單片機C8051F020簡介及其在儀器和儀表中的應用

1引言

　　當前,隨著科學技術及工農業生產水平的不斷提高,對相應的儀器儀表也提出越來越高的要求,因此,儀器儀表需擴展大量的外圍功能部件來滿足儀器儀表復雜性、高性能及智能化的要求。

　　這種方法雖然滿足了儀器的復雜性要求,但隨之而來的問題是由于系統擴展的過于復雜而造成系統可靠性降低,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勢,如果能夠將功能復雜的眾多外圍功能部件全部或大部分集成到系統所使用的單片機內部,則可大大提高儀器儀表系統的可靠性,同時又使系統的成本得以降低,還可利用單片機片內資源在不增加硬件成本的情況下增強儀器的性能,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Cygnal公司的C8051F020單片機便是1款可滿足復雜高性能儀器儀表要求的單片機。

　　C8051F020單片機是集成在1塊芯片上的混合信號系統級單片機,具有與MCS?51內核及指令完全兼容的微控制器。除了具有標準8051機的數字外設部件外,片內還集成了數據采集與控制系統中常用的模擬部件和其它數字外設及功能部件,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、溫度傳感器、SMBus/I2C、UART、SPI、可編程計數器/定時器陣列、定時器、I/O端口、電源監視器、看門狗定時器和時鐘振蕩器等,且該單片機內部具有JTAG和調試電路,通過JATG接口可以使用安裝在最終應用系統產品上的單片機進行非侵入、全速及在系統調試。

　　2功能與特點

　　（1）25MIPS高速流水線式與8051機完全兼容的CIP-51內核。

　?。?）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16位通用定時器。

　?。?）具有5個捕捉/比較模塊的可編程計數/定時器陣列。

　　（6）內部電壓基準。

　?。?）內置溫度傳感器（±3℃）。

　?。?）片內看門狗定時器,時鐘源及VDD監視器。

　?。?）64個通用數字I/O端口。

　?。?0）具有I2C/SMBUSSPI及兩路UART、串行接口。

　　（11）64KB系統可編程FLASH存儲器。

　　（12）4352（4096＋256）Byte片內RAM。

　?。?3）64KB地址的外部存儲器接口。

　　（14）內部FLASH存儲器可實現在系統編程,即可作程序存儲器也可作非易失性數據存儲器。

　?。?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）全系列工業級電路（－45℃－＋85℃）。

　?。?7）片內JTAG仿真電路,提供全速的電路內仿真,不占用片內用戶資源,支持斷點、單步、觀察點、運行和停止等調試命令、支持存儲器和寄存器校驗和修改。

　　3內部功能部件

　　3.1CPU

　　C8051F020CPU的主要特點如下：

　?。?）與標準8051機完全兼容,支持標準的ASM51、KeilC高級語言;

　　（2）具有高速指令處理能力,機器周期由MCS51標準的12個系統時鐘周期降為1個系統時鐘周期,且70％的指令時間為1－2個機器周期,指令處理能力大大提 高;

　?。?）增加了中斷源,由MCS-51標準7個中斷源增加至22個中斷源;

　?。?）增加了復位源,標準的MCS?51只有外部引腳復位,而C8051F020增加了7種復位源,使系統可靠性大大提高;

　?。?）增加了內部能獨立工作的時鐘源。