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C8051F320是一款8位微控制器

时间:2019-6-10, 来源:互联网, 文章类别:元器件知识库

C8051F320 MCU具有板载通用串行总线(USB)2.0功能控制器,集成了收发器和片内时钟恢复功能。USB应用不需要外部电阻,晶体,稳压器,EEPROM或其他组件。该MCU包括一个功能强大的8051内核,具有25 MHz的性能以及16 kB Flash,2.25 kB RAM。片上模拟功能包括10位,17通道,200 ksps ADC,电压基准,±1.5内部振荡器,2个比较器和温度传感器。C8051F320在7x7 mm,QFP32中集成了额外的通信接口和丰富的模拟,为嵌入式USB应用提供了真正的单芯片解决方案。

C8051F320 / 1器件是完全集成的混合信号片上系统 突出的功能是:

高速流水线8051兼容微控制器内核(最高25 MIPS)

系统内,全速,非侵入式调试接口(片上)

通用串行总线(USB)功能控制器,带有八个灵活的端点管道,集成收发器和1k FIFO RAM

电源电压调节器(5至3 V)

真正的10位200 ksps 17通道单端/差分ADC,带有模拟多路复用器

片上电压基准和温度传感器

片上电压比较器(2)

精密可编程12 MHz内部振荡器和4倍时钟倍频器

16 kB片上闪存

2304字节的片上RAM(256 + 1k + 1k USB FIFO)

SMBus / I2C,增强型UART和增强型SPI串行接口,采用硬件实现

四个通用16位定时器

可编程计数器/定时器阵列(PCA),带有五个捕获/比较模块和看门狗定时器功能

片上上电复位,VDD监视器和缺失时钟检测器

25/21端口I / O(5 V容差)

具有片内上电复位,VDD监视器,稳压器,看门狗定时器和时钟振荡器,C8051F320 / 1器件是真正独立的片上系统解决方案。闪存可以在线重新编程,提供非易失性数据存储,还允许现场升级8051固件。用户软件可以完全控制所有外围设备,并可以单独关闭任何或所有外围设备节能的外围设备。

片上Silicon Labs 2线(C2)开发接口允许非侵入式(不使用片上资源),全速,在线调试使用最终应用程序中安装的生产MCU。这个调试逻辑支持检查和修改存储器和寄存器,设置断点,单个踩,运行和暂停命令。调试时,所有模拟和数字外设都功能齐全

使用C2。两个C2接口引脚可与用户功能共享,允许在系统调试时不占用封装引脚。每个器件的工作温度范围为2.7至3.6 V,工作温度范围为-40至+ 85°C。(注意,USB通信需要3.0到3.6 V。)端口I / O和/ RST引脚可以容忍输入信号高达5 V. C8051F320 / 1采用32引脚LQFP或28引脚QFN封装。

C8051F320框图

C8051F321框图

C8051F320 / 1系列采用Silicon Labs专有的CIP-51微控制器内核。CIP-51是完全的兼容MCS-51?指令集;可以使用标准的803x / 805x汇编器和编译器开发软件。 CIP-51内核提供标准8052附带的所有外设,包括四个16位计数器/定时器,一个具有扩展波特率配置的全双工UART,一个增强型SPI端口,2304字节片上RAM,??128字节特殊功能寄存器(SFR)地址空间和25/21 I / O引脚。

提高吞吐量:

CIP-51采用流水线架构,与标准8051架构相比,大大提高了指令吞吐量。在标准8051中,除MUL和DIV之外的所有指令都采用12或24系统时钟周期以最大系统时钟12至24 MHz执行。相比之下,CIP-51内核在一个或两个系统时钟周期内执行70%的指令,只有四个指令占用超过四个系统时钟周期。CIP-51共有109条指令。下表显示了指令的总数要求每个执行时间。

附加功能:

C8051F320 / 1 SoC系列包括对CIP-51内核和外设的几项关键增强功能提高最终应用程序的性能和易用性。扩展中断处理程序为CIP-51提供16个中断源(而标准8051则为7),允许大量模拟和数字外设中断控制器。中断驱动系统需要较少的MCU干预,从而提供更有效的吞吐量。额外的中断在构建多任务实时系统时,源代码非常有用。提供9个复位源:上电复位电路(POR),片上VDD监视器(强制复位)当电源电压低于VRST时(如第105页的表10.1所示),USB控制器(USB总线复位或VBUS转换),看门狗定时器,丢失时钟检测器,Comparator0的电压电平检测,强制软件复位,外部复位引脚和错误的Flash读/写保护电路。除POR,复位输入引脚或Flash错误外,每个复位源均可被禁用用户在软件中。在上电复位期间,WDT可以在软件中永久启用。内部振荡器出厂时校准为12 MHz±1.5%,内部振荡器周期可以是用户以~0.25%的增量编程。时钟恢复机制允许使用内部振荡器4x时钟倍频器作为全速模式下的USB时钟源;内部振荡器也可以在低速模式下用作USB时钟源。外部振荡器也可以与4x时钟一起使用乘数。还包括外部振荡器驱动电路,允许外部晶振,陶瓷谐振器,电容,RC或CMOS时钟源产生系统时钟。系统时钟可配置为使用内部振荡器,外部振荡器或时钟倍增器输出除以2.如果需要,

系统时钟源可以在振荡器源之间即时切换。外部振荡器可以在低功耗应用中非常有用,允许MCU从慢速(省电)外部时钟源运行,同时根据需要定期切换到内部振荡器。

CIP-51具有标准的8051程序和数据地址配置。它包括256个字节的数据RAM,上部128字节双映射。间接寻址访问一般的高128字节目的RAM和直接寻址访问128字节SFR地址空间。低128字节

RAM可通过直接和间接寻址访问。前32个字节可以作为四个存储区寻址通用寄存器,接下来的16个字节可以是字节可寻址或位寻址。程序存储器由16 kB Flash组成。该存储器可以在512字节的系统内重新编程扇区,不需要特殊的片外编程电压。有关MCU系统存储器映射,请参见下图。

通用串行总线控制器(USB0)是兼容USB 2.0的全速或低速功能,具有集成的收发器和端点FIFO RAM。总共有八个端点管道:双向管道控制端点(Endpoint0)和三对IN / OUT端点(端点1-3 IN / OUT)。1k的XRAM块用作专用USB FIFO空间。该FIFO空间分布在端点0-3之间;端点1-3 FIFO插槽可配置为IN,OUT或IN和OUT(分离模式)。该最大FIFO大小为512字节(Endpoint3)。USB0可以作为全速或低速功能运行。片内4倍时钟倍频器和时钟恢复电路允许使用片内精密振荡器实现全速和低速选项。USB时钟源。外部振荡器源也可以与4x时钟倍频器一起使用来生成USB时钟。CPU时钟源与USB时钟无关。

USB收发器符合USB 2.0标准,包括片上匹配和上拉电阻。 上拉电阻可以通过软件使能/禁止,并根据软件选择的速度设置(全速或低速)显示在D +或D-引脚上。

电压调节器

C8051F320 / 1器件包括一个5至3 V稳压器(REG0)。启用时,REG0输出出现在VDD引脚上,可用于为外部设备供电。可以启用/禁用REG0软件。

C8051F320 / 1器件包括片上Silicon Labs 2线(C2)调试电路,可为最终应用中安装的生产部件提供非侵入式,全速,在线调试。Silicon Labs的调试系统支持检查和修改存储器和寄存器,断点和单步执行。无需额外的目标RAM,程序存储器,定时器或通信通道。所有数字和模拟外设均可正常工作,并可在调试时正常工作。所有外设(USB,ADC和SMBus除外)在MCU暂停,单步执行或断点时都会停止,以保持同步。

C8051F320DK开发套件提供了开发应用代码和使用C8051F320 / 1 MCU进行在线调试所需的所有硬件和软件。该套件包括带有软件的软件开发人员的工作室和调试器,8051汇编器和链接器,评估'C'编译器和调试适配器。它还有一个目标应用板,安装了C8051F320 MCU,是必需的电缆连接到PC和壁挂式电源。开发套件内容也可用于使用编程引脚的相应连接对生产PCB上的器件进行编程和调试。与实验室相比,Silicon Labs IDE界面是一种非常优越的开发和调试配置标准MCU仿真器,使用板载“ICE芯片”并要求应用板中的MCU。

开发/系统内调试图

C8051F320器件包括25个I / O引脚(3个字节宽的端口和1个1位宽的端口); C8051F321器件包括21个I / O引脚(两个字节宽的端口,一个4位宽的端口和一个1位宽的端口)。该

C8051F320 / 1端口的行为与典型的8051端口相似,但有一些增强功能。每个端口引脚可配置为模拟输入或数字I / O引脚。选择作为数字I / O的引脚可另外配置为推挽式或漏极开路输出。在典型的8051设备上修复的“弱上拉”可能是全局的禁用,提供节电功能。数字交叉开关允许将内部数字系统资源映射到端口I / O引脚(参见下图)。片上计数器/定时器,串行总线,HW中断,比较器输出和其他数字信号控制器可配置为出现在交叉开关控制寄存器中指定的端口I / O引脚上。这个允许用户选择通用端口I / O和所需数字资源的确切组合特别的应用。

C8051F320 / 1系列包括SMBus / I2C接口,具有增强波特率的全双工UART配置和增强型SPI接口。每个串行总线都完全用硬件实现并广泛使用CIP-51的中断,因此只需要很少的CPU干预。

1.8。可编程计数器阵列除了4个16位通用计数器/定时器外,还包括片内可编程计数器/定时器阵列(PCA)。 PCA由一个专用的16位计数器/定时器时基和五个可编程捕获/比较模块组成。 PCA时钟源自六个来源之一:系统时钟分频12,系统时钟除以4,定时器0溢出,外部时钟输入(ECI),系统时钟或外部振荡器时钟源除以8.外部时钟源选择对实时非常有用时钟功能,其中PCA由外部源提供时钟,而内部振荡器驱动系统时钟。每个捕获/比较模块都可以配置为以六种模式之一运行:边沿触发捕获,软件定时器,高速输出,8或16位脉冲宽度调制器或频率输出。另外,捕捉/比较模块4提供看门狗定时器(WDT)功能。系统重置后,模块4在WDT模式下配置并启用。 PCA捕捉/比较模块I / O和外部时钟输入可以通过数字交叉开关路由到端口I / O.

C8051F320 / 1器件包括一个片内10位SAR ADC和一个17通道差分输入多路复用器。ADC的最大吞吐量为200 ksps,提供真正的10位线性度,INL为±1LSB。ADC系统包括一个可配置的模拟多路复用器,可选择正负ADC投入。 Ports1-3可用作ADC输入;另外,片上温度传感器输出和

电源电压(VDD)可用作ADC输入。用户固件可能会关闭ADC以进行保存功率。转换可以通过六种方式启动:软件命令,定时器0,1,2或3的溢出,或者外部转换启动信号。这种灵活性允许软件触发转换的开始事件,周期性信号(定时器溢出)或外部HW信号。指示转换完成通过状态位和中断(如果启用)。得到的10位数据字被锁存到ADC数据中转换完成后的SFR。ADC数据的窗口比较寄存器可配置为在ADC数据时中断控制器在指定范围之内或之外。ADC可以在后台模式下连续监控关键电压,但不会中断控制器,除非转换后的数据在指定范围之内/之外范围。

C8051F320 / 1器件包括两个片内电压比较器,可通过/禁用和配置通过用户软件。端口I / O引脚可通过选择多路复用器配置为比较器输入。如果需要,可以将两个比较器输出路由到端口引脚:锁存输出和/或解锁(异步)输出。比较器响应时间是可编程的,允许用户在高速和高速之间进行选择低功耗模式。正负滞后也是可配置的。可以在上升沿,下降沿或两个边沿上生成比较器中断。在空闲模式下,这些中断可用作“唤醒”源。比较器0也可以配置为复位源。下图显示了Comparator0框图


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