c8051f單片機的主要應用問答

問：內部時鐘振蕩器是否穩(wěn)定？是否可以用于產(chǎn)生波特率的時基？
答：不同器件的內部時鐘振蕩器的精度是不同的(±20%)。隨電源電壓變化，它也將發(fā)生變化（6.5%/V）。但基本不隨溫度變化（<1%溫度變化范圍-40℃~+85℃）。由于不同器件內部振蕩器的離散性較大，所以不能用于產(chǎn)生波特率，應該外接標準晶體 。而有些器件，如C8051F3xx/f12x/f04x/f06x內部振蕩器精度為±2%，可用于產(chǎn)生波特率 。

問：片內/外振蕩器如何配置？
答：正確步驟：

1、允許外部振蕩器；

2、等待1ms；

3、查詢XTLVLD 0->1

4、切換到外部振蕩器。

注意：振蕩器頻率的選擇，即OSCXCN寄存器的配置（外部振蕩器頻率控制位的設置）。關于更多的信息以及源代碼可以參看應用筆記AN002《配置內部和外部振蕩器》。應用筆記可以從我公司網(wǎng)站下載：www.xhl.com.cn

問：C8051F MCU的指令執(zhí)行速度為多少？

答：C8051F MCU的CIP-51內核采用流水線結構，與標準的8051結構相比，指令執(zhí)行速度有很大的提高。標準的8051單片機執(zhí)行一個單周期指令需要12個系統(tǒng)時鐘周期，而C8051F MCU執(zhí)行一個單周期指令只需要一個系統(tǒng)時鐘周期。如果系統(tǒng)時鐘頻率為25MHz，執(zhí)行一個單周期指令所需時間為40ns。

問：切換外部晶振時應注意哪些問題？

答：首先要允許外部振蕩器，但此時的系統(tǒng)時鐘源仍應是內部時鐘，直到外部振蕩器穩(wěn)定后，才可將系統(tǒng)時鐘源切換到外部振蕩器上，否則會出現(xiàn)切換不過去，系統(tǒng)死機的情況。

問：使用外部晶振應注意哪些問題？

答：1、所有的模擬和數(shù)字電源引腳都應接電源（2.7~3.6V）；

2、C8051F3xx系列器件的晶振引腳間應跨接一個10M電阻（在新華龍網(wǎng)站的“主頁”—“原理圖/PCB庫”中有C8051F系列單片機的典型接線圖）；

3、晶振、電容等相關器件盡量靠近單片機的晶振引腳。

問：系統(tǒng)時鐘切換到外部時鐘后，內部的時鐘是否應關閉？

答：可以選擇關閉或不關閉，但是從降低功耗的角度來說，應該關閉。

問：系統(tǒng)時鐘可不可以在程序中隨時切換？

答：可以，但是由內部再一次切換到外部時應按照技術問答2所介紹的步驟進行切換。

問：使用外部晶振時如何配置芯片的引腳？

答答：對于芯片上有固定晶振引腳的設備(例如C8051F02X)；相應時鐘輸入引腳按選擇的晶振模式自動分配引腳；

對于晶振引腳與GPIO共用的芯片(例如C8051F30X)；晶振引腳要按下述方式進行設置：

(1).外接晶體體時；XTAL1與XTAL2都要配置為模擬輸入

(2).外接振蕩電路為“RC”或“C”方式時，XTAL2引腳要配置為模擬輸入

(3).外接CMOS時鐘電路時，XTAL2引腳要配置為數(shù)字輸入

(4).以上幾種方式在引腳的配置中都要使用跳過功能將此引腳跳過

問：外接晶振的最高頻率是多少？

答：外接晶振的最高頻率是30MHz；

模數(shù)轉換
問：從上電（或退出掉電模式）到ADC穩(wěn)定開始轉換需要多長時間？

答：模擬建立時間也就是等待參考電平穩(wěn)定的時間。它取決于接在VREF引腳的電容容量。此電容越大VREF的噪音就越小，ADC轉換結果的噪音也就越小。如果用4.7μF電容，則穩(wěn)定時間大約為2ms，如果無旁路電容（不推薦），穩(wěn)定時間大約為10μS。

注意：在開始轉化之前，需要一個1.5μS的跟蹤時間，這也就決定了ADC多路轉換開關（MUX）的切換速度。

問：ADC的最大輸入電壓及輸入阻抗？

答：ADC的最大輸入電壓為VREF，它的輸入電壓范圍是0V-AV+/VDD。

輸入電容為10pF；輸入阻抗等價于一個5kΩ電阻和一個10pF電容的串聯(lián)。

請參考應用筆記AN019“計算開關電容ADC的建立時間”。

問：ADC可編程窗口檢測器有什么用途？

答：ADC可編程窗口檢測器在很多應用中非常有用。它不停地將ADC輸出與用戶編程的限制量進行比較，并在檢查到越限條件時通知系統(tǒng)控制器，這在中斷驅動的系統(tǒng)中尤其有效，既可以節(jié)省代碼空間和CPU帶寬又能提供快速響應的時間。

問：為了使ADC或DAC具有更好的性能，是否應在VREF 引腳接電容？

答：推薦在VREF引腳接一個0.1μF的陶瓷電容器與一個大的電容（典型為4.7μF鉭電容）。在VREF引腳加電容是為了降低VREF的噪聲。因為VREF的噪聲越小，ADC或DAC轉換結果的噪聲也就越小。且這兩個電容在PCB板上應盡可能離VREF引腳近。

問：內部參考電平是否可以用于外部電路的參考？

答：可以，你可以用VREF信號作為輸出驅動其它電路（像放大器的偏置電壓等）。注意，VREF引腳只能提供源電流，也就是說，要有負載接地使電流流出C8051器件。例如，如果你將VREF連到OP運放的(+)節(jié)點，你要加一個下拉電阻對地(24K左右)將電流限制在100μA。

問：如果測試的模擬輸入電壓范圍是0-5V怎么辦？

答：因為模擬輸入（AINx）引腳不能承受5V電壓，任何引腳在任何情況下(不管ADC或PGA的設置如何)必須使其輸入 電壓保持在AGND和AV＋之間，這是為了避免沉（或源）電流通過ESD保護裝置。為了測試0-5V范圍的信號，必須使信號衰減（衰減到AV＋以下）才能進入到ADC輸入。當使用外部VREF時，要求VREF的最大值比AV+小300mV。

問：F02x器件內部有PGA（可編程增益放大器）可以對輸入模擬信號進行放大。其中的一個放大倍數(shù)為0.5倍。是否意味著我可以外接+6V的模擬輸入電壓，經(jīng)過0.5倍的放大變成3V輸入到AINx呢？

答：請注意：任何模擬引腳（數(shù)據(jù)IO口和VDD引腳除外）的最大輸入電壓為-0.3V到 VDD+0.3V。如果超出此范圍可能造成器件永久損壞。

在單端輸入方式，有兩個限制因素如下：

1、AIN輸入電壓必須在AGND和AV+之間以避免吸/源電流流過ESD保護器件。

2、AIN電壓必須在AGND和(VREF / GAIN) 之間。假設一個12位的ADC，AINx 引腳的輸入電壓小于AGND，結果將是0x000；如果輸入電壓大于(VREF / GAIN) ，結果將是0xFFF。

例如，使用外部1.25V參考，PGA增益為0.5，允許的電壓輸入范圍是0V到 (1.25V / 0.5 = 2.5V)。

問：如何提高系統(tǒng)的ADC的性能？

答：第一、將模擬電源和數(shù)字電源分開，可以使用比較簡單的方法，如在模擬電源和數(shù)字電源之間加簡單的濾波。

第二、將模擬地和數(shù)字地分開，并在電源附近通過磁珠連接。

第三、制板時，大面積覆銅。

第四、未使用到的模擬引腳要接地。

第五、為了確保參考電壓的穩(wěn)定，參考電壓引腳一定要接去耦電容。

第六、模擬信號的輸入電壓范圍是0-VDD，如果模擬輸入的外圍有可能侵入高電壓（超過芯片的極限允許范圍），就要采取保護措施（如加兩個肖特級二極管）。如果模擬輸入會有瞬間過電流，也要加限流保護。

問：如果使用內部參考源，C8051F020/F021的參考電壓引腳如何連接？

答：C8051F020/F022共有4個參考電壓引腳，VREF，VREF0，VRFE1和VREFD。允許ADC和DAC使用一個外部電壓基準或片內電壓基準。通過配置VREF0CF基準電壓控制寄存器，ADC0還可以使用DAC0的輸出作為內部基準，ADC1也可以使用模擬電源作為電壓基準。內部基準電壓必須通過VREF引腳連接到芯片內部。所以當您的系統(tǒng)中使用到內部基準電壓時，必須確保VREF與VREF0，VREF1，VREFD（全部或部分）引腳的連接。

C8051F021/F023共有兩個參考電壓引腳，VREFA和VREF。如果ADC0和ADC1使用內部參考源，必須將VREFA與VREF引腳連接。

注意：如果使用ADC或DAC，則不管電壓基準取自片內還是片外，REF0CN寄存器中的BIASE位必須被置為邏輯1。

問：為什么在進行A/D轉換時測得的數(shù)據(jù)跳變很大？

答：當輸入信號有干擾脈沖、ADC的轉換時間太短、在通道切換后通道還沒有穩(wěn)定就開始轉換等原因都會導致轉換后的數(shù)據(jù)跳變大，請仔細檢查以上三點并做相應的處理就可以解決此類問題。

問：在進行A/D轉換時所測得的數(shù)據(jù)與計算所得的數(shù)據(jù)相差很大，但跳變不大，為什么？

答：1、計算時所用的基準電壓是多少，如果用的是內部基準，把內部基準電壓通過交叉開關分配到芯片引腳上，再進行測量；

2、換別的通道轉換看是否正常。

問：ADC的單端輸入與差分輸入的區(qū)別?

答答：在單端方式工作時；ADC轉換的是單輸入引腳對地的電壓值；在增益為1時，測量的值就是輸入的電壓值；范圍是0V到VREF；當增益增加時，輸入的范圍要相應的減??；

在差分方式工作時；ADC轉換的是AIN+與AIN-兩個引腳的差值；在增益為1時，測量的值等于(AIN+)-(AIN-)，范圍是-VREF到+VREF；當增益增加時，輸入的范圍要相應的減小。

注意：在差分方式時所提的負壓是指AIN-引腳的電壓大于AIN+引腳的電壓，實際輸入到兩個引腳的電壓對地都必需是正的；例如:如果AIN+引腳輸入的電壓為0V，AIN-引腳的輸入電壓為1/2VREF時，差分的輸入電壓為(0V-1/2VREF) = -1/2VREF。

端口
問：器件IO口的吸收（sink）電流和源（source）電流是多少？

答：IO口的沉電流和拉電流的極限參數(shù)為100mA（但是此時已經(jīng)不能保證端口的正常邏輯關系了）。具體的參數(shù)請參考datasheet的端口IO部分的“端口I/O直流電氣特性”。

問：端口是否要加保護？

答：在端口電流瞬間跳變的情況下，建議加限流電阻進行保護。另外如果端口可能有超過極限電壓范圍的瞬變電平侵入，也要加瞬態(tài)保護。（瞬態(tài)保護的通常方式為接入TVS器件）

問：C8051F系列單片機的IO口與傳統(tǒng)8051單片機相比有什么區(qū)別？

答：①C8051F系列單片機的IO口全部為三態(tài)雙向口（而傳統(tǒng)8051單片機P1、P2、P3口為準雙向口），內部有弱上拉可禁止（傳統(tǒng)8051單片機固有），可配置為開漏輸出和推挽輸出（傳統(tǒng)8051單片機只有開漏輸出）。

②片內數(shù)字資源要通過數(shù)據(jù)交叉開關（crossbar）按一定的優(yōu)先級配置到IO引腳（C8051F2xx系列除外，而傳統(tǒng)8051單片機不具備這一功能）。IO口的配置更加靈活。

問：C8051F系列單片機電源電壓全部為2.7-3.6V，那么是否有與5V系統(tǒng)接口的比較簡單的解決方案？

答：所有IO口允許5V（極限值為5.8V）輸入，但是輸出高電平為VDD。如果與5V系統(tǒng)接口，最簡單的方法是開漏輸出并在輸出端加接5V上拉，關鍵是上拉電阻的選擇。具體參考應用筆記AN011“在5V系統(tǒng)中使用C8051Fxxx”。

建議：如果可能，請盡量選用供電電壓兼容的芯片，這是一種最理想的選擇。

問：模擬引腳能否簡單地用于數(shù)字I／O？

答：如果模擬引腳是獨立的是不可以的。但是如果模擬引腳和數(shù)字IO是復用的，是可以通過SFR的設置來完成配置。

問：C8051F020/022的p4-p7口和p0-p3口有什么不同？

答：P0-P3口復位時為通用口，可通過Crossbar（數(shù)據(jù)交叉開關）寄存器按優(yōu)先級設置成第二功能。而P4-P7口是通用口，另外P4-P7寄存器不能位尋址。

問：如果通過Crossbar寄存器使能并分配為P0.0和P0.1引腳，那么，我還可以用這兩個引腳為通用I/O嗎？

答：①如果你通過Crossbar使能一個外設，如UART，那么這個外設將控制這些引腳的輸出狀態(tài)（邏輯高/邏輯低）。

②你可以在任何時刻讀引腳的狀態(tài)，與Crossbar控制與否無關。

③當被禁止時，大部分外設的輸出引腳被置為高阻態(tài)（UART口是一個很好的例子）。因為UART收發(fā)器無明確的禁止態(tài)，你可將相應的引腳置成開漏輸出模式，也可以達到相同的結果，因為UART收發(fā)器在空閑時引腳為邏輯1。

總的來說，Crossbar置配后在末使用時的外設引腳可以用于數(shù)據(jù)輸入，但不能作為數(shù)據(jù)輸出。其它器件，如F3xx系列，口引腳可通過Crossbar“重新聲明”且用于GPIO引腳對器件管腳無影響，因為這些器件具有“引腳跳過”（PIN SKIP）特性。

問：IO口的開漏和推挽輸出如何使用？

答：將端口引腳置成推挽輸出方式，這將使能端口引腳驅動器?？傮w上來講，數(shù)據(jù)輸入端口引腳置成開漏方式、數(shù)據(jù)輸出端口引腳置成推挽方式。當引腳用于輸出連接上拉電阻（也就是說當與5V系統(tǒng)接口時）時配置成開漏輸出。

問：引腳P1.4~P1.7中斷如何使用？

答：如果外部中斷（EX4－EX7）使能且相應的引腳P1.4~P1.7變低（可以是外部輸入信號、寫輸出端口鎖存或是Crossbar定義的外設啟動的事件）。那么中斷標志（PRT1IF.n）將置位，如果全局中斷使能，將產(chǎn)生一個中斷。中斷邏輯檢測本身的邏輯狀態(tài)，與產(chǎn)生邏輯狀態(tài)變化的原因無關。

問：是不是所有的C8051F系列單片機的I/O口都是5V兼容？

答：不是，例如C8051F060只有P0口是5V兼容，具體的要參照相關型號的數(shù)據(jù)手冊。

問：P4口的某些引腳已用為外部存儲器的控制信號，剩下的口線能否作為普通I/O使用？

答：可以，但不能直接給此端口送數(shù)，應通過“與”或者“或”的方式來對此端口進行操作。

問：為什么端口的數(shù)據(jù)寄存器置為0時，其引腳上的電平還是為高電平？

答：交叉開關使能位沒有置位。

問:端口在停機(STOP)模式下是什么狀態(tài)?

答：端口在停機模式下將保持進入停機模式前的狀態(tài)。