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C8051F320是一款8位微控制器

時間:2019-6-10, 來源:互聯網, 文章類別:元器件知識庫

C8051F320 MCU具有板載通用串行總線(USB)2.0功能控制器,集成了收發器和片內時鐘恢復功能。USB應用不需要外部電阻,晶體,穩壓器,EEPROM或其他組件。該MCU包括一個功能強大的8051內核,具有25 MHz的性能以及16 kB Flash,2.25 kB RAM。片上模擬功能包括10位,17通道,200 ksps ADC,電壓基準,±1.5內部振蕩器,2個比較器和溫度傳感器。C8051F320在7x7 mm,QFP32中集成了額外的通信接口和豐富的模擬,為嵌入式USB應用提供了真正的單芯片解決方案。

C8051F320 / 1器件是完全集成的混合信號片上系統 突出的功能是:

高速流水線8051兼容微控制器內核(最高25 MIPS)

系統內,全速,非侵入式調試接口(片上)

通用串行總線(USB)功能控制器,帶有八個靈活的端點管道,集成收發器和1k FIFO RAM

電源電壓調節器(5至3 V)

真正的10位200 ksps 17通道單端/差分ADC,帶有模擬多路復用器

片上電壓基準和溫度傳感器

片上電壓比較器(2)

精密可編程12 MHz內部振蕩器和4倍時鐘倍頻器

16 kB片上閃存

2304字節的片上RAM(256 + 1k + 1k USB FIFO)

SMBus / I2C,增強型UART和增強型SPI串行接口,采用硬件實現

四個通用16位定時器

可編程計數器/定時器陣列(PCA),帶有五個捕獲/比較模塊和看門狗定時器功能

片上上電復位,VDD監視器和缺失時鐘檢測器

25/21端口I / O(5 V容差)

具有片內上電復位,VDD監視器,穩壓器,看門狗定時器和時鐘振蕩器,C8051F320 / 1器件是真正獨立的片上系統解決方案。閃存可以在線重新編程,提供非易失性數據存儲,還允許現場升級8051固件。用戶軟件可以完全控制所有外圍設備,并可以單獨關閉任何或所有外圍設備節能的外圍設備。

片上Silicon Labs 2線(C2)開發接口允許非侵入式(不使用片上資源),全速,在線調試使用最終應用程序中安裝的生產MCU。這個調試邏輯支持檢查和修改存儲器和寄存器,設置斷點,單個踩,運行和暫停命令。調試時,所有模擬和數字外設都功能齊全

使用C2。兩個C2接口引腳可與用戶功能共享,允許在系統調試時不占用封裝引腳。每個器件的工作溫度范圍為2.7至3.6 V,工作溫度范圍為-40至+ 85°C。(注意,USB通信需要3.0到3.6 V。)端口I / O和/ RST引腳可以容忍輸入信號高達5 V. C8051F320 / 1采用32引腳LQFP或28引腳QFN封裝。

C8051F320框圖

C8051F321框圖

C8051F320 / 1系列采用Silicon Labs專有的CIP-51微控制器內核。CIP-51是完全的兼容MCS-51?指令集;可以使用標準的803x / 805x匯編器和編譯器開發軟件。 CIP-51內核提供標準8052附帶的所有外設,包括四個16位計數器/定時器,一個具有擴展波特率配置的全雙工UART,一個增強型SPI端口,2304字節片上RAM,??128字節特殊功能寄存器(SFR)地址空間和25/21 I / O引腳。

提高吞吐量:

CIP-51采用流水線架構,與標準8051架構相比,大大提高了指令吞吐量。在標準8051中,除MUL和DIV之外的所有指令都采用12或24系統時鐘周期以最大系統時鐘12至24 MHz執行。相比之下,CIP-51內核在一個或兩個系統時鐘周期內執行70%的指令,只有四個指令占用超過四個系統時鐘周期。CIP-51共有109條指令。下表顯示了指令的總數要求每個執行時間。

附加功能:

C8051F320 / 1 SoC系列包括對CIP-51內核和外設的幾項關鍵增強功能提高最終應用程序的性能和易用性。擴展中斷處理程序為CIP-51提供16個中斷源(而標準8051則為7),允許大量模擬和數字外設中斷控制器。中斷驅動系統需要較少的MCU干預,從而提供更有效的吞吐量。額外的中斷在構建多任務實時系統時,源代碼非常有用。提供9個復位源:上電復位電路(POR),片上VDD監視器(強制復位)當電源電壓低于VRST時(如第105頁的表10.1所示),USB控制器(USB總線復位或VBUS轉換),看門狗定時器,丟失時鐘檢測器,Comparator0的電壓電平檢測,強制軟件復位,外部復位引腳和錯誤的Flash讀/寫保護電路。除POR,復位輸入引腳或Flash錯誤外,每個復位源均可被禁用用戶在軟件中。在上電復位期間,WDT可以在軟件中永久啟用。內部振蕩器出廠時校準為12 MHz±1.5%,內部振蕩器周期可以是用戶以~0.25%的增量編程。時鐘恢復機制允許使用內部振蕩器4x時鐘倍頻器作為全速模式下的USB時鐘源;內部振蕩器也可以在低速模式下用作USB時鐘源。外部振蕩器也可以與4x時鐘一起使用乘數。還包括外部振蕩器驅動電路,允許外部晶振,陶瓷諧振器,電容,RC或CMOS時鐘源產生系統時鐘。系統時鐘可配置為使用內部振蕩器,外部振蕩器或時鐘倍增器輸出除以2.如果需要,

系統時鐘源可以在振蕩器源之間即時切換。外部振蕩器可以在低功耗應用中非常有用,允許MCU從慢速(省電)外部時鐘源運行,同時根據需要定期切換到內部振蕩器。

CIP-51具有標準的8051程序和數據地址配置。它包括256個字節的數據RAM,上部128字節雙映射。間接尋址訪問一般的高128字節目的RAM和直接尋址訪問128字節SFR地址空間。低128字節

RAM可通過直接和間接尋址訪問。前32個字節可以作為四個存儲區尋址通用寄存器,接下來的16個字節可以是字節可尋址或位尋址。程序存儲器由16 kB Flash組成。該存儲器可以在512字節的系統內重新編程扇區,不需要特殊的片外編程電壓。有關MCU系統存儲器映射,請參見下圖。

通用串行總線控制器(USB0)是兼容USB 2.0的全速或低速功能,具有集成的收發器和端點FIFO RAM。總共有八個端點管道:雙向管道控制端點(Endpoint0)和三對IN / OUT端點(端點1-3 IN / OUT)。1k的XRAM塊用作專用USB FIFO空間。該FIFO空間分布在端點0-3之間;端點1-3 FIFO插槽可配置為IN,OUT或IN和OUT(分離模式)。該最大FIFO大小為512字節(Endpoint3)。USB0可以作為全速或低速功能運行。片內4倍時鐘倍頻器和時鐘恢復電路允許使用片內精密振蕩器實現全速和低速選項。USB時鐘源。外部振蕩器源也可以與4x時鐘倍頻器一起使用來生成USB時鐘。CPU時鐘源與USB時鐘無關。

USB收發器符合USB 2.0標準,包括片上匹配和上拉電阻。 上拉電阻可以通過軟件使能/禁止,并根據軟件選擇的速度設置(全速或低速)顯示在D +或D-引腳上。

電壓調節器

C8051F320 / 1器件包括一個5至3 V穩壓器(REG0)。啟用時,REG0輸出出現在VDD引腳上,可用于為外部設備供電。可以啟用/禁用REG0軟件。

C8051F320 / 1器件包括片上Silicon Labs 2線(C2)調試電路,可為最終應用中安裝的生產部件提供非侵入式,全速,在線調試。Silicon Labs的調試系統支持檢查和修改存儲器和寄存器,斷點和單步執行。無需額外的目標RAM,程序存儲器,定時器或通信通道。所有數字和模擬外設均可正常工作,并可在調試時正常工作。所有外設(USB,ADC和SMBus除外)在MCU暫停,單步執行或斷點時都會停止,以保持同步。

C8051F320DK開發套件提供了開發應用代碼和使用C8051F320 / 1 MCU進行在線調試所需的所有硬件和軟件。該套件包括帶有軟件的軟件開發人員的工作室和調試器,8051匯編器和鏈接器,評估'C'編譯器和調試適配器。它還有一個目標應用板,安裝了C8051F320 MCU,是必需的電纜連接到PC和壁掛式電源。開發套件內容也可用于使用編程引腳的相應連接對生產PCB上的器件進行編程和調試。與實驗室相比,Silicon Labs IDE界面是一種非常優越的開發和調試配置標準MCU仿真器,使用板載“ICE芯片”并要求應用板中的MCU。

開發/系統內調試圖

C8051F320器件包括25個I / O引腳(3個字節寬的端口和1個1位寬的端口); C8051F321器件包括21個I / O引腳(兩個字節寬的端口,一個4位寬的端口和一個1位寬的端口)。該

C8051F320 / 1端口的行為與典型的8051端口相似,但有一些增強功能。每個端口引腳可配置為模擬輸入或數字I / O引腳。選擇作為數字I / O的引腳可另外配置為推挽式或漏極開路輸出。在典型的8051設備上修復的“弱上拉”可能是全局的禁用,提供節電功能。數字交叉開關允許將內部數字系統資源映射到端口I / O引腳(參見下圖)。片上計數器/定時器,串行總線,HW中斷,比較器輸出和其他數字信號控制器可配置為出現在交叉開關控制寄存器中指定的端口I / O引腳上。這個允許用戶選擇通用端口I / O和所需數字資源的確切組合特別的應用。

C8051F320 / 1系列包括SMBus / I2C接口,具有增強波特率的全雙工UART配置和增強型SPI接口。每個串行總線都完全用硬件實現并廣泛使用CIP-51的中斷,因此只需要很少的CPU干預。

1.8。可編程計數器陣列除了4個16位通用計數器/定時器外,還包括片內可編程計數器/定時器陣列(PCA)。 PCA由一個專用的16位計數器/定時器時基和五個可編程捕獲/比較模塊組成。 PCA時鐘源自六個來源之一:系統時鐘分頻12,系統時鐘除以4,定時器0溢出,外部時鐘輸入(ECI),系統時鐘或外部振蕩器時鐘源除以8.外部時鐘源選擇對實時非常有用時鐘功能,其中PCA由外部源提供時鐘,而內部振蕩器驅動系統時鐘。每個捕獲/比較模塊都可以配置為以六種模式之一運行:邊沿觸發捕獲,軟件定時器,高速輸出,8或16位脈沖寬度調制器或頻率輸出。另外,捕捉/比較模塊4提供看門狗定時器(WDT)功能。系統重置后,模塊4在WDT模式下配置并啟用。 PCA捕捉/比較模塊I / O和外部時鐘輸入可以通過數字交叉開關路由到端口I / O.

C8051F320 / 1器件包括一個片內10位SAR ADC和一個17通道差分輸入多路復用器。ADC的最大吞吐量為200 ksps,提供真正的10位線性度,INL為±1LSB。ADC系統包括一個可配置的模擬多路復用器,可選擇正負ADC投入。 Ports1-3可用作ADC輸入;另外,片上溫度傳感器輸出和

電源電壓(VDD)可用作ADC輸入。用戶固件可能會關閉ADC以進行保存功率。轉換可以通過六種方式啟動:軟件命令,定時器0,1,2或3的溢出,或者外部轉換啟動信號。這種靈活性允許軟件觸發轉換的開始事件,周期性信號(定時器溢出)或外部HW信號。指示轉換完成通過狀態位和中斷(如果啟用)。得到的10位數據字被鎖存到ADC數據中轉換完成后的SFR。ADC數據的窗口比較寄存器可配置為在ADC數據時中斷控制器在指定范圍之內或之外。ADC可以在后臺模式下連續監控關鍵電壓,但不會中斷控制器,除非轉換后的數據在指定范圍之內/之外范圍。

C8051F320 / 1器件包括兩個片內電壓比較器,可通過/禁用和配置通過用戶軟件。端口I / O引腳可通過選擇多路復用器配置為比較器輸入。如果需要,可以將兩個比較器輸出路由到端口引腳:鎖存輸出和/或解鎖(異步)輸出。比較器響應時間是可編程的,允許用戶在高速和高速之間進行選擇低功耗模式。正負滯后也是可配置的。可以在上升沿,下降沿或兩個邊沿上生成比較器中斷。在空閑模式下,這些中斷可用作“喚醒”源。比較器0也可以配置為復位源。下圖顯示了Comparator0框圖


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