單片機(jī)C8051F020簡(jiǎn)介及其在儀器和儀表中的應(yīng)用

1引言

　　當(dāng)前,隨著科學(xué)技術(shù)及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平的不斷提高,對(duì)相應(yīng)的儀器儀表也提出越來(lái)越高的要求,因此,儀器儀表需擴(kuò)展大量的外圍功能部件來(lái)滿(mǎn)足儀器儀表復(fù)雜性、高性能及智能化的要求。

　　這種方法雖然滿(mǎn)足了儀器的復(fù)雜性要求,但隨之而來(lái)的問(wèn)題是由于系統(tǒng)擴(kuò)展的過(guò)于復(fù)雜而造成系統(tǒng)可靠性降低,故障率增加,查找故障困難,從而失去了智能化儀器儀表的優(yōu)勢(shì),如果能夠?qū)⒐δ軓?fù)雜的眾多外圍功能部件全部或大部分集成到系統(tǒng)所使用的單片機(jī)內(nèi)部,則可大大提高儀器儀表系統(tǒng)的可靠性,同時(shí)又使系統(tǒng)的成本得以降低,還可利用單片機(jī)片內(nèi)資源在不增加硬件成本的情況下增強(qiáng)儀器的性能,因而該方案是提高儀器儀表可靠性及性能的行之有效的方法,而美國(guó)Cygnal公司的C8051F020單片機(jī)便是1款可滿(mǎn)足復(fù)雜高性能儀器儀表要求的單片機(jī)。

　　C8051F020單片機(jī)是集成在1塊芯片上的混合信號(hào)系統(tǒng)級(jí)單片機(jī),具有與MCS?51內(nèi)核及指令完全兼容的微控制器。除了具有標(biāo)準(zhǔn)8051機(jī)的數(shù)字外設(shè)部件外,片內(nèi)還集成了數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)中常用的模擬部件和其它數(shù)字外設(shè)及功能部件,主要包括模擬多路選擇器、可編程增益放大器、ADC、DAC、電壓

比較器、電壓基準(zhǔn)、溫度傳感器、SMBus/I2C、UART、SPI、可編程計(jì)數(shù)器/定時(shí)器陣列、定時(shí)器、I/O端口、電源監(jiān)視器、看門(mén)狗定時(shí)器和時(shí)鐘振蕩器等,且該單片機(jī)內(nèi)部具有JTAG和調(diào)試電路,通過(guò)JATG接口可以使用安裝在最終應(yīng)用系統(tǒng)產(chǎn)品上的單片機(jī)進(jìn)行非侵入、全速及在系統(tǒng)調(diào)試。

　　2功能與特點(diǎn)

　?。?）25MIPS高速流水線式與8051機(jī)完全兼容的CIP-51內(nèi)核。

　?。?）真正12位100KBps、8通道帶可編程增益放大器的ADC。

　?。?）真正8位500KBps,帶可編程增益放大器的ADC。

　?。?）5個(gè)16位通用定時(shí)器。

　　（5）具有5個(gè)捕捉/比較模塊的可編程計(jì)數(shù)/定時(shí)器陣列。

　?。?）內(nèi)部電壓基準(zhǔn)。

　?。?）內(nèi)置溫度傳感器（±3℃）。

　?。?）片內(nèi)看門(mén)狗定時(shí)器,時(shí)鐘源及VDD監(jiān)視器。

　　（9）64個(gè)通用數(shù)字I/O端口。

　?。?0）具有I2C/SMBUSSPI及兩路UART、串行接口。

　?。?1）64KB系統(tǒng)可編程FLASH存儲(chǔ)器。

　?。?2）4352（4096＋256）Byte片內(nèi)RAM。

　?。?3）64KB地址的外部存儲(chǔ)器接口。

　　（14）內(nèi)部FLASH存儲(chǔ)器可實(shí)現(xiàn)在系統(tǒng)編程,即可作程序存儲(chǔ)器也可作非易失性數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。

　?。?5）工作電壓為2.7V～3.6V,典型值為3V,I/O、RST、JTAG引腳均允許5V輸入電壓。

　?。?6）全系列工業(yè)級(jí)電路（－45℃－＋85℃）。

　?。?7）片內(nèi)JTAG仿真電路,提供全速的電路內(nèi)仿真,不占用片內(nèi)用戶(hù)資源,支持?jǐn)帱c(diǎn)、單步、觀察點(diǎn)、運(yùn)行和停止等調(diào)試命令、支持存儲(chǔ)器和寄存器校驗(yàn)和修改。

　　3內(nèi)部功能部件

　　3.1CPU

　　C8051F020CPU的主要特點(diǎn)如下：

　?。?）與標(biāo)準(zhǔn)8051機(jī)完全兼容,支持標(biāo)準(zhǔn)的ASM51、KeilC高級(jí)語(yǔ)言;

　　（2）具有高速指令處理能力,機(jī)器周期由MCS51標(biāo)準(zhǔn)的12個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘周期降為1個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘周期,且70％的指令時(shí)間為1－2個(gè)機(jī)器周期,指令處理能力大大提 高;

　?。?）增加了中斷源,由MCS-51標(biāo)準(zhǔn)7個(gè)中斷源增加至22個(gè)中斷源;

　?。?）增加了復(fù)位源,標(biāo)準(zhǔn)的MCS?51只有外部引腳復(fù)位,而C8051F020增加了7種復(fù)位源,使系統(tǒng)可靠性大大提高;

　?。?）增加了內(nèi)部能獨(dú)立工作的時(shí)鐘源。