1、嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù),一、概述 二、C8051F310簡(jiǎn)介 趙玉昆,一、概述,1.1 單片機(jī)的發(fā)展概況 1.2 單片機(jī)的應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì),1.1 單片機(jī)的發(fā)展概況,典型的8位單片機(jī)產(chǎn)品 Intel公司的單片機(jī) Atmel公司的單片機(jī) Silicon Laboratores公司的單片機(jī) 其他著名公司的8位單片機(jī),1.2 單片機(jī)的應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì),單片機(jī)經(jīng)歷了SCM、MCU、SoC三大階段 1、SCM（Single Chip Microcomputer）即單片微型計(jì)算機(jī)階段，Intel公司功不可沒。 2、MCU（Micro Controller Unit）即微控制器階段。最著名的廠家當(dāng)數(shù)Philips公

2、司。 3、SoC（System On Chip）即片上系統(tǒng)。 嵌入式系統(tǒng) 硬件更完善 用C語(yǔ)言開發(fā),二、C8051F310簡(jiǎn)介,2.1 CIP-51微控制器核 2.2 片內(nèi)存儲(chǔ)器 2.3 片內(nèi)調(diào)試電路 2.4 可編程數(shù)字 I/O 和交叉開關(guān) 2.5 串行端口 2.6 可編程計(jì)數(shù)器陣列 2.7 10 位模/數(shù)轉(zhuǎn)換器 2.8 比較器,2.1 CIP-51微控制器核,與 8051 完全兼容 使用Silicon Labs的專利CIP-51 內(nèi)核。 CIP-51 與MCS-51指令集完全兼容。 可以使用標(biāo)準(zhǔn) 51匯編器和編譯器進(jìn)行軟件開發(fā)。 CIP-51 具有標(biāo)準(zhǔn) 8052 的所有外設(shè)部件，包括： 4

3、個(gè) 16 位計(jì)數(shù)器/定時(shí)器 一個(gè)具有增強(qiáng)波特率配置的全雙工 UART 一個(gè)增強(qiáng)型SPI端口 1280 字節(jié)內(nèi)部RAM 128 字節(jié)特殊功能寄存器（SFR） 29 個(gè)I/O端口。,2.1 CIP-51微控制器核（續(xù)1）,速度提高 CIP-51 采用流水線結(jié)構(gòu)，比標(biāo)準(zhǔn)8051速度有很大的提高。 標(biāo)準(zhǔn)8051中，基本指令需要12或24個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘周期。 CIP-51 內(nèi)核，基本指令需要 1 或 2 個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘周期，,2.1 CIP-51微控制器核（續(xù)2）,增加的功能 擴(kuò)展到14 個(gè)中斷源，包括模擬和數(shù)字外設(shè)中斷。 MCU有多達(dá) 8 個(gè)復(fù)位源： 上電復(fù)位電路（POR） 片內(nèi)VDD監(jiān)視器（當(dāng)電源電壓低于

4、VRST時(shí)強(qiáng)制復(fù)位） 看門狗定時(shí)器 時(shí)鐘丟失檢測(cè)器 由比較器 0 提供的電壓檢測(cè)器 軟件強(qiáng)制復(fù)位 外部復(fù)位輸入引腳 FLASH讀/寫錯(cuò)誤保護(hù)復(fù)位 除了POR、引腳復(fù)位、FLASH錯(cuò)誤外，其他復(fù)位源可以被軟件禁止。 在上電復(fù)位之后，WDT可以被永久性使能。 內(nèi)部振蕩器在出廠時(shí)已經(jīng)被校準(zhǔn)為 24.5MHz 2%。 允許使用晶體、陶瓷諧振器、電容、RC 或外部時(shí)鐘源產(chǎn)生系統(tǒng)時(shí)鐘。,2.2 片內(nèi)存儲(chǔ)器,CIP-51 有標(biāo)準(zhǔn)的 8051 程序和數(shù)據(jù)地址配置。 包括256字節(jié)的數(shù)據(jù)RAM，其中高128字節(jié)為雙映射。 用間接尋址訪問高128字節(jié)的通用RAM， 用直接尋址訪問128字節(jié)的SFR地址空間。 數(shù)據(jù)

5、RAM的低128字節(jié)可用直接或間接尋址方式訪問。 前32個(gè)字節(jié)為4個(gè)通用寄存器區(qū) 接下來的16字節(jié)既可以按字節(jié)尋址也可以按位尋址。 C8051F310 包含16KB的FLASH程序存儲(chǔ)器。 該存儲(chǔ)器以512字節(jié)為一個(gè)扇區(qū)，可以在系統(tǒng)編程，且不需特別的編程電壓。,2.2 片內(nèi)存儲(chǔ)器（續(xù)1）,片內(nèi)存儲(chǔ)器組織：,2.3 片內(nèi)調(diào)試電路,有片內(nèi)Silicon Labs 2線（C2）接口調(diào)試電路。 支持非侵入式、全速的在系統(tǒng)調(diào)試： 支持觀察和修改存儲(chǔ)器和寄存器 支持?jǐn)帱c(diǎn)和單步執(zhí)行。 在調(diào)試時(shí)所有的模擬和數(shù)字外設(shè)都正常工作。,2.4 可編程數(shù)字 I/O 和交叉開關(guān),C8051F310有29個(gè)I/O引腳（3個(gè)

6、8位口和一個(gè)5位口） 端口與標(biāo)準(zhǔn)8051相似，但有一些改進(jìn)： 每個(gè)端口引腳都可以被配置為模擬輸入或數(shù)字I/O。 選擇為數(shù)字I/O的引腳還可以被配置為推挽或漏極開路輸出。 “弱上拉”可以被總體禁止，用于低功耗。 數(shù)字交叉開關(guān)將內(nèi)部數(shù)字資源映射到端口I/O引腳： 計(jì)數(shù)器/定時(shí)器、 串行總線、 硬件中斷、 比較器輸出 其它數(shù)字信號(hào),2.4 可編程數(shù)字 I/O 和交叉開關(guān)（續(xù)1）,數(shù)字交叉開關(guān)原理框圖,2.5 串行端口,C8051F310內(nèi)部有： 一個(gè)SMBus/I2C接口、 一個(gè)具有增強(qiáng)型波特率配置的全雙工UART 一個(gè)增強(qiáng)型SPI接口。 每種串行總線都完全用硬件實(shí)現(xiàn)。,2.6 可編程計(jì)數(shù)器陣列,除

7、了4個(gè)16位的通用計(jì)數(shù)器/定時(shí)器之外，MCU中還有一個(gè)片內(nèi)可編程計(jì)數(shù)器/定時(shí)器陣列（PCA）。 PCA包括一個(gè)專用的16位計(jì)數(shù)器/定時(shí)器時(shí)間基準(zhǔn)和5個(gè)可編程的捕捉/比較模塊。 捕捉/比較模塊4還提供看門狗定時(shí)器（WDT）功能。 PCA捕捉/比較模塊的I/O 和外部時(shí)鐘輸入可以通過數(shù)字交叉開關(guān)連到端口I/O引腳。,2.7 10位模/數(shù)轉(zhuǎn)換器,一個(gè)10位SAR ADC，最大采樣速率200ksps，10位精度。 一個(gè)25通道多路選擇器，選擇ADC的正輸入和負(fù)輸入: 端口P1P3的每個(gè)引腳 片內(nèi)溫度傳感器的輸出 電源電壓（VDD） A/D轉(zhuǎn)換可以有6種啟動(dòng)方式：軟件命令、定時(shí)器0溢出、定時(shí)器1溢出、定時(shí)器2溢出、定 時(shí)器3溢出或外部轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)。 轉(zhuǎn)換完成可以產(chǎn)生中斷，或者用軟件查詢。 當(dāng)ADC數(shù)據(jù)位于范圍之內(nèi)或之外時(shí)可產(chǎn)生窗口中斷。,SAR(逐次逼近寄存器型),2.7 10位模/數(shù)轉(zhuǎn)換器（續(xù)1）,10位ADC原理框圖,2.8 比較器,兩個(gè)電壓比較器，可以由軟件使能/禁止和配置。 端口I/