C8051F320及其USB接口應用

C8051F320是由美國Cygnal公司推出的C8051F系列單片機中的一款小型單片機。它是集成的混合信號片上系統SOC（System on chip），具有與MCS-51內核及指令集完全兼容的微控制器，除了具有標準8051的數字外設部件之外，片內還集成了數據采集和控制系統中常用的模擬部件和其它數字外設及功能部件。內部Flash存儲器可實現在系統編程，既可作程序存儲器也可作非易失性數據存儲。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，并支持存儲器和寄存器校驗和修改。
C8051F320片內自帶有USB收發器和控制處理器是它區別與同一系列產品的一大特點。用C8051F320來進行USB技術開發既方便又快捷。

C8051F320單片機簡介
1 功能部件及特點

1. 模擬外設 10位的ADC（±1LSB INL）：其最大可編程轉換速率可達200kbps，可多達17個外部輸入，可編程為單端輸入或差分輸入，內置一個溫度傳感器（±3℃）；2個模擬比較器；2.4V的內部電壓基準；精確的Vdd監視器和欠壓檢測器。
2. USB功能控制模塊 滿足USB2.0協議；可在全速（12 Mbps）或低速（1.5 Mbps）下運行；集成有一個時鐘恢復源，對于全速或低速傳輸均可不用外部晶振；支持8個靈活通用的端點；內置一個1K的USB專用緩沖存儲器；集成了一個USB接收器，不需要外部電阻。
3. 片內調試模塊 片內調試電路提供全速、非侵入式的在系統調試（不需仿真器）；支持端點、單步、觀察點、堆棧監視器；可以觀察/修改存儲器和寄存器；比使用仿真芯片、目標仿真頭和仿真插座的仿真系統有更好的性能。
4. 工作溫度范圍：0～70℃
5. 高速8051微控制器內核 采用流水線指令結構，其70%的指令的執行時間為一個或兩個系統時鐘周期；速度可達25 MIPS（時鐘頻率為25MHz時）。
6. 存儲器 1280字節的內部數據RAM（1K+256）；16K字節的可以在系統編程的Flash閃速存儲器。
7. 數字外設 25個字節寬的端點I/O；所有口線均耐5V電壓；可同時使用UART串口、硬件SMBusTM、SPITM；帶有4個可編程的16位計數器/定時器陣列；帶有5個捕捉/比較模塊的通用16位計數器/定時器。
8. 時鐘源 內部晶振，精度為0.25；支持所有USB和UART模式；外部晶振器：晶體、RC、C或外部時鐘；內置一個針對USB控制器的片上時鐘乘法器。
9. 供電電壓 片上的參考電源校準器支持USB總線電源操作；校準器的Bypass模式支持USB內部電源操作。
10. 性能特點 C8051F320在保持CISC結構及指令系統不變的情況下，對指令運行實行流水作業，推出了CIP-51的CPU模式，從而大大提高了指令運行速度，使8051兼容機系列進入了8位高速單片機行列。

　傳統的單片機I/O端口大都是固定為某個特殊功能的輸入/輸出口，可以是單功能或多功能，I/O端口可編程選擇為單向/雙向以及上拉、開漏等。這種固定方式既占用較多引腳，配置又不夠靈活。C8051F320采用開關網絡以硬件方式實現I/O端口的靈活配置，如圖1所示。在這種通過交叉開關配置的I/O端口系統中，單片機外部為通用I/O口，如P0口、P1口和P2口。內有輸入/輸出的電路單元通過相應的配置寄存器控制的交叉開關配置到所選擇的端口上。

　C8051F320還提供了一個完整而先進的時鐘系統，如圖2所示。在這個系統中，片內設置有一個可編程的時鐘振蕩器（無需外部器件），可提供2、4、8和16 MHz時鐘的編程設定。外部振蕩器可選擇4種方式。當程序運行時，可實現內外時鐘的動態切換。編程選擇的時鐘輸出CYSCLK除供片內使用外，還可從隨意選擇的I/O端口輸出。

　C8051F320在8位單片機中率先配置了標準的EC2接口（IEEE1149.1）。在上位機軟件支持下，通過串行的EC2接口直接對產品系統進行仿真調試。C8051F的EC2接口不僅支持Flash ROM的讀/寫操作及非侵入式在系統調試，還為在系統測試提供邊界掃描功能。通過邊界寄存器的編程控制，可對所有器件引腳、SFR總線和I/O口弱上拉功能實現觀察和控制。
　C8051F320把80C51單一的外部復位發展成多源復位：上電復位、掉電復位、外部引腳復位、軟件復位、時鐘檢測復位、比較器0復位和引腳配置復位。眾多的復位源為保障系統的安全、操作的靈活性以及零功耗系統設計帶來極大的好處。