C8051F320及其USB接口應(yīng)用

C8051F320是由美國(guó)Cygnal公司推出的C8051F系列單片機(jī)中的一款小型單片機(jī)。它是集成的混合信號(hào)片上系統(tǒng)SOC（System on chip），具有與MCS-51內(nèi)核及指令集完全兼容的微控制器，除了具有標(biāo)準(zhǔn)8051的數(shù)字外設(shè)部件之外，片內(nèi)還集成了數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)中常用的模擬部件和其它數(shù)字外設(shè)及功能部件。內(nèi)部Flash存儲(chǔ)器可實(shí)現(xiàn)在系統(tǒng)編程，既可作程序存儲(chǔ)器也可作非易失性數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。片內(nèi)JTAG仿真電路提供全速的電路內(nèi)仿真，不占用片內(nèi)用戶資源。支持?jǐn)帱c(diǎn)、單步、觀察點(diǎn)、運(yùn)行和停止等調(diào)試命令，并支持存儲(chǔ)器和寄存器校驗(yàn)和修改。
C8051F320片內(nèi)自帶有USB收發(fā)器和控制處理器是它區(qū)別與同一系列產(chǎn)品的一大特點(diǎn)。用C8051F320來進(jìn)行USB技術(shù)開發(fā)既方便又快捷。

C8051F320單片機(jī)簡(jiǎn)介
1 功能部件及特點(diǎn)

1. 模擬外設(shè) 10位的ADC（±1LSB INL）：其最大可編程轉(zhuǎn)換速率可達(dá)200kbps，可多達(dá)17個(gè)外部輸入，可編程為單端輸入或差分輸入，內(nèi)置一個(gè)溫度傳感器（±3℃）；2個(gè)模擬比較器；2.4V的內(nèi)部電壓基準(zhǔn)；精確的Vdd監(jiān)視器和欠壓檢測(cè)器。
2. USB功能控制模塊 滿足USB2.0協(xié)議；可在全速（12 Mbps）或低速（1.5 Mbps）下運(yùn)行；集成有一個(gè)時(shí)鐘恢復(fù)源，對(duì)于全速或低速傳輸均可不用外部晶振；支持8個(gè)靈活通用的端點(diǎn)；內(nèi)置一個(gè)1K的USB專用緩沖存儲(chǔ)器；集成了一個(gè)USB接收器，不需要外部電阻。
3. 片內(nèi)調(diào)試模塊 片內(nèi)調(diào)試電路提供全速、非侵入式的在系統(tǒng)調(diào)試（不需仿真器）；支持端點(diǎn)、單步、觀察點(diǎn)、堆棧監(jiān)視器；可以觀察/修改存儲(chǔ)器和寄存器；比使用仿真芯片、目標(biāo)仿真頭和仿真插座的仿真系統(tǒng)有更好的性能。
4. 工作溫度范圍：0～70℃
5. 高速8051微控制器內(nèi)核 采用流水線指令結(jié)構(gòu)，其70%的指令的執(zhí)行時(shí)間為一個(gè)或兩個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘周期；速度可達(dá)25 MIPS（時(shí)鐘頻率為25MHz時(shí)）。
6. 存儲(chǔ)器 1280字節(jié)的內(nèi)部數(shù)據(jù)RAM（1K+256）；16K字節(jié)的可以在系統(tǒng)編程的Flash閃速存儲(chǔ)器。
7. 數(shù)字外設(shè) 25個(gè)字節(jié)寬的端點(diǎn)I/O；所有口線均耐5V電壓；可同時(shí)使用UART串口、硬件SMBusTM、SPITM；帶有4個(gè)可編程的16位計(jì)數(shù)器/定時(shí)器陣列；帶有5個(gè)捕捉/比較模塊的通用16位計(jì)數(shù)器/定時(shí)器。
8. 時(shí)鐘源 內(nèi)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(shí)鐘；內(nèi)置一個(gè)針對(duì)USB控制器的片上時(shí)鐘乘法器。
9. 供電電壓 片上的參考電源校準(zhǔn)器支持USB總線電源操作；校準(zhǔn)器的Bypass模式支持USB內(nèi)部電源操作。
10. 性能特點(diǎn) C8051F320在保持CISC結(jié)構(gòu)及指令系統(tǒng)不變的情況下，對(duì)指令運(yùn)行實(shí)行流水作業(yè)，推出了CIP-51的CPU模式，從而大大提高了指令運(yùn)行速度，使8051兼容機(jī)系列進(jìn)入了8位高速單片機(jī)行列。

　傳統(tǒng)的單片機(jī)I/O端口大都是固定為某個(gè)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(guān)網(wǎng)絡(luò)以硬件方式實(shí)現(xiàn)I/O端口的靈活配置，如圖1所示。在這種通過交叉開關(guān)配置的I/O端口系統(tǒng)中，單片機(jī)外部為通用I/O口，如P0口、P1口和P2口。內(nèi)有輸入/輸出的電路單元通過相應(yīng)的配置寄存器控制的交叉開關(guān)配置到所選擇的端口上。

　C8051F320還提供了一個(gè)完整而先進(jìn)的時(shí)鐘系統(tǒng)，如圖2所示。在這個(gè)系統(tǒng)中，片內(nèi)設(shè)置有一個(gè)可編程的時(shí)鐘振蕩器（無需外部器件），可提供2、4、8和16 MHz時(shí)鐘的編程設(shè)定。外部振蕩器可選擇4種方式。當(dāng)程序運(yùn)行時(shí)，可實(shí)現(xiàn)內(nèi)外時(shí)鐘的動(dòng)態(tài)切換。編程選擇的時(shí)鐘輸出CYSCLK除供片內(nèi)使用外，還可從隨意選擇的I/O端口輸出。

　C8051F320在8位單片機(jī)中率先配置了標(biāo)準(zhǔn)的EC2接口（IEEE1149.1）。在上位機(jī)軟件支持下，通過串行的EC2接口直接對(duì)產(chǎn)品系統(tǒng)進(jìn)行仿真調(diào)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(tǒng)調(diào)試，還為在系統(tǒng)測(cè)試提供邊界掃描功能。通過邊界寄存器的編程控制，可對(duì)所有器件引腳、SFR總線和I/O口弱上拉功能實(shí)現(xiàn)觀察和控制。
　C8051F320把80C51單一的外部復(fù)位發(fā)展成多源復(fù)位：上電復(fù)位、掉電復(fù)位、外部引腳復(fù)位、軟件復(fù)位、時(shí)鐘檢測(cè)復(fù)位、比較器0復(fù)位和引腳配置復(fù)位。眾多的復(fù)位源為保障系統(tǒng)的安全、操作的靈活性以及零功耗系統(tǒng)設(shè)計(jì)帶來極大的好處。