单片机原理与实践 第7章 C8051F单片机的原理.ppt

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1、第 1 页v高速高速CIP-51CIP-51内核内核CISCCISC指令指令与与MCS-51MCS-51兼容兼容指指令令运运行行实实行行流流水水作作业业，无无机机器器周周期期的的概概念念，指令以时钟周期为运行单位。指令以时钟周期为运行单位。整个指令集平均运行速度为整个指令集平均运行速度为MCS-51MCS-51的的9.59.5倍倍最高时钟速度可达最高时钟速度可达100MHz100MHz7 7.C8051F.C8051F单片机单片机的原理的原理第 2 页7 7.C8051F.C8051F单片机单片机的原理的原理v灵活的灵活的I/OI/O交叉开关配置交叉开关配置采采用用开开关关网网络络以以硬硬件件

2、方方式式实实现现I/OI/O端端口口的的灵灵活活配置配置可可根根据据特特定定应应用用选选择择通通用用I/OI/O端端口口和和所所需需数数字字资源资源定定时时器器、串串行行总总线线、外外部部中中断断源源、ADCADC转转换换控控制制、比比较较器器输输出出、PCAPCA捕捕捉捉/比比较较模模块块和和外外部部时时钟钟输入等输入等可可将将内内部部数数字字系系统统资资源源定定向向到到P0P0P3P3端端口口的的I/OI/O引脚引脚第 3 页7 7.C8051F.C8051F单片机单片机的原理的原理vI/OI/O端端口口可可编编程程选选择择为为单单向向（输输出出特特性性为为推推挽挽）/双向（输出特性为弱上

3、拉或漏极开路）双向（输出特性为弱上拉或漏极开路）v先进的时钟系统先进的时钟系统片片内内设设置置有有一一个个可可编编程程的的时时钟钟振振荡荡器器（无无需需外部器件）外部器件）可可进进行行可可变变时时钟钟的的编编程程设设定定，外外部部振振荡荡器器可可选择选择4 4种方式。种方式。当程序运行时，可实现内外时钟的动态切换当程序运行时，可实现内外时钟的动态切换时时钟钟输输出出CYSCLKCYSCLK除除供供片片内内使使用用外外，还还可可从从I/OI/O端口输出端口输出第 4 页7 7.C8051F.C8051F单片机单片机的原理的原理vJTAGJTAG系统调试接口系统调试接口采用同一开发工具进行调试和程

4、序烧录采用同一开发工具进行调试和程序烧录v多复位源系统多复位源系统增强系统的安全和微控制器的功耗管理功能增强系统的安全和微控制器的功耗管理功能片内电源监视片内电源监视WDTWDT（Watch Dog TimerWatch Dog Timer）看门狗定时器）看门狗定时器时钟丢失检测器时钟丢失检测器比较器比较器0 0输出电平检测输出电平检测软件强制复位软件强制复位CNVSTRADCNVSTRAD转换启动转换启动外部引脚外部引脚RSTRST复位，可双向复位复位，可双向复位第 5 页7 7.C8051F.C8051F单片机单片机的原理的原理v最小功耗系统的最佳支持最小功耗系统的最佳支持3V3V（2.7

5、2.73.6V3.6V）供电供电完完善善的的时时钟钟系系统统,可可以以保保证证系系统统在在满满足足响响应应速速度要求下，使系统的平均时钟频率最低度要求下，使系统的平均时钟频率最低众众多多的的复复位位源源使使系系统统在在掉掉电电方方式式下下，可可随随意意唤醒，从而可灵活地实现零功耗系统设计唤醒，从而可灵活地实现零功耗系统设计可以接收可以接收5V5V逻辑电平的输入逻辑电平的输入漏漏极极开开路路加加上上拉拉电电阻阻到到5V5V后后，可可驱驱动动5V5V的的逻逻辑器件辑器件第 6 页7 7.C8051F.C8051F单片机单片机的原理的原理v混合信号片上系统混合信号片上系统具有标准具有标准805180

6、51的数字外设部件的数字外设部件ADCADC模拟多路选择器模拟多路选择器可编程增益放大器（可编程增益放大器（PGAPGA）DACDAC（电压或电流输出）电压或电流输出）电压比较器电压比较器电压基准电压基准芯片温度传感器芯片温度传感器第 7 页7 7.C8051F.C8051F单片机单片机的原理的原理v其他数字模块其他数字模块增增强强型型全全双双工工UARTUART（硬硬件件地地址址识识别别和和错错误误检检测）测）SMBus/ISMBus/I2 2C CSPISPIUSBUSBCANCAN电源监视器电源监视器WDTWDT时钟振荡器时钟振荡器PCAPCA第 8 页7 7.C8051F.C8051F

7、单片机单片机的原理的原理片内片内扩展扩展RAMRAM具有具有ISPISP和和IAPIAP能力的能力的FLASHFLASH程序程序存储器存储器众多的中断源众多的中断源第 9 页CIP-51CIP-51内核与指令系统内核与指令系统vCIP-51CIP-51内核内核以以80328032为基础为基础其主要区别其主要区别时钟时钟系统调试接口系统调试接口复位复位vCIP-51CIP-51指令系统指令系统与与MCS-5lMCS-5l指令系指令系统统完全兼容完全兼容指令指令执执行速度行速度不同不同第 10 页C8051FC8051F单片机单片机的的SFRSFR与与MCS-51MCS-51的区别的区别第 11

8、页C8051FC8051F单片机单片机的数据存储器的数据存储器v有些片内集成了一定容量的数据存储器有些片内集成了一定容量的数据存储器v有有些些还还提提供供了了EMIFEMIF（External External Data Data Memory Memory InterfaceInterface），数数据据存存储储器器的的分分布布可可通通过过软软件件设置。设置。v对对于于无无EMIFEMIF，可可通通过过普普通通端端口口（用用软软件件和和普普通通端端口口仿仿造造，对对于于特特殊殊接接口口的的存存储储器器也也可可采采用此法）、用此法）、I I2 2C C、SPISPI等进行扩展。等进行扩展。第

9、12 页C8051FC8051F单片机单片机的片外数据存储器的扩展的片外数据存储器的扩展EMIFEMIF功能功能低端口方式低端口方式高端口方式高端口方式复复用用方方式式A15A15：88P2P2P6P6AD7AD7：00P3P3P7P7ALEALEP0.5P0.5P4.5P4.5/WR/WRP0.7P0.7P4.7P4.7/RD/RDP0.6P0.6P4.6P4.6非非复复用用方方式式A15A15：88P1P1P5P5A7A7：00P2P2P6P6D7D7：00P3P3P7P7/WR/WRP0.7P0.7P4.7P4.7/RD/RDP0.6P0.6P4.6P4.6第 13 页C8051FC80

10、51F单片机单片机的片外数据存储器的扩展的片外数据存储器的扩展第 14 页C8051FC8051F单片机单片机的片外数据存储器的扩展的片外数据存储器的扩展第 15 页C8051FC8051F单片机单片机的数据存储器的数据存储器0FFFFH0FFFFH0000H0000H片内数据存储器片内数据存储器片内数据存储器片内数据存储器片内数据存储器片内数据存储器片内数据存储器片内数据存储器。(a)(a)无片外数据存储器无片外数据存储器片内数据存储器地址重迭片内数据存储器地址重迭0FFFFH0FFFFH0000H0000H片外数据存储器片外数据存储器（无组选择）（无组选择）片内数据存储器片内数据存储器(b

11、)(b)片内、外数据存储器片内、外数据存储器片外数据存储器无组选择片外数据存储器无组选择0FFFFH0FFFFH0000H0000H片外数据存储器片外数据存储器（组选择）（组选择）片内数据存储器片内数据存储器(c)(c)片内、外数据存储器组片内、外数据存储器组片外数据存储器组选择片外数据存储器组选择0FFFFH0FFFFH0000H0000H片外数据存储器片外数据存储器（无组选择）（无组选择）(d)(d)无片内数据存储器无片内数据存储器片外数据存储器无组选择片外数据存储器无组选择MCS-51MCS-51方式方式第 16 页C8051FC8051F单片机单片机的数据存储器的数据存储器第 17 页

12、C8051FC8051F单片机单片机的程序存储器的程序存储器FLASHFLASH可存放程序和数据可存放程序和数据v以以页页(PAGE)/(PAGE)/扇扇区区(SECTOR)(SECTOR)（512B512B、1024B1024B等等）为为单单位位的的，擦擦除除操操作作将将擦擦除除整整个个页页/扇扇区区；写写入可按字节进行。入可按字节进行。v有有些些有有仅仅供供存存放放数数据据的的数数百百B B的的便便笺笺式式FLASHFLASH，页为页为128B128B。vISPISP，使使用用由由CYGNALCYGNAL或或第第三三方方供供应应商商提提供供的的编编程程工工具具通通过过JTAGJTAG接接口

13、口编编程程，这这是是对对未未初初始始化化器件的唯一的编程方法。器件的唯一的编程方法。vIAPIAP，使用使用MOVXMOVX指令对指令对FLASHFLASH进行编程。进行编程。v程序中使用程序中使用MOVCMOVC指令可读取指令可读取FLASHFLASH内的数据内的数据第 18 页C8051FC8051F单片机单片机的程序存储器的程序存储器FLASHFLASH存储器主体存储器主体低端地址：低端地址：00000000FLASHFLASH存储器加密选项存储器加密选项FLASHFLASH存储器保留区域存储器保留区域便便笺式笺式FLASHFLASH存储器存储器容量小于容量小于64K FLASH64K

14、FLASH结构示意图结构示意图第第N N组组FLASHFLASH存储器主体存储器主体第第0 0组组低端地址：低端地址：00000000FLASHFLASH存储器加密选项存储器加密选项FLASHFLASH存储器保留区域存储器保留区域便便笺式笺式FLASHFLASH存储器存储器容量大于容量大于64K FLASH64K FLASH结构示意图结构示意图第 19 页C8051FC8051F单片机单片机的程序存储器的程序存储器程序组（代码空间）程序组（代码空间）数据组（数据组（数据空间数据空间）PSBANKCOBANK PSBANKCOBANK 和和 SFLESFLE（PSCTL.2PSCTL.2）控制控

15、制PSBANKIFBANK PSBANKIFBANK 控制控制 SFLE=0 SFLE=1SFLE=0 SFLE=10FFFFH0FFFFH7FFFH7FFFH8000H8000H0000H0000H第第0 0组组第第0 0组组第第0 0组组第第1 1组组。第第0 0组组第第0 0组组第第0 0组组第第1 1组组。便便笺式笺式程序组（代码空间）程序组（代码空间）数据组（数据组（数据空间数据空间）物理地址物理地址0FFFFH7FFFH8000H物理地址物理地址0000H程序地址程序地址0FFFFH0FFFFH7FFFH7FFFH8000H8000H0000H0000H第第0 0组组第第1 1组组

16、第第0 0组组第第2 2组组17FFFH7FFFH10000H0000HMOVXMOVX写操作写操作MOVCMOVC读操作读操作第 20 页C8051FC8051F单片机单片机的程序存储器的程序存储器v提供安全选项和保密选项提供安全选项和保密选项防止防止FLASHFLASH被意外修改被意外修改防止程序和常数被非法读取防止程序和常数被非法读取安全选项安全选项某某些些SFRSFR被被用用来来保保护护FLASHFLASH，防防止止被被软软件件意意外外修修改改（不不同同微微控控制制器器方方式式不不同同），用用软软件件修修改改FLASHFLASH时，必须满足安全选项时，必须满足安全选项擦除允许位和写允许

17、位擦除允许位和写允许位操作顺序操作顺序第 21 页C8051FC8051F单片机单片机的程序存储器的程序存储器保密选项保密选项n对对JTAGJTAG接口的保密选项接口的保密选项FLASHFLASH中中的的某某个个字字节节（或或该该字字节节的的某某些些位位）被被用用来作为读锁定标志来作为读锁定标志锁锁定定位位总总是是可可读读的的并并可可以以被被清清零零（即即使使保保护护有效）有效）存存储储块块被被锁锁定定后后，解解锁锁的的唯唯一一办办法法是是通通过过JTAGJTAG接口进行整个程序存储器空间擦除。接口进行整个程序存储器空间擦除。第 22 页C8051FC8051F单片机单片机的程序存储器的程序存

18、储器n软软 件件 访访 问问 限限 制制（SRLSRL，Software Software Read Read LimitLimit）SRLSRL功功能能可可保保护护FLASHFLASH存存储储器器中中被被限限制制访访问问的的部部分分，无无法法通通过过运运行行在在未未被被限限制制访访问问的的FLASHFLASH中中的的软软件读取被限制访问部分中的数据件读取被限制访问部分中的数据/程序。程序。参数参数最小值最小值典型值典型值最大值最大值单位单位使用寿命使用寿命10K10K100K100K擦擦/写次数写次数擦除时间擦除时间101012121414msms写入时间写入时间404050506060ss第 23 页第七章作业第七章作业P.240P.240：1.1.和和2.2.