帶USB和智能讀卡器接口的C51微控制器

　　摘要：ATMEL公司是51單片機生產廠家之一,該公司新推出的AT8xC5122系列微處理器可支持USB和讀卡器，并且具有兩種封裝形式，可以方便地應用于多種場合和儀器中。

　　關鍵詞：單片機；USB；讀卡器；微控制器；AT8xC5122

１　ＡＴ８ｘＣ５１２２的特性結構

　　Ａｔｍｅｌ公司最近又生產了一系列帶ＵＳＢ和智能讀卡器接口的微處理器（如ＡＴ８３Ｃ５１２２、ＡＴ８５Ｃ５１２２、ＡＴ８９Ｃ５１２２等）。這些器件是由８位微處理器８０Ｃ５１優化派生出來的高性能ＣＭＯＳ微處理器，帶有ＵＳＢ和智能讀卡器接口，其中ＡＴ８ｘＣ５１２２保留了Ａｔｍｅｌ ８０Ｃ５１的特性，帶有３２ｋＢ的ＲＯＭ、７６８字節的內部ＲＡＭ、一個四級中斷系統、兩個１６位定時器／計數器（Ｔ０／Ｔ１）以及一個帶有波特率發生器和片內晶振器的全雙工增強型ＵＡＲＴ（ＥＵＡＲＴ）。

　　另外，ＡＴ８ｘＣ５１２２還含有一個帶７個端點的ＵＳＢ２．０全速功能控制器、 一個多協議的智能卡接口、一對數據指針、７個可編程的ＬＥＤ電流源（２－４－１０ｍＡ）和一個硬件看門狗電路。

　　帶３２ｋＢ存儲器的ＡＴ８９Ｃ５１２２閃速ＲＡＭ版本和ＡＴ８５Ｃ５１２２代碼ＲＡＭ版本可以被駐留在片內的ＲＯＭ在系統編程（ＩＳＰ），并可通過ＵＳＢ或ＵＡＲＴ加載。

　　ＡＴ８ｘＣ５１２２有兩種軟件可選的降低功耗方式。圖１為ＡＴ８ｘＣ５１２２的內部功能框圖。

２　管腳配置說明

　　ＡＴ８ｘＣ５１２２有兩種封裝形式，分別為ＶＱＦＰ６４封裝和ＰＬＣＣ２８封裝，圖２所示是采用ＶＱＦＰ ６４封裝的引腳排列。各引腳的功能說明如下：

　　Ｐ０～Ｐ５：Ｉ／Ｏ端口。

　　ＲＳＴ：復位輸入。當晶振復位器件時，此腳應保持６４個晶振周期為低。無論晶振工作與否，只要有低于ＶＩＬ的電壓出現，各種端口都將處于復位狀態。但在內部復位時，輸出要保持至少１２個晶振周期。

　　Ｄ＋：ＵＳＢ正向數據上行端口，該腳需要一個１．５ｋΩ的外部上拉電阻接到ＶＲＥＦ，以達到全速。

　　Ｄ－：ＵＳＢ反向數據上行端口。

　　ＶＲＥＦ：ＵＳＢ參考電壓輸入， 范圍為３．０～３．６ Ｖ。 ＶＲＥＦ一般通過一個１．５ｋΩ的電阻連到Ｄ＋上，ＶＲＥＦ電壓可由軟件控制。

　　ＸＴＡＬ１：輸入到片內晶振放大器，使用內部晶振時，需要一個晶體／諧振電路連到這個管腳。使用外部晶振時，應將輸出端連到這個管腳。

　　ＸＴＡＬ２：片內晶振放大器輸出。

　　ＥＡ：外部存取使能，ＥＡ必須接地才能讀取外部存儲器００００ｈ－ＦＦＦＦｈ的代碼。如果程序設置為安全１級，ＥＡ鎖定為復位狀態。

    ＡＬＥ：地址鎖定使能／程序脈沖端。在讀取外部存儲器時，輸出脈沖鎖定地址的低字節。在正常情況下，ＡＬＥ發出持續的１／６晶振頻率以用作外部的定時或時鐘。應注意的是：每存取一次外部存儲器，都有一個ＡＬＥ脈沖。此外，這個管腳還可作為閃存編程的輸入脈沖（ＰＲＯＧ）。當特殊功能寄存器（ＳＦＲ）的ＡＵＸＲ．０位設置為０時，ＡＬＥ在整個內部存取過程中不起作用。

　　ＰＳＥＮ：編程選通使能，用于讀取選通外部程序存儲器。執行外部程序存儲器的代碼時，每個機器周期，ＰＳＥＮ出現兩次。存取內部程序存儲器時，ＰＳＥＮ不起作用。

　　ＰＬＬＦ：接到ＲＣ網絡的ＰＬＬ低通濾波器。

　　ＡＶＣＣ：模擬電壓用于片內ＰＬＬ和ＵＳＢ設備。

　　ＶＣＣ ：內部電壓調節器和Ｉ／Ｏ電源。

　　ＬＩ：ＤＣ／ＤＣ 輸入，ＬＩ必須通過一個電感（４．７μＨ）連到ＶＣＣ上，以便為ＤＣ／ＤＣ 轉換器提供泵電流。

　　ＣＶＣＣ：卡信號電壓，該電壓可用于卡接口的編程，設計時需要連接一個去耦電容。

　　ＤＶＣＣ：數字電源，為數字核和內部Ｉ／Ｏ提供電壓，該腳內部連到一個３．３Ｖ電壓調節器的輸出，并外接一個去耦電容器。

　　ＣＶＳＳ：ＤＣ／ＤＣ 地，用于從外部電感接收電流。

　　ＶＳＳ：數字地。

　　ＡＶＳＳ：模擬地。

３　應用舉例

　　現在ＩＣ卡用得越來越普遍了。由于ＡＴ８ｘＣ５１２２帶有ＵＳＢ接口和讀卡器接口，所以很多場合和很多儀器中可以用到它們，比如交警用的手持刷卡機內核就可以使用這些微處理器。圖４為ＡＴ８ｘＣ５１２２的典型應用示意圖。