51系列中的基础结构,它是以8051为内核,通过不同资源配置而推出的一系列采用HCMOS工艺制造生产的新一代的单片机系列。

1. 80C51内核的不变性

80C51系列的单片机的内部资源配置不论是扩展还是删减,其内核结构仍然保持着80C51的内核结构,即它们普遍采用CMOS工艺,通常都能满足CMOS与TTL的兼容。该系列内的单片机都和MCS-51系列有着相同的指令系统,所有扩展功能的控制、并行扩展总线和串行总线UART都保持不变。系统的管理仍采用SFR模式,而增加的SFR不会和原有的80C51的21个SFR产生地址冲突。同时,最大限度地保持双列直插DIP40封装引脚不变,必须扩展引脚时一般在用户侧进行扩展,对单片机系统扩展内部总线均无影响。上述措施保证了新一代的80C51系列单片机有最佳的兼容性能。

在新一代的80C51系列单片机中,各公司也都把型号命名进一步规范成“8XCXXX”。其中,第一个“X”代表了程序存储器的配置。

“6”——无片内ROM;

“3”——片内为掩膜Mask ROM;

“7”——片内为EPROM/OTPROM;

“9”——片内为Flash ROM。

第2~4个“X”则代表了80C51系列内部资源的扩展或删减的型号。

2. 80C51系列内部资源的扩展

80C51系列内部资源的扩展主要有运行速度的扩展、CPU外围的扩展、基本功能单元的扩展和外围单元的扩展。

(1)大力提高运行速度

目前主要为扩展时钟频率。80C51典型时钟频率上限是12MHz,但目前许多型号单片机的时钟频率已扩展到16MHz~24MHz,最高甚至达40MHz。有些公司对80C51的CPU总线结构进行改进,降低机器周期来提高指令速度,如Dallas公司的DS80C320,将80C51的机器周期降低到时钟频率的4分频,即在同样的12MHz时钟频率下单周期指令速度可达每秒300万条指令。

(2)CPU外围的扩展

CPU外围的扩展主要是不断提高存储器的容量。目前,片内程序存储器已扩展到32KB、64KB,数据存储器已扩展到1024B(如89CE558)。而8XC451则把I/O端口扩展到了7个。

(3)基本功能单元的扩展

基本功能单元的扩展主要指在中断系统中相应增加中断源、设置高速I/O端口和增加定时器/计数器数量。

(4)外围单元的扩展

外围单元的扩展包括在片内实现ADC、PWM功能,设置WDT,完善串行总线,增加I2C BUS接口和扩展CAN BUS接口等。

3. 80C51系列内部资源的删减

资源扩展的同时为了满足构成小型廉价应用系统的要求,80C51将内部资源删减。主要是删减并行总线和部分功能单元,减少封装引脚。大多廉价80C51单片机引脚数在20~28。同时增强某些功能,如模拟比较器、施密特输入接口或I2C总线接口等。

4.2.3 STC系列单片机

宏晶科技是新一代增强型8051单片机标准的制定者和领导厂商,现已成长为全球最大的8051单片机设计公司。此公司致力于提供满足中国市场需求的世界级高性能单片机技术。

STC89C51RC/RD+系列单片机是宏晶科技推出的新一代超强抗干扰/高速/低功耗的单片机,指令代码完全兼容传统8051单片机,12时钟/机器周期和6时钟/机器周期可供选择,最新的D版本内部集成MAX810专用复位电路。STC89C51RC/RD+系列单片机选型表如表4-2所示,内部结构如图4-2所示。

表4-2 STC89C51RC/RD+系列单片机造型一览表

其特点如下。

(1)增强型6时钟/机器周期,12时钟/机器周期8051CPU。

(2)工作电压:5.5V~3.4V(5V单片机)/3.8V~2.0V(3V单片机)。

(3)工作频率范围:0MHz~40MHz,相当于普通8051的0MHz~80MHz,实际工作频率可达48MHz。

(4)用户应用程序空间为4K/8K/13K/16K/20K/32K/64K字节。

(5)片上集成1280字节/512字节RAM。

(6)通用I/O口(32/36个),复位后为:P1/P2/P3/P4是准双向口/弱上拉(普通8051传统I/O口)P0口是开漏输出,作为总线扩展用时,不用加上拉电阻;作为I/O口用时,需要加上拉电阻。

图4-2 STC89C51系列内部框图

(7)ISP(在系统可编程)/IAP(在应用可编程),无须专用编程器/仿真器可通过串口(P3.0/P3.1)直接下载用户程序,8K程序3秒即可完成一片。

(8)E2PROM功能。

(9)看门狗。

(10)内部集成MAX810专用复位电路(D版本才有),外部晶体20M以下时,可省外部复位电路。

(11)共3个16位定时器/计数器,其中定时器0还可以当成2个8位定时器使用。

(12)外部中断4路,下降沿中断或低电平触发中断,Power Down模式可由外部中断低电平触发中断方式唤醒。

(13)通用异步串行口(UART),还可用定时器软件实现多个UART。

(14)工作温度范围:0℃~75℃或-40℃~+85℃。

(15)封装:LQFP-44,PDIP-40,PLCC-44和PQFP-444种。

STC89C51RC/RD+系列单片机在系统可编程的使用:将用户代码下载进单片机内部,不用编程器。在线编程电路如图4-3(a)、图4-3(b)所示。

图4-3 STC在线编程电路

STC89系列单片机大部分具有在线系统可编程(ISP)特性,ISP的好处是:省去购买通用编程器,单片机在用户系统上即可下载/烧录用户程序,而无须将单片机从已生产好的产品上拆下,再用通用编程器将程序代码烧录进单片机内部。有些程序尚未定型的产品可以一边生产,一边完善,加快了产品进入市场的速度,降低了新产品由于软件缺陷带来的风险。由于可以将程序直接下载进单片机看运行结果,故也可以不用仿真器。

大部分STC89系列单片机在销售给用户之前,已在单片机内部固化有ISP系统引导程序,配合PC端的控制程序即可将用户的程序代码下载进单片机内部,故无须编程器(速度比通用编程器快)。不要用通用编程器编程,否则有可能将单片机内部已固化的ISP系统引导程序擦除,造成无法使用STC提供的ISP软件下载用户的程序代码的后果。

获得及使用STC提供的ISP下载工具(STC-ISP.exe软件)的操作步骤如下。

(1)获得STC提供的ISP下载工具(软件)。登录www.stcisp.com网站,从STC半导体专栏下载PC(电脑)端的ISP程序,然后将其解压,再安装即可(执行setup.exe),注意随时更新软件。

(2)使用STC-ISP下载工具(软件),请随时更新。目前已到Ver 3.1版本(2005/12/7),支持*.Hex(Intel16进制格式)文件,RC/RD+系列单片机的底层软件版本为Ver 3.2C(旧版可更换)。请随时注意升级PC(电脑)端的ISP程序,现在Ver 3.1欢迎用户测试。单片机底层软件版本为Ver 3.2C的单片机,PC(电脑)端的ISP程序应用Ver 3.1以上。

(3)已经固化有ISP引导码,并设置为上电复位进入ISP的STC89C51RC/RD+系列单片机出厂时就已完全加密,需要单片机内部的电放光后上电复位(冷起动)才运行系统ISP程序。

(4)用户板上P3.0/RxD,P3.1/Txd除了接RS-232转换器外,还接了RS-485等电路,需要将其断开。用户系统接了RS-485电路的,推荐在选项中选择下次冷启动时需P1.0/P1.1=0.0才判断是否下载程序。

4.2.4 CY7C680XX系列单片机

Cypress的EZ-USB FX2TM是世界上第一款集成了USB 2.0接口的微控制器。通过集成USB 2.0收发器、SIE(Serial Interface Engine,串行接口引擎)、增强的8051微控制器以及可编程的外部接口于一个单片中,Cypress为决策者获取产品快速上市利益建立了一个真正的高效解决方案。

虽然在小到56脚SSOP封装内仍然使用低成本的8051微控制器,但由于FX2独特的体系结构,使数据传输速率可以达到USB 2.0允许的最大带宽——每秒56MB。因为组合了USB 2.0收发器,FX2比USB 2.0 SIE和使用外部收发器在实现上更经济、提供了更小封装尺寸的解决方案。由于有EZ-USB FX2、Cypress灵巧的SIE可以在硬件中处理最多的USB 1.1和USB2.0协议,将嵌入式控制器从特殊的应用功能中解脱出来,并且可以减少为确保USB兼容性所花费的开发时间。GPIF(The General Programmable Interface,通用可编程接口)、主从端点FIFO(8位或16位数据总线)提供了一种容易而且是无缝的与流行的接口进行连接的方法,如ATA、UTOPIA、EPP、PCMCIA以及大部分的DSP/处理器。

本系列产品定义了4种封装形式:56脚SSOP,56脚QFN,100脚TQFP以及128脚TQFP。单片集成USB2.0收发器、SIE和增强型8051微处理器。如图4-4所示是CY7C68013的内部框图。它的一些特性如下。

图4-4 CY7C68013内部框图

(1)软件:从内部RAM运行的8051程序来自于:

——通过USB接口下载;

——从E2PROM下载;

——外部储存器设备(仅对128脚配置)。

(2)4个可编程的批量/中断/同步端点:

——缓冲器可选:双倍、3倍和4倍。

(3)8位或16位外部数据接口。

(4)GPIF:

——允许直接连接到大部分并行接口:8位或16位;

——通过可编程的波形描述器和配置寄存器来定义波形;

——支持多就绪(RDY)和控制(CTL)输出;

——高达48 MHz的时钟速率;

——每指令周期4个时钟;

——两个UARTS;

——3个定时器/计数器;

——扩展的中断系统;

——两个数据指针。

(5)通过枚举支持总线供电应用。

(6)3.3V操作电压。

(7)灵巧的串行接口引擎。

(8)USB中断向量。

(9)对控制传输的设置(SETUP)和数据(DATA)部分使用独立的数据缓冲器。

(10)集成的I2C兼容控制器,运行速率为100kHz或400kHz。

(11)8051的时钟频率为48MHz,24MHz或12MHz。

(12)4个集成的FIFO:

——以更低的系统开销组合FIFO;

——自动转换到/自16位总线;

——支持主或从操作;

——FIFO可以使用外部提供的时钟或异步选通;

——容易与ASIC和DSP芯片接口。

(13)对FIFO和GPIF接口的特殊自动中断向量。

(14)多达40个通用I/O接口。

(15)4种封装可选:128脚TQFP,100脚TQFP,56脚QFN和56脚SSOP。


SLAVE FIFO Mode


FX2的从FIFO体系结构在端点RAM中有8个512字节的块,它们直接服务于FIFO存储器,并且受控于FIFO控制信号(如IFCLK,SLCS#,SLRD,SLWR,SLOE,PKTEND以及标志)。

操作时,8个RAM块中的一些从SIE填充或清空,其他的块被连接到I/O传输逻辑,传输逻辑具有两种形式,供内部通用控制信号的GPIF,或者供外部传输控制的从FIFO接口。

FX2端点FIFO被实现成物理上截然不同的8个256 x16 RAM块,8051/SIE可以在两个域之间任意切换RAM块,即USB(SIE)域和8051 I/O单元域。切换事实上是瞬间完成的,给与USB FIFOs和从FIFOs之间本质上的0传输时间,因为它们在物理上是相同的存储器,缓冲器之间没有真正的字节传输。Slave FIFO应用框图如图4-5所示。

图4-5 Slave FIFO应用框图

在任何给定的时间内,一些RAM块使用在SIE控制之下的USB数据填充/清空,而另外一些块可用于8051和/或I/O控制单元。在USB域,RAM块的操作是单口的,而在8051 I/O域是双口的。RAM块可以配置成单倍、双倍、3倍或4倍的缓冲器。

I/O控制单元既可以实现内部的主接口(M表示主),也可以实现外部的主接口(S表示从)。

在主(M)模式,GPIF内部控制FIFOADR[1..0]来选择FIFO。RDY引脚(在56脚封装中有2个,在100脚和128脚封装中有6个)如果需要的话可以用来标识来自外部FIFO或其他逻辑的输入。GPIF可以运行在源于内部的或者由外部提供的时钟(IFCLK),数据传输的速率高达96MB/S(48 MHz时钟时)。

在从(S)模式下,FX2接受源自内部的或者由外部提供的时钟(IFCLK,最大频率为48MHz)以及来自外部逻辑的SLCS#,SLRD,SLWR,SLOE或PKTEND信号。每一个端点可以通过一个内部的配置位独立地选择为字节或字操作,从FIFO输出使能信号SLOE使能所选择宽度的数据。当写数据到从FIFO时外部逻辑必须确保输出使能信号无效。从口也可以异步操作,此时SLRD和SLWR直接扮演选通信号角色,相当于异步模式的时钟计数。信号SLRD,SLWR,SLOE和PKTEND由信号SLCS#进行门控。


Slave FIFO速率选择


8051的一个寄存器比特用来选择内部提供的两个接口时钟30MHz和48MHz中的一个。作为选择,外部提供的送到IFCLK引脚的5MHz~48MHz的时钟信号也可以用作接口时钟。当GPIF和FIFOs使用内部时钟时引脚IFCLK可以配置作为输出时钟,如果需要的话,IFCONFIG寄存器中的输出使能比特可以关闭时钟输出,IFCONFIG寄存器中的另一个比特决定IFCLK信号是由内部还是外部时钟源提供。Slave FIFO硬件连接图和8Bit mode连接图分别如图4-6、图4-7所示。

图4-6 Slave FIFO硬件连接图

图4-7 Slave FIFO 8Bit mode连接图


GPIF Mode


GPIF是一个由用户可编程的有限状态机驱动的灵活的8位或16位并行接口,它允许CY7C68013提供局域总线管理,也可以实现宽范围的多样化的协议,如ATA接口、打印机并行接口和Utopia等。

GPIF有6个可编程的控制输出(CTL),9个地址输出(GPIFADx)以及6个通用备妥输入(RDY),数据总线宽度可以是8位或16位。每个GPIF向量定义控制输出的状态,并确定动作之前什么备妥输入(或多路输入)状态是必须的。每一个GPIF向量可以被编程为提前FIFO或提前地址等到下一个数据值。GPIF向量序列可以拼凑一个单一波形,该波形将被执行以完成CY7C68013和外部设计之间希望的数据移动。GPIF应用框图如图4-8所示。

图4-8 GPIF应用框图


6个控制输出信号


100脚和128脚封装带有所有6个控制输出引脚(CTL0~CTL5),8051编程GPIF单元来定义CTL波形。56脚封装仅有3个:CTL0~CTL2。CTLx波形的边沿可以编程使边沿每时钟一次(使用48MHz时20.8纳秒)。


6个输入信号


100脚和128脚封装带有所有6个输入引脚(RDY0~RDY5),8051编程GPIF单元来测试RDY引脚以便GPIF分支。56脚封装带有这些信号中的2个:RDY0,RDY1。


9个GPIF地址输出信号


在100脚和128脚封装中,9个GPIF地址线GPIFADR[8..0]是可用的,GPIF地址线允许从头到尾标定一个512字节RAM块。如果需要更多的地址线,可以使用I/O口来模拟。

4.2.5 C8051系列单片机

美国Cygnal公司专门从事混合信号系统芯片(SoC)单片机的设计与制造。公司更新了原51单片机结构,设计了具有自主知识产权的CIP-51内核,运行速度可高达每秒25MIPS。现已设计并为市场提供了29种类型的C8051F系列SoC单片机,预计年内还将完成20多个新的SoC单片机的设计。

C8051F系列是集成的混合信号系统芯片SoC单片机,具有与MCS-51内核及指令集完全兼容的微控制器。除了具有标准8051的数字外设部件之外,片内还集成了数据采集和控制系统中常用的模拟部件和其他数字外设及功能部件,如图4-9所示。

C8051F系列是真正能独立工作的SoC。CPU有效地管理模拟和数字外设,可以关闭单个或全部外设以节省功耗。FLASH存储器还具有在线重新编程的能力,即可用作程序存储器又可用于非易失性数据存储。应用程序可以使用MOVC和MOVX指令对FLASH进行读或改写。

C8051F系统的工作电压为2.7V~3.6V,典型值为3V。I/O、RST、JTAG引脚均允许5V电压输入。C8051系列的内部框架图如图4-9所示。

图4-9 C8051系列内部框架图

C8051F系列中,CPU与标准8051完全兼容。

C8051F系列单片机采用CIP-51内核,与MCS-51指令系统完全兼容,可用标准的ASM-51、KeilC高级语言开发编译C8051F系列单片机的程序。C8051F系列的内部框图如图4-10所示。

图4-10 C8051F系列的内部框图

C8051F系列具有高速的指令处理能力。标准的8051一个机器周期要占用12个系统时钟周期,执行一条指令最少要一个机器周期。C8051F系列单片机指令处理采用流水线结构,机器周期由标准的12个系统时钟周期降为1个系统时钟周期,指令处理能力与MCS-51相比,有很大的提升。

CIP-51内核70%的指令执行是在一个或两个系统时钟周期内完成的,只有4条指令的执行需4个以上时钟周期。CIP-51指令与MCS-51指令系统全兼容,共有111条指令。

CIP-51共有109条指令,指令数对应于执行这些指令所需的系统时钟周期,如表4-3所示。

表4-3 指令及其所需时钟

CIP-51的最大系统时钟是25MHz,其指令处理能力峰值可达到25MIPS,如图4-11所示是几种不同的8位微控制器内核在其最大系统时钟情况下的指令处理能力峰值的比较。

图4-11 不同的8位微控制器内核在其最大系统时钟下指令处理能力峰值的比较

MCU指令处理能力峰值的比较如下。

1. 增加了中断源

标准的8051只有7个中断源。C8051F系列单片机扩展了中断处理,这对于实时多任务系统的处理是很重要的。扩展的中断处理向CIP-51提供22个中断源,允许大量的模拟和数字外设中断。一个中断处理需要较少的CPU干预,却有更高的执行效率。

2. 增加了复位源

标准的8051只有外部引脚复位。C8051F系列单片机增加了7种复位源,使系统的可靠性大大提高。每个复位源都可以由用户用软件禁止。复位源包括:片内电源监视、WDT(看门狗定时器)、时钟丢失检测器、比较器0输出电平检测、软件强制复位、CNVSTR(AD转换启动)、外部引脚RST复位(可双向复位)。

此外,C8051F系列还有以下特性。

1. 提供内部时钟源

标准的8051只有外部时钟。C8051F系列单片机有内部独立的时钟源(C8051F300/F302提供的内部时钟误差在2%以内),在系统复位时默认内部时钟。如果需要,可接外部时钟,并可在程序运行时实现内、外部时钟的切换,外部时钟可以是晶体、RC、C或外部时钟。以上的功能在低功耗应用系统中非常有用。

2. 数据存储器

CIP-51具有标准8051的程序和数据地址配置。它包括256B的RAM,其中,高128B用户只能用直接寻址方式访问SFR地址空间,低128B用户可用直接或间接寻址方式访问。前32B为4个通用工作寄存器区,接下来的16B既可以按字节寻址也可以按位寻址。

3. 程序存储器

C8051F系列单片机程序存储器为8KB~64KB的Flash存储器,该存储器可按512B为一扇区编程,可以在线编程,且不需片外提供编程电压。

CIP-51具有标准8051的程序和数据地址配置。包括256B的数据RAM,它高端的128B是双映像的。在F206、F226和F236上有一个可选的1024B的XRAM。间接寻址访问通用RAM上层的128B,而直接寻址则访问128B的特殊功能寄存器SFR地址空间。通过直接寻址或间接寻址可访问RAM的低128B,它的第一个32B可作为4组通用寄存器的寻址,紧接着的16B能用于B寻址或位寻址。

MCU的程序存储器包含8KB+128B的FLASH可用512B的扇区来对该存储器进行系统在线重复编程,且不需额外的编程电压。从地址0x1E000到0x1FFF共512B的空间为工厂使用而保留,从地址0x2000到0x207F共128B的扇区空间是提供给用户编程的,也可用于存储软件常量表固定的配置信息或作为附加的程序空间。

4. 可编程数字I/O和交叉开关

C8051F系列单片机具有标准的8051I/O口,除P0、P1、P2和P3之外还有更多扩展的8位I/O口。每个端口I/O引脚都可以设置为推挽或漏极开路输出。

最为独特的是增加了(C8051F2XX除外)数字交叉开关。它可将内部数字系统资源定向到P0、P1和P2端口I/O引脚。定时器,串行总线、外部中断源、AD输入转换以及比较器输出都可通过设置开关控制寄存器定向到P0、P1、P2的I/O口。

5. 可编程计数器阵列

除了通用计数器/定时器之外,C8051F00x/01x/02x还有一个片内可编程计数器/定时器阵列(PCA)。PCA包括一个专用的16位计数器/定时器和5个可编程的捕捉/比较模块。时间基准可以是下面的6个时钟源之一:系统时钟/12、系统时钟/4、定时器0溢出、外部时钟输入(ECI)、系统时钟和外部振荡源频率/8。

6. 模数/数模转换器ADC

C8051F系列内部都有一个ADC子系统(除C8051F230/1/6之外),由逐次逼近型ADC、多通道模拟输入选择器和可编程增益放大器组成。ADC工作在100ksps的最大采样速率时可提供真正的8位、10位或12位精度。ADC框图如图4-12所示。

图4-12 ADC框图

除了12位的ADC子系统ADC0之外,C8051F02x还有一个8位ADC子系统,即ADC1,它有一个8通道输入多路选择器和可编程增益放大器。该ADC工作在500ksps的最大采样速率时可提供真正的8位精度。ADC1的可编程增益放大器的增益可以设置为0.5、1、2或4。ADC1也有灵活的转换控制机制,允许用软件命令、定时器溢出或外部信号输入启动ADC1转换。用软件可以使ADC1与ADC0同步转换。

7. DAC的特性

C8051F系列内有两路12位DAC,2个电压比较器。CPU通过SFRS控制数模转换和比较器。CPU可以将任何一个DAC置于低功耗关断方式。DAC为电压输出模式,与ADC共用参考电平。允许用软件命令、用定时器2、定时器3及定时器4的溢出信号更新DAC输出。

8. 全速的在线调试

C8051F系列单片机设计有片内调试电路与JTAG口,可以实现非插入式的片上全速调试。Cygnal提供基于Windows集成的在线开发调试环境,包括IDE软件与串口适配器EC2、调试目标板,可实现存储器和寄存器校验和修改;设置断点、观察点、堆栈;程序可单步运行、全速运行、停止等。在调试时所有的数字和模拟外设都能正常工作,实时反映真实的情况。IDE调试环境可做Keil C源程序级别的调试,全速在线调整示意图如图4-13所示。

图4-13 全速在线调速示意图