单片机原理及应用(同名教材配套电子教案)第七章 80c51增强核简介课件

第7章

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80C51增强核简介返回总目录增强核的概念Philips公司主要产品性能介绍ATMEL公司主要产品性能介绍Cygnal公司主要产品性能介绍可编程计数器阵列(PCA)本章小结本章内容增强核的概念本章内容

1996年3月Intel公司推出了增强型MCS－51单片机内核的8XC5X，包括80C52、80C54、80C58、87C52、87C54、87C58及80C32等型号系列单片机芯片，标志着增强型MCS－51内核8位单片机时代的开始。此后不久Intel、Philips等公司不再生产标准MCS－51内核的8位单片机芯片(如8051/8052、8751/8752、8031/32等型号)。1996年3月Intel公司推出了增强型MCS－51与标准MCS－51内核芯片相比，增强型MCS－51内核单片机芯片具有如下特征：

(1)与标准MCS－51保持100%兼容，即可以使用增强型MCS－51芯片替换相应型号的标准MCS－51芯片，如用80C32取代8031/2、用87C51/2取代8751/2。(2)片内集成了3个16位定时器/计数器，其中T0、T1的功能与标准MCS－51系列相同；T2除了保留标准MCS－52子系列中定时器/计数器T2功能外，还增加了向下计数和时钟输出功能。(3)采用增强型全双工串行口，即增强型MCS－51串行口除了具有标准MCS－51串行口功能外，还具有帧错误侦测和自动地址识别功能。(4)Philips、TemicSeconductorTechnology公司的8XC5X、8XC5XX2芯片具有双数据指针DPTR(为此增加了辅助功能寄存器AUXR1)，方便了外部RAM不同存储单元之间的数据传送。(5)为了降低电磁辐射，允许关闭地址锁存信号ALE。为此，增加了辅助功能寄存器AUXR。增强核的概念与标准MCS－51内核芯片相比，增强型MCS－51内(6)扩展了中断控制器功能，可以管理具有4个中断优先级的6个中断源。为此，增加了高8位中断优先级控制寄存器IPH。

(7)普遍采用CHMOS工艺，工作电压低、范围宽(1.8V～6.0V)，可用电池供电，方便了野外作业使用。(8)改进了电源管理功能，即允许通过外部中断方式唤醒掉电模式。(9)提高了时钟频率，标准MCS－51最高时钟频率为12 MHz，而增强型MCS－51最高时钟频率可达33MHz。(10)片内程序存储器以TOPROM和FlashROM为主。增强核的概念(6)扩展了中断控制器功能，可以管理具有4个中断优先一、Philips公司单片机简介Philips公司主要产品性能介绍

Philips公司是世界上最大的电子集团公司之一，总部设在荷兰，在60多个国家和地区都有分公司。其产品涉及消费电子、家用电器、半导体、照明和医疗系统等领域。其半导体工业在欧洲排名第四，产品包括单片机、数字逻辑电路、模拟及混合信号处理、音/视频处理、安全及识别、计算机外设接口及控制芯片、有线和无线通信等。Philips公司和Intel公司有特殊协议，可以无限制的开发、生产和销售MCS－51衍生型单片机。所以Philips公司的单片机都是在MCS－51系列单片机内核基础上衍生而来的，型号有上百种。从内核结构上可分为80C51兼容机和16位的XA系列两大类。一、Philips公司单片机简介Philips公司主要产品性Philips公司的80C51系列单片机都是在80C51基础上做了不同程度的改进和提高，一些新的产品还增加了诸如I2C接口、A/D转换、PWM输出等新的功能。从内核结构上划分，Philips公司的80C51系列单片机可分为两大类，即6时钟内核类和12时钟内核类。6时钟内核类是指单片机的每个机器周期包括6个时钟周期，在相同时钟频率下，采用6时钟内核的单片机执行速度更快。要注意的是，很多6时钟内核类单片机也可通过软件设定方式工作在12时钟模式下。Philips公司主要产品性能介绍Philips公司的16位XA系列单片机是其80C51系列单片机的升级产品，XA(eXtendedArchitecture)是指结构扩展，是Philips公司提出的专用名词。XA单片机在源代码上与80C51保持兼容，只需通过简单的变换，在80C51中执行的代码即可在XA单片机中运行。XA系列单片机除了采用16位XA内核外，在外部资源上做了增强。如PXAC37Z中集成了CAN2.0控制器，可在基于现场总线的应用中作主控结点；在PXAH40中集成了4个高速UART口，使其更适合组网应用。1.8位80C51系列2.16位XA系列Philips公司的80C51系列单片机都是在80C该系列单片机具有增强核的全部资源和功能，分别包含128B/256BRAM，32个I/O口，3个16位定时/计数器，一个6中断源4优先级嵌套中断结构，一个串行口，I/O扩展或全双工UART，片内振荡器和时钟电路。采用先进CMOS工艺制造，并带有非易失性Flash程序存储器，全部支持12时钟和6时钟操作。

该系列芯片编号含义如下：P表示是Philips公司产品；89表示该芯片的程序存储器是FLASH类型；51/52/54/58表示片内RAM和FLASH的容量大小，51表示芯片内含128RAM和4KBFLASH，52表示芯片内含256RAM和8KBFLASH，54表示芯片内含256RAM和16KBFLASH，58表示芯片内含256RAM和32KBFLASH；X2表示该芯片具有6时钟和12时钟切换功能，可动态获得指令的倍速运行。其性能具体描述见表7-1。二、

P89C51X2/P89C52X2/54X2/58X2系列Philips公司主要产品性能介绍该系列单片机具有增强核的全部资源和功能，分别包含12表7-1PhilipsP89C51X2/P89C52X2/54X2/58X2系列性能一览表TypeMemory定时器串行口ADCTHESCHINO引脚中断（外部）程序加密默认时钟选择可选时钟选择6-dk/12-dk最大频率/MHz频率范围（3V）/MHz频率范围（5V）/MHz

RAMROMOTPFlash定时器个数PMWPCAWDUART12CCANSPIP89C58X2258B——32K3———√————326(2)√12-dk6-dk20/33—0-20/30P89C54X2258B——16K3———√————326(2)√12-dk6-dk20/33—0-20/30P89C52X2268B——8K3———√————326(2)√12-dk6-dk20/33—0-20/30P89C51X2128B——4K3———√————326(2)√12-dk6-dk20/33—0-20/30Philips公司主要产品性能介绍表7-1PhilipsP89C51X2/P89C52X该系列芯片的主要性能如下。①8位静态、可动态加速的低电压CPU；②振荡器的典型频率范围为：0MHz～30/33MHz(6/12—clock机器周期@5V)；0MHz～16MHz(6/12—clock机器周期@2.7V～5.5V)；③片上存储器：FLASH程序存储器4KB/8KB/16KB/32KB，数据存储器128B/256B；④总寻址能力：程序存储器片内外共计64KB，数据存储器片内256B，片外64KB；⑤3×16位计数器/定时器(T2为捕捉模式)；

⑥4×8位并行口；Philips公司主要产品性能介绍1.主要性能该系列芯片的主要性能如下。Philips公司主要产品性⑦6个中断源，4优先级的中断控制；⑧增强型全双工UART；⑨双数据指针DPTR；⑩可编程方波时钟输出；⑪抑制EMI电磁干扰(ALE可关闭，6时钟模式)；⑫多种低功耗电源控制模式：零频/降频、空闲模式、掉电模式(增加外中断唤醒)；⑬布尔处理器。该系列芯片CPU内部框图如图7.1所示。Philips公司主要产品性能介绍⑦6个中断源，4优先级的中断控制；Philips公司主要产图7.1PhilipsP89C51X2/P89C52X2/54X2/58X2系列内部框图Philips公司主要产品性能介绍图7.1PhilipsP89C51X2/P89C52XR的地址空间是80H～FFH。P89C5xX2在8051单片机的21个SFR基础上又增加了12个，共33个SFR，其中地址能被8整除的SFR可以位寻址。表7-2列出了P89C5xX2的特殊功能寄存器。三、P89C51RA2/RB2/RC2/RD2系列

P89C51RA2/RB2/RC2/RD2系列单片机包含了增强核的全部资源和功能，同时增加了PCA可编程计数器阵列。它比P89C5xX2新增的资源和功能有：(1)新增PCA可编程计数器阵列，相应的增加了一个内部中断源；(2)新增片内ERAM，即扩展RAM，使片内RAM突破了256B的界限；

(3)新增1KB的ROM固件，实现在系统编程ISP和在应用编程IAP。P89C51RA2/RB2/RC2/RD2系列中RA2，RB2，RC2，RD2的区别在于存储器容量不同，分别为8KB/16KB/32KB/64KB。Philips公司主要产品性能介绍2.特殊功能寄存器R的地址空间是80H～FFH。P89C5xX2在80该系列芯片的主要性能如下。(1)8位静态、可动态加速的低电压CPU。(2)振荡器的典型频率范围为：0MHz～30/33MHz(6/12—clock机器周期@5V)；0MHz～16MHz(6/12—clock机器周期@2.7V～5.5V)。(3)片上存储器：FLASH程序存储器8KB/16KB/32KB/64KB，数据存储器512B，扩展数据存储器，片内ERAM64KB。(4)总寻址能力：程序存储器片内外共计64KB，数据存储器片内256B，片外64KB；扩展数据存储器，片内256B/768B。(5)3×16位计数器/定时器(T2为捕捉模式)。(6)4×8位并行口。Philips公司主要产品性能介绍1.主要性能该系列芯片的主要性能如下。Philips公司主要产品性(7)6个中断源，4优先级的中断控制。(8)增强型全双工UART。(9)双数据指针DPTR。(10)可编程方波时钟输出。(11)抑制EMI电磁干扰(ALE可关闭，6时钟模式)。(12)节电模式：零频/降频、空闲、掉电模式(增加外中断唤醒)。(13)布尔处理器。(14)PCA可编程计数器阵列。(15)硬件把关器。(16)ROM引导固件，实现ISP和IAP。Philips公司主要产品性能介绍(7)6个中断源，4优先级的中断控制。Philips公司主该系列芯片CPU内部框图如图7.2所示。图7.2PhilipsP89C51RA2/RB2/RC2/RD2系列芯片CPU内部框图Philips公司主要产品性能介绍该系列芯片CPU内部框图如图7.2所示。图7.2PhilSFR的地址空间是80H～FFH。P89C51RX2在8051单片机的21个SFR基础上又增加了32个，共53个SFR，其中地址能被8整除的SFR可以位寻址。表7-4列出了P89C51Rx2的特殊功能寄存器。在使用过程中应注意以下几个问题：(1)符号“－”表示保留位。(2)带符号“*”的SFR表示可位寻址。(3)带符号“#”的SFR表示从80C51的SFR修改而来或是新增的。(4)在编程时不要将未定义的寄存器位置1，以免出错。P89C51Rx2的PCA是由5个16位捕获/比较模块组成的特殊定时器，5个模块性能基本相同，各模块可单独编程实现下列多种模式之一：①捕捉模式。②软定时模式。③高速输出模式。④PWM模式。⑤模块4(第5个模块)具有把关模式。每个模块都有一个P1口的引脚与之对应，例如模块0连接到P1.3(CEX0)，模块1连接到P1.4(CEX1)，PCA的基本配置如图7.3所示。Philips公司主要产品性能介绍2.特殊功能寄存器3.编程计数器阵列PCASFR的地址空间是80H～FFH。P89C51RX2图7.3可编程计数器阵列PCA

PCA的5个模块有一个公共的时基，可编程为1/6振荡器频率，1/2振荡器频率，定时器0溢出或ECI脚(P1.2)上的外部时钟源。PCA的计数源由CMOD中的CPS1和CPS0决定。Philips公司主要产品性能介绍图7.3可编程计数器阵列PCAPCA的5个模块有P89C51Rx2的片内数据存储器除了具有256B的片内RAM外，还增加了片内ERAM。这样P89C51Rx2的内部数据存储器分为了四部分：RAM低128B、高128B、128B特殊功能寄存器SFR和256BERAM(RD2为768B)。由于RAM高128B与SFR占用相同的地址空间，所以在访问这两个空间时，是用寻址方式加以区别的，即用直接寻址访问SFR，如MOV0A0H，#DATA；用间接寻址访问高128B空间，如MOV@R0，#DATA。ERAM的编址紧接着片内RAM：(1)P89C51RA2/RB2/RC2——地址范围为100H～1FFH，共256B。(2)P89C51RD2——地址范围为100H～3FFH，共768B。由于ERAM的地址超过了FFH，只能采用16位指针间接寻址，用到了指令MOVX，这就存在着与外部RAM区分的问题。P89C51Rx2是通过对AUXR寄存器的EXTRAM位进行设置来区分的。当EXTRAM=0时，MOVX指令访问的是ERAM；当EXTRAM=1时，MOVX指令访问的是外部RAM。AUXR寄存器的定义如图7.4所示。例：寻址ERAM的120H单元：

ANL AUXR,#0FDH ;EXTRAM=0 MOV DPTR,#120H ;装入地址 MOVX @DPTR,#DATA Philips公司主要产品性能介绍4.扩展数据存储器ERAMP89C51Rx2的片内数据存储器除了具有256B的图7.4AUXR寄存器的定义Philips公司主要产品性能介绍图7.4AUXR寄存器的定义Philips公司主要产品性在系统编程ISP是从宿主机通过串行口向目标板上的微控制器烧录调试好的应用程序。ISP编程不需要将微控制器从系统中移出，在系统编程特性包含了一系列内部的硬件资源，与内部固件相结合可实现通过串行口对P89C51RA2/RB2/RC2/RD2xx的远程编程。固件由Philips提供并嵌入到每一个芯片当中。ISP功能使用芯片的5个引脚TxD、RxD、、和，如图7.5所示。图7.5在系统编程的引脚配置Philips公司主要产品性能介绍5.在系统编程ISP在系统编程ISP是从宿主机通过串行口向目标板上的微控Philips公司提供免费的WinISP软件，可在Windows环境下进行ISP操作。下载地址为：/software/flashmagic/。Philips公司主要产品性能介绍6.在应用编程IAP在应用编程是指在应用程序中完成对FLASH块、FLASH寄存器、加密位等进行擦除和烧录等。擦除和烧录等子程序已经固化在固件中，由应用程序调用。为方便调用，各功能子程序共用一个调用入口名PGM—MTP，地址为0FFF0H。具体的IAP子函数可查阅数据手册。Philips公司提供免费的WinISP软件，可在WATMEL公司是世界上著名半导体制造公司，产品涉及存储器、通信、多媒体、多媒体存储器件、单片机和智能IC卡等众多领域。其中EEPROM(电擦除可编程只读存储器)技术独具特色，具有国际领先水平。在CMOS器件生产领域中，ATMEL的先进设计水平、优秀的生产工艺及封装技术使其生产的单片机也具有优秀的品质，在结构性能和功能等方面都有明显的优势，ATMEL公司的单片机是目前世界上一种独具特色而性能卓越的单片机。ATMEL公司主要产品性能介绍一、ATMEL公司系列单片机简介

自从1994年取得80C31核的使用权后，ATMEL将自身先进的FLASH技术与80C31核相结合，到目前为止，已形成三大系列，即AT89系列、AT90系列和AT91系列。ATMEL公司是世界上著名半导体制造公司，产品涉及存AT89系列单片机是ATMEL公司的8位Flash单片机。它以80C31为内核，内含FLASH程序存储器，与MCS－51系列单片机相兼容，是ATMEL公司C51系列单片机中的一个子系列。即ATMEL公司C51系列单片机除包括AT89系列外，还包括OTP型(87系列)，ROM型(83系列)，片内无存储器型(80系列)及特殊应用型等多个系列。由于国内AT89系列单片机的使用大大超过C51的其他系列，所以一般用AT89系列来指代ATMEL公司的C51系列单片机。

AT89系列与MCS－51系列单片机相比有两大优势：第一，片内程序存储器采用闪速存储器，使程序的写入更加方便；第二，提供了更小尺寸的芯片(AT89C2051/1051)，使整个硬件电路的体积更小。ATMEL公司主要产品性能介绍1.AT89系列AT89系列单片机是ATMEL公司的8位Flash单AT89系列单片机包括两大类：一类是常规的FLASH系列，用并行方法编程；另一类是在线可编程ISPFLASH系列，除了可用常规并行方法编程外，还支持SPI口串行编程。这两大类又可分为标准型、低压型和小封装型，其中ISPFLASH系列还有增强型。标准型是指具有80C31/80C32配置、典型封装、5V供电的单片机；低压型是指最低供电电压可至2.7V的单片机；小封装型是指引脚数要少于标准型的一类。ISPFLASH系列增强型增加了片内程序空间、数据空间和外设资源，如增加了波特率发生器BRG，可编程计数阵列PCA，模/数(A/D)转换器，兼容I2C总线的两线接口TWI，实时时钟RTC，键盘接口KBD等，不同型号配置不同。ATMEL公司主要产品性能介绍2.AT90系列AT90系列单片机是增强RISC，内载Flash的单片机，通常简称为AVR单片机。该系列是基于新的精简指令RISC结构，综合了半导体集成技术和软件性能的新结构，它使得在8位微处理器市场上AVR单片机具有最高1MIPSmw能力。AT89系列单片机包括两大类：一类是常规的FLASH为了加快进入市场的时间和简化维护的支持，对于单片机来说用高级语言编程成了一种标准编程方法，AVR结构单片机的开发目的就是在于能采用C语言编程，从而能高效地开发出目标产品。为了对目标代码、大小、性能及功耗进行优化，AVR单片机采用了大型快速存取寄存器文件和快速单周期指令。

快速存取RISC寄存器文件，由32个通用工作寄存器组成传统的基于累加器的结构，从而可以避免传统的累加器和存储器之间的数据传送造成的瓶颈现象。在AVR单片机中，在前一条指令执行的时候就取出现行的指令，然后以一个周期执行指令，在其他的CISC以及类似的RISC结构中，外部振荡器的时钟被分频降低到传统的内部执行周期，这种分频最大达12倍。AVR单片机是用一个时钟周期执行一条指令的，它是在8位单片机中第一种真正的RISC单片机。

ATMEL公司主要产品性能介绍为了加快进入市场的时间和简化维护的支持，对于单片机来AT91M是基于ARM7TDMI嵌入式处理器的、16/32微处理器系列中的一个新成员。该处理器用高密度的16位指令集实现了高效的32位RISC结构，且功耗很低。此外，内部的工作寄存器很多，使该器件非常适用于实时控制的应用。该器件使用ATMEL公司的高密度CMOS技术，通过在一个单片上集成了ARM7TDMI和大量的ROM程序区，以及片内RAM和广泛的外设功能，使得ATMEL的AT91M成为一个强有力的微控制器，为许多需要加强运算的嵌入式控制器提供了高度的灵活性高性能价格比。AT91M使用了基于先进微控制器总线结构(AMBA)的模块化设计方法，具有综合、快速、高性能价格比的特点。AT91M系列单片机目前有AT91M4020X、AT91M4120X、AT91M00100等产品。ATMEL公司主要产品性能介绍AVR单片机有良好的性能价格比，这个系列有引脚少的器件，也有含较大容量存储器、引脚较多的器件。由于AVR单片机采用Harvard结构，故它们的程序存储器和数据存储器是分开的，可直接访问8MB程序存储器和8MB数据存储器。寄存器文件被双向映射并能被访问，如同片内允许快速上下转换的那部分SRAM存储器。AVR单片机采用低功率、非挥发的CMOS工艺制造，通过SPI口和一般的编程器，可以对AVR单片机的Flash存储器进行编程。3.AT91系列AT91M是基于ARM7TDMI嵌入式处理器的、16二、AT89系列单片机AT89系列单片机的内部结构与80C31单片机类似，主要包括：(1)8031单片机CPU。(2)振荡电路。(3)总线控制部件。(4)中断控制部件。(5)片内Flash存储器。(6)片内RAM。(7)并行I/O口。(8)计数/定时器。(9)串行I/O口。ATMEL公司主要产品性能介绍1.AT89系列单片机简介二、AT89系列单片机AT89系列单片机的内部结构

AT89系列并不是对80C31内核的简单继承，在很多型号中，还加入了诸如把关WDT、串行外围接口SPI等多种在80C31/80C32单片机中不存在的外设资源，使其功能更强，使用更方便。AT89系列包括两大类：一类是常规FLASH系列，采用常规并行方式编程；另一类是在线可编程ISPFLASH系列，除采用并行方式编程外，还可在线通过SPI口串行编程。AT89系列单片机有7种典型型号，分别为AT89C51，AT89LV51，AT89C52，AT89LV52，AT89C2051，AT89C1051单片机和AT89S8252单片机，属于低档型、标准型和高档型，见表7-5。其中AT89LV51、AT89LV52单片机是AT89C51和AT89C52单片机的低电压产品，最低电压可达2.7V；而AT89C1051、AT89C2051单片机是低档型低电压产品，有20个引脚，最低电压2.7V。AT89S8252单片机属于在线可编程ISPFLASH系列，内含2KB的E2PROM，可实现在线串口编程。ATMEL公司主要产品性能介绍AT89系列并不是对80C31内核的简单继承，在很多表7-5AT89系列单片机常用产品表分档型号程序存储器/B数据存储器/B定时/计数器特点低档AT89C10511K641×1620个引脚AT89C20512K1282×1620个引脚标准AT89C514K1282×16—AT89C528K2563×16—AT89LV514K1282×16低压AT89LV528K2563×16低压高档AT89S8252可下载FPEROM

8KB+EEPROM2KB2563×16SPI接口ATMEL公司主要产品性能介绍表7-5AT89系列单片机常用产品表分档型号程序存储器/1)主要性能AT89C2051是与8051兼容的CHMOS微控制器，内部FLASH存储器容量为2KB，与CHMOS工艺的80C51一样，具有空闲和掉电两种节电运行方式，其主要性能有：(1)8位CPU。(2)内部带2KB可编程闪速存储器，寿命为1000次擦/写循环，数据保留时间为10年。(3)128×8位内部RAM。(4)工作电压范围为2.7V～6V。(5)全静态工作频率为0Hz～24MHz。(6)15条可编程I/O线。(7)2个16位定时/计数器。(8)5个两级中断源。(9)可编程全双工串行UART通道。(10)直接对LED驱动输出。(11)片内精确的模拟比较器。(12)片内振荡器和时钟电路。(13)低功耗的休眠和掉电模式。ATMEL公司主要产品性能介绍2.AT89C20511)主要性能ATMEL公司主要产品性能介绍2.A2)内部结构及引脚配置AT89C2051是一个有20个引脚的芯片，其内部结构和引脚配置如图7.6所示。与8051内部结构相比，AT89C2051减少了两个对外端口P0口和P2口，增加了一个模拟比较器，使它最大可能地减少了对外引脚，因而芯片尺寸有所减小。图7.6AT89C2051的内部结构和引脚配置ATMEL公司主要产品性能介绍2)内部结构及引脚配置图7.6AT89C2053)特殊功能寄存器SFRAT89C2051中特殊功能寄存器占用了19B，其功能与8051的SFR功能相对应。4)FLASH存储器的加密AT89C2051单片机片内有2个锁定位，可以编程(P)或不编程(U)，得到3种锁定位保护模式，以获得不同的加密功能。表7-6AT89C2051FLASH存储器加密功能表编程锁定位保护模式LB1LB2说明1UU没有编程锁定特性2PU禁止对闪速存储器进一步编程3PP同模式2，同时禁止校验ATMEL公司主要产品性能介绍3)特殊功能寄存器SFR4)FLASH存储器的加密5)FLASH存储器的编程当AT89C2051单片机片内的2KBFLASH存储器处于擦除状态(FFH)，此时可对其编程。编程时，AT89C2051单片机利用内部PEROM地址计数器提供寻址存储阵列的地址信号，该地址计数器在RST上升沿复位至000H，引脚XTAL1所施加的正向连续脉冲使地址计数器不断加1。RST上出现12V(编程电源)高电压时，预示着1B的编程操作开始。这时P3口提供编程所需的控制与状态信号，P1口为数据通道，如图7.8所示。对这些端口或引脚按图7.9中的时序施加正确的控制组合，就可通过P1口将数据编程到存储器中。图7.8编程电路图ATMEL公司主要产品性能介绍5)FLASH存储器的编程图7.8编程电路图A图7.9编程及校验时序ATMEL公司主要产品性能介绍图7.9编程及校验时序ATMEL公司主要产品性能介绍AT89C2051单片机根据引脚RST与P3.2~P3.7的状态组合可以产生5种编程模式，见表7-7。表7-7AT89C2051的5种编程模式编程模式RSTP3.2

P3.3P3.4P3.5P3.7写代码数据12VLHHH读代码数据HHLLHH写锁定位112VHHHL写锁定位212VHHLH芯片擦除12VHLLL读特征字节HHLLLLATMEL公司主要产品性能介绍AT89C2051单片机根据引脚RST与P3.2~P3三、AT90系列单片机AT90系列单片机是基于AVR增强性能、RISC结构、低功耗、CMOS技术的8位微控制器，通常简称为AVR单片机。它分为ATtiny、AT90和ATmega低、中、高三种类型。其典型产品见表7-8。表7-8AVR典型单片机类别型号ATtinyATtiny10/11/12/15/22/24/28AT90AT90S1200、AT90S2313、T90S4414、AT90S8515、AT90S2323、AT90S4434、AT90S8535ATmegaATmega83/163、ATmega603/103、ATmega161ATMEL公司主要产品性能介绍1.AT90系列单片机类型三、AT90系列单片机AT90系列单片机是基于AVRAT90系列单片机有多种型号，一般具有以下特征：1KB～128KB可下载的Flash存储器，64B～4KBE2PROM，128B～4KBRAM，5～48条通用的I/O线，32个通用工作寄存器，带模拟比较器的定时/计数器，可编程的异步UART串行口，内/外部中断，带内部晶振的可编程把关器，1个SPI串行口，10位A/D转换器以及2个可通过软件选择的省电模式：闲置模式，停止CPU工作，而SRAM、定时/计数器、片内振荡器(RTC)、SPI口及中断系统继续工作；掉电模式，保留寄存器的内容，但停止晶振，终止芯片的其他功能，直到下一次外部中断或硬件中断。

AVR核为32个通用工作寄存器与丰富指令集的组合。32个寄存器全部直接与运算逻辑单元(ALU)连接，能在一个时钟周期内执行一条指令，实现1MIPS的处理能力，比同类传统的CISC结构微处理器的处理能力要高出10倍，实现了RISC的快速执行。同时，该系列采用高密度、非易失存储器技术，可以通过SPI串行口或通过通用的非易失存储器编程器对程序存储器进行系统内的重新编程。通过在芯片内将一个增强性能的RISC8位CPU与可下载的Flash结合，使得AT90系列单片机成为一种适合于多种要求、具有高度灵活性和低成本的嵌入式控制应用的高效单片机。ATMEL公司主要产品性能介绍2.AVR系列单片机性能AT90系列单片机有多种型号，一般具有以下特征：1KAT90系列单片机的全套编程和系统开发工具包括：C编译器、宏汇编器、程序调试器、程序仿真器、系统在线仿真器和评估板。

AT90S4434/AT90S8535是一款基于AVRRISC的、低功耗CMOS8位单片机，通过在一个时钟周期内执行一条指令，AT90S4434/AT90S8535单片机可取得接近1MIPS/MHz的性能，从而保证了功耗和执行速度的平衡。其内部结构如图7.10所示，主要特性如下。(1)RISC的CPU特性。①高性能、低功耗的RISC结构。②32个8位通用寄存器。③118条指令，其中单周期指令居多。④时钟频率为8MHz时，具有8MIPS处理能力。ATMEL公司主要产品性能介绍AT90系列单片机的全套编程和系统开发工具包括：C编图7.10AT90S4434/AT90S8535内部结构ATMEL公司主要产品性能介绍图7.10AT90S4434/AT90S8535内部结构(2)存储器。①在线可编程Flash：4KB/8KB。②SRAM：128B/256B。③在线可编程E2PROM：256B/512B。④程序加密位。(3)外围接口。①2个具有比较模式的可预分频的8位定时/计数器。②1个可预分频的，具有比较、捕获和8/9/10位PWM功能的16位定时/计数器。③片内模拟比较器。④可编程的把关器。⑤8通道10位ADC。⑥全双工UART。⑦32条可编程的I/O线。ATMEL公司主要产品性能介绍(2)存储器。ATMEL公司主要产品性能介绍(4)工作方式、工艺和功耗。①低功耗空闲和掉电模式。②内外部中断源。③全静态工作方式。④高速、低功耗CMOS工艺。⑤在4MHz/3V/25℃条件下的功耗。工作方式时：6.4mA。空闲方式时：1.9mA。掉电方式时：＜1.0A。(5)封装。40引脚PDIP、PLCC和TQFP封装。AT90S4434/AT90S8535单片机内部结构如图7.10所示。ATMEL公司主要产品性能介绍(4)工作方式、工艺和功耗。ATMEL公司主要产品性能介绍Cygnal公司是美国一家主要生产8位高速单片机的公司，其生产的C8051Fxxx系列单片机是完全集成的混合信号系统级芯片，具有与8051兼容的高速CIP－51内核，与MCS－51指令集完全兼容，片内集成了数据采集和控制系统中常用的模拟、数字外设及其他功能部件。

C8051Fxxx系列单片机片内采用FLASH程序存储器，内部RAM为256B，有些芯片内部还有位于外部数据存储器空间的RAM(XRAM)。片内功能部件包括模拟多路选择器、可编程增益放大器、ADC、DAC、电压比较器、电压基准、温度传感器、SMBus/I2C、UART、SPI、可编程计数器/定时器阵列(PCA)、定时器、数字I/O口、电源监视器、把关器(WDT)和时钟振荡器等。

Cygnal公司主要产品性能介绍Cygnal公司是美国一家主要生产8位高速单片机的公C8051Fxxx单片机采用流水线结构，机器周期由标准的12个系统时钟周期降为1个系统时钟周期，处理能力大大提高，峰值性能可达25MIPS。C8051Fxxx单片机是真正能独立工作的片上系统(SOC)。能有效地管理模拟和数字外设，可以关闭单个或全部外设以节省功耗。FLASH存储器还具有在系统重新编程能力，可用于非易失性数据存储，并允许现场更新8051单片机固件。片内JTAG调试接口支持MCU全速、在系统调试，能观察和修改存储器与寄存器，并支持断点、单步、运行和停机等各种调试命令，而不占用片内资源。该调试系统支持在使用JTAG调试时，所有的模拟和数字外设都可全功能运行。C8051Fxxx单片机都可在工业温度范围(－45℃到＋85℃)内用2.7V～3.6V(F018/019为2.8V～3.6V)的电压工作。I/O口、RST和JTAG引脚都容许5V的输入信号电压。

Cygnal公司主要产品性能介绍C8051Fxxx单片机采用流水线结构，机器周期由标一、CIP－51TM内核

C8051Fxxx系列芯片使用Cygnal公司的专利内核CIP－51微控制器，它与MCS－51TM指令集完全兼容，可以使用标准803x/805x的汇编器和编译器进行软件开发。CIP－51内核具有标准8052的所有外设部件，包括3个16位的计数器/定时器、一个全双工UART、256B内部RAM空间、128B特殊功能寄存器(SFR)地址空间及4个8位的I/O口。CIP－51还另外有增加的模拟和数字外设或功能部件。CIP－51对指令运行实行流水作业，推出了CIP－51的CPU模式。在这种模式中，废除了机器周期的概念，指令以时钟周期为运行单位。平均每个时钟可以执行完1条单周期指令，从而大大提高了指令运行速度。与8051相比，在相同时钟下单周期指令运行速度为原来的12倍；整个指令集平均运行速度为原来8051的9.5倍，使8051兼容机系列进入了8位高速单片机行列。CIP－51扩展的中断系统提供了22(C8051F3xx为12)个中断源(标准8051只有7个中断源)，允许大量的模拟和数字外设中断微控制器。其中包括7个复位源：上电复位、掉电复位、外部引脚复位、软件复位、时钟检测复位、比较器0复位、WDT复位和引脚配置复位，如图7.11所示。众多的复位源为保障系统的安全、操作的灵活性以及零功耗系统设计带来极大的好处。

Cygnal公司主要产品性能介绍一、CIP－51TM内核C8051Fxxx系列芯片CIP－51内部有一个能独立工作的可编程时钟发生器，可提供2MHz、4MHz、8MHz和16MHz时钟的编程设定。程序运行时，时钟源可以在运行时切换到外部振荡器，实现内外时钟的动态切换。这种时钟切换功能在低功耗系统中是非常有用的，它允许MCU从一个低频率(节电)外部晶体源运行，当需要时再周期性地切换到高速的内部振荡器。CIP－51核的时钟电路如图7.12所示。图7.11CIP－51核的复位电路图7.12CIP－51核的时钟电路

Cygnal公司主要产品性能介绍CIP－51内部有一个能独立工作的可编程时钟发生器，二、存储器

CIP－51的内部数据RAM有256B，分为高低128B，其中高128B的地址空间与SFR复用。为了区别这两个空间，采用不同的寻址方式，即用间接寻址访问数据RAM的高128B，用直接寻址访问128B的SFR地址空间。数据RAM的低128B可用直接或间接寻址方式访问，其中前32B为4个通用工作寄存器区，接下来的16B既可以按字节寻址，也可以按位寻址。某些芯片还有位于外部数据存储器地址空间的1KB～4KB的RAM块。这个RAM块可以在整个64KB外部数据存储器地址空间中被寻址。C8051F02x中有可用于访问外部数据存储器的外部存储器接口(EMIF)。这个片内外部数据存储器地址空间可以只映射到片内存储器、只映射到片外存储器、或两者的组合(4KB以下的地址指向片内，4KB以上的地址指向EMIF)。EMIF可以被配置为地址/数据线复用方式或非复用方式。C8051Fxxx系列的程序存储器为8KB～64KB的FLASH。该存储器以512B为一个扇区，可以在系统编程，且不需在片外提供编程电压。

Cygnal公司主要产品性能介绍二、存储器CIP－51的内部数据RAM有256B，分三、JTAG调试和边界扫描

C8051Fxxx在8位单片机中率先配置了标准的JTAG接口(IEEE1149.1)。引入JTAG接口将使8位单片机传统的仿真调试产生彻底的变革。在上位机软件支持下，通过串行的JTAG接口直接对产品系统进行仿真调试。C8051Fxxx的JTAG接口不仅支持FlashROM的读/写操作及非侵入式在系统调试，它的JTAG逻辑还为在系统测试提供边界扫描功能。通过边界寄存器的编程控制，可对所有器件引脚、SFR和I/O口弱上拉功能实现观察和控制。

Cygnal公司主要产品性能介绍三、JTAG调试和边界扫描C8051Fxxx在8位四、可编程数字I/O和交叉开关

C8051Fxxx具有标准8051兼容的I/O口，在工作方式上有一些改进。每个端口I/O引脚都可以被配置为推挽或漏极开路输出。在标准8051中固定的“弱上拉”可以被禁止，这为低功耗应用提供了进一步节电的能力。有些端口在某些器件中没有引脚，这些端口可用作通用寄存器。此外，C8051Fxxx采用开关网络，以硬件方式实现对I/O口的灵活配置。它是一个大的数字开关网络，允许将内部数字系统资源分配给端口I/O引脚。在这种通过交叉开关配置的I/O口系统中，单片机外部为通用I/O口，如P0口、P1口和P2口。内有输入/输出的电路单元，通过相应的配置寄存器控制的交叉开关配置到所选择的端口上。CIP－51核的数字交叉开关如图7.13所示。通过设置交叉开关控制寄存器，将片内的计数器/定时器、串行总线、硬件中断、ADC转换启动输入、比较器输出以及微控制器内部的其他数字信号配置到I/O引脚。这就允许用户根据自己的特定应用选择通用I/O端口和所需数字资源的组合。

Cygnal公司主要产品性能介绍四、可编程数字I/O和交叉开关C8051Fxxx具图7.13CIP－51核的数字交叉开关

Cygnal公司主要产品性能介绍图7.13CIP－51核的数字交叉开关Cygnal公司五、可编程计数器阵列

除了通用计数器/定时器之外，C8051F00x/01x/02x系列MCU还有一个片内可编程计数/定时器阵列(PCA)。PCA包括一个专用的16位计数器/定时器时间基准和5(C8051F3xx为3)个可编程的捕捉/比较模块。时间基准的时钟可以是下面的6个时钟源之一：系统时钟/12、系统时钟/4、定时器0溢出、外部时钟输入(ECI)、系统时钟和外部振荡源频率/8(C8051F00x/01x没有后两个时钟源)。每个捕捉/比较模块都有4或6种工作方式：边沿触发捕捉、软件定时器、高速输出、8位脉冲宽度调制器、频率输出、16位脉冲宽度调制器(C8051F00x/01x没有后两种工作方式)。PCA捕捉/比较模块的I/O和外部时钟输入可以通过数字交叉开关连到MCU的I/O引脚。

Cygnal公司主要产品性能介绍五、可编程计数器阵列除了通用计数器/定时器之外，C8六、串行口

C8051Fxxx系列MCU内部有一个全双工UART、SPI总线和SMBus/I2C总线。每种串行总线都完全用硬件实现，都能向CIP－51产生中断，因此很少需要CPU的干预。这些串行总线不“共享”定时器、中断或I/O端口，所以可以使用任何一个或全部同时使用。C8051F02x系列MCU内部还有第二个UART，这是一个增强型全双工UART，具有硬件地址识别和错误检测功能。七、模/数转换器

除了C8051F230/1/6之外，其他C8051Fxx器件内部都有一个ADC子系统，由逐次逼近型ADC、多通道模拟输入选择器和可编程增益放大器(F018/19没有可编程增益放大器)组成。ADC工作在100ksps的最大采样速率时，可提供真正的8位、10位或12位精度。ADC完全由CIP－51通过特殊功能寄存器控制，系统控制器可以关断ADC，以节省功耗。

Cygnal公司主要产品性能介绍六、串行口C8051Fxxx系列MCU内部有一个全双八、数/模转换器

C8051F00x/01x/02x(F018/19除外)内部有两个12位电压输出DAC，MCU可以将任何一个DAC置于低功耗关断方式。C8051F02x的DAC有灵活的输出更新机制，允许用软件命令和定时器2、定时器3及定时器4的溢出信号更新DAC输出。DAC在作为比较器的参考电压或为ADC差分输入提供偏移电压时非常有用。九、比较器

大多数C8051FxxxMCU内部都有两个比较器CP0和CP1，MCU可以将任何一个比较器置于低功耗关断方式。可以用软件设置比较器的回差电压。每个比较器都能在上升沿或下降沿产生中断，或在两个边沿都产生中断，比较器的输出状态可以用软件查询。比较器中断能将MCU从等待方式唤醒。可通过设置交叉开关或端口MUX将比较器的输出端接到I/O引脚。

Cygnal公司主要产品性能介绍八、数/模转换器C8051F00x/01x/02x可编程计数器阵列PCA用来提供增强的定时功能，与标准的8051定时器/计数器相比，它需要的CPU干预较少。下面以89C51RX中的PCA来介绍其工作原理。89C51Rx中的PCA包括1个16位定时器/计数器和5个16位比较/捕捉模块，如图7.14所示。这5个模块共用一个16位的定时器/计数器作为惟一的公共时基，每个模块都有自己的I/O线(CEXn)。16位的定时器/计数器由一个可编程的时基信号驱动，时基信号有4个输入源：系统时钟、3倍系统时钟、定时器0的溢出频率和ECI引脚(P1.2)上的外部时钟源。每个比较/捕捉模块可编程工作在以下4种方式之一：捕捉模式、软件定时器模式、高速输出模式、PWM模式，模块4还有一种把关器模式。可编程计数器阵列(PCA)可编程计数器阵列PCA用来提供增强的定时功能，与标准图7.14可编程计数器阵列PCA结构框图可编程计数器阵列(PCA)图7.14可编程计数器阵列PCA结构框图可编程计数器阵列一、PCA定时器/计数器

PCA的16位加法定时器/计数器由2个SFR构成：CH和CL，分别存放计数值的高位和低位。这两个寄存器可在任何时候读写，对它们的读写不影响计数器的工作。图7.15所示为该定时器/计数器的框图。图7.15PCA的定时器/计数器可编程计数器阵列(PCA)一、PCA定时器/计数器PCA的16位加法定时器/PCA的定时器/计数器的时基有以下4种输入方式：(1)/6(/12)——每个机器周期PCA定时器/计数器加1；(2)/2(/4)——每个机器周期PCA定时器/计数器加3；(3)T0溢出——T0溢出1次，PCA定时器/计数器加1，该方式允许输入到PCA的频率是可编程的；(4)外部输入——当P1.2引脚上检测到1个负跳变时，PCA定时器/计数器加1，该方式下最大输入频率为/8。与PCA的定时器/计数器相关的SFR有模式寄存器(CMOD)和控制寄存器(CCON)。表7-10CMOD寄存器格式CIDLWDTE———CPS1CPS0ECF可编程计数器阵列(PCA)1.模式寄存器(CMOD)模式寄存器CMOD的格式与功能，见表7-10、7-11。PCA的定时器/计数器的时基有以下4种输入方式：表7表7-11CMOD的各位功能可编程计数器阵列(PCA)表7-11CMOD的各位功能可编程计数器阵列(PCA)控制寄存器(CCON)包含了两位与PCA定时器相关的位，CF和CR。CF位是PCA计数器溢出标志位，在计数器溢出时由硬件置位，由软件清零。CR位是计数器运行控制位，CR=1，计数器工作；CR=0，计数器不工作。CCF4～CCF0分别是模块4～模块0的中断标志位，当产生匹配(比较)或捕捉时由硬件置1。但CPU响应PCA中断请求后，不能自动清除，需要软件清零。CCON寄存器格式见表7-12，PCA的中断控制逻辑框图，如图7.16所示。表7-12CCON寄存器格式CFCR—CCF4CCF3CCF2CCF1CCF0可编程计数器阵列(PCA)2.控制寄存器(CCON)控制寄存器(CCON)包含了两位与PCA定时器相关的图7.16PCA的中断控制逻辑框图可编程计数器阵列(PCA)图7.16PCA的中断控制逻辑框图可编程计数器阵列(PC二、比较/捕捉模块

每个模块都可被配置为独立工作，有5种工作方式：捕捉模式、软件定时器模式、高速输出模式、PWM模式，模块4还有一种把关器模式。每一模块都有各自的特殊功能寄存器，即16位比较/捕捉寄存器(即高8位CCAPnH和低8位CCAPnL)和模块工作方式寄存器CCAPMn。每一模块的工作方式由对应模块的工作方式寄存器CCAPMn决定。模块工作方式寄存器CCAPM0～CCAPM4结构、各位含义相同，见表7-13、7-14。表7-13CCAPMn寄存器格式—ECOMnCAPPnCAPNnMATnTOGnPWMnECCFn可编程计数器阵列(PCA)二、比较/捕捉模块每个模块都可被配置为独立工作，有5表7-14CCAPMn的各位功能—未定义ECOMn比较器允许/禁止位。ECOMn=1，允许比较器工作CAPPn上升沿捕捉允许/禁止位。CAPPn=1，允许捕捉上升沿CAPNn下降沿捕捉允许/禁止位。CAPNn=1，允许捕捉下降沿MATn匹配允许/禁止位。MATn=1，则当PCA计数器当前值与对应模块的比较/捕捉寄存器相同时，将CCON寄存器中对应中断标志位置1TOGn触发输出允许/禁止位。TOGn=1，则当PCA计数器当前值与对应模块的比较/捕捉寄存器相同时，触发相应模块的CEXn引脚翻转PWMn脉冲宽度调制允许/禁止位。PWMn=1，允许CEXn引脚用作脉宽调制输出ECCFn允许/禁止CCF中断位。ECCFn=1，允许CCON寄存器中CCFn产生中断可编程计数器阵列(PCA)表7-14CCAPMn的各位功能—未定义ECOMn比较器每个模块还有一个16位比较/捕捉寄存器(CCAPnH+CCAPnL)，用来存储捕获事件发生时间或何时将有一比较事件。对脉宽调制器方式，高位字节寄存器CCAPnH控制脉冲波形占空比。三、PCA模块工作模式对于捕捉方式来说，可以使用CEXn引脚的下降沿触发，也可以使用上升沿触发，或上升沿、下降沿均触发(双触发)。对于下降沿捕捉来说，当CEXn引脚出现高电平到低电平变化时，将就PCA计数器(CH、CL)的当前值分别写入(即捕捉)模块的比较/捕捉寄存器(CCAPnH、CCAPnL)中；对于上升沿捕捉来说，当CEXn引脚出现低电平到高电平变化时，将PCA计数器(CH、CL)的当前值捕捉到相应模块的比较/捕捉寄存器(CCAPnH、CCAPnL)中。在发生捕捉时，CCON寄存器对应的中断标志位CCF自动置1，如果相应的CCAPMn寄存器的ECCF位为1，将产生PCA中断请求。如图7.17所示。捕捉模式常用于测量CEXn引脚上的脉冲周期、两信号相位差等。可编程计数器阵列(PCA)1.捕捉模式每个模块还有一个16位比较/捕捉寄存器(CCAPnH当PCA模式寄存器(CMOD)的WDTE位为0，工作方式寄存器CCAPMn的MAT位为1，其他位为0时，相应PCA模块工作于16位软件定时器模式。定时时间由CH/CL初值、模块比较/捕捉寄存器CCAPnH、CCAPnL决定，如图7.18所示。完成比较/捕捉寄存器高8位CCAPnH装入后，ECOM位为1，比较开始。当PCA计数器等于模块比较/捕捉寄存器(即发生匹配)时，CCON寄存器相应标志位CCFn有效，如果ECCFn位为1，将产生PCA中断请求。图7.17PCA的捕捉模式可编程计数器阵列(PCA)2.16位软件定时器模式当PCA模式寄存器(CMOD)的WDTE位为0，工作图7.18PCA软件定时器模式可编程计数器阵列(PCA)图7.18PCA软件定时器模式可编程计数器阵列(PCA)图7.19所示为PCA高速输出模式，它与软件定时器模式相似，不同之处是比较器的输出端另有一路经T触发器和引脚CEXn相连，将软件定时器产生的高速数字信号输出。比较器每输出一次，T触发器电平翻转一次，使输出信号在高低电平间交替翻转。图7.19PCA高速输出模式可编程计数器阵列(PCA)3.PCA高速输出模式图7.19所示为PCA高速输出模式，它与软件定时器模PCA的脉宽调制(PWM)模式的5个PCA模块都可单独编程为脉宽调制模式，如图7.20所示。PCA定时器中CL寄存器和比较/捕捉寄存器CCAP0L的内容进行比较，产生了8位脉宽调制信号。当CL＜CCAPnL时输出低电平，当CL≥CCAPnL时输出高电平。CCAPnH的值控制了输出波形的占空比，即占空比=(0FFH～CCAPnH)/256。PCA各模块输出的PWM具有相同的周期，因为它们有共同的时基，但各模块的占空比可以不同。当CL计数值从0FFH溢出为00H时，CCAPnH中的值自动装入到CCAPnL中，CCAPnH中值的范围是0～255中的任一整数。图7.20PCA脉宽调制PWM模式可编程计数器阵列(PCA)4.PCA的脉宽调制PCA的脉宽调制(PWM)模式的5个PCA模块都可单把关器电路是一个自动复位电路，常用于有电噪声、电源毛刺、静电放电等环境，或可靠性要求较高的场合，以防止程序跑飞。这种模式只在模块4中才有。当PCA计数器(CH，CL)与比较/捕捉寄存器(CCAP4H、CCAP4L)值相等时，将产生内部复位信号，如图7.21所示。看门把关器的工作原理是在向比较/捕捉寄存器装入初值后，必须在PCA计数器计到这个初值之前再向比较/捕捉寄存器赋值，使这两个寄存器的值不等。当程序跑飞时，不能及时给比较/捕捉寄存器赋值，计数器的值和它相等，导致内部复位，使程序重新从0地址开始运行。图7.21PCA模块4的把关器模式可编程计数器阵列(PCA)5.PCA模块4的把关器模式把关器电路是一个自动复位电路，常用于有电噪声、电源毛四、PCA模块初始化

PCA模块初始化步骤包括：(1)初始化PCA的模式寄存器(CMOD)，选择PCA计数脉冲源、允许/禁止节电模式下PCA计数器计数、禁止/允许PCA计数器溢出中断。

(2)计数初值送CH/CL，完成PCA计数器CH/CL的初始化。(3)初始化相应模块工作方式寄存器CCAPMn，选择所需的工作模式。(4)初始化相应模块的比较/捕捉寄存器(CCAPnL、CCAPnH)。(5)启动PCA计数器(即执行“SETBCR”命令，将CCON寄存器的CR位置1，使PCA计数器计数)。可编程计数器阵列(PCA)四、PCA模块初始化PCA模块初始化步骤包括：可编

本章介绍了80C51增强核的概念及几大芯片厂商的典型产品。包括Philips公司主要产品P89C51X2/P89C52X2/54X2/58X2系列、P89C51RA2/RB2/RC2/RD2系列单片机性能介绍，Atmel公司主要产品AT89系列单片机、AT90系列单片机性能介绍，Cygnal公司主要产品C8051Fxxx系列单片机性能介绍，以及可编程计数器阵列(PCA)。本章小结本章介绍了80C51增强核的概念及几大芯片厂商的典型第7章

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80C51增强核简介返回总目录增强核的概念Philips公司主要产品性能介绍ATMEL公司主要产品性能介绍Cygnal公司主要产品性能介绍可编程计数器阵列(PCA)本章小结本章内容增强核的概念本章内容

1996年3月Intel公司推出了增强型MCS－51单片机内核的8XC5X，包括80C52、80C54、80C58、87C52、87C54、87C58及80C32等型号系列单片机芯片，标志着增强型MCS－51内核8位单片机时代的开始。此后不久Intel、Philips等公司不再生产标准MCS－51内核的8位单片机芯片(如8051/8052、8751/8752、8031/32等型号)。1996年3月Intel公司推出了增强型MCS－51与标准MCS－51内核芯片相比，增强型MCS－51内核单片机芯片具有如下特征：

(1)与标准MCS－51保持100%兼容，即可以使用增强型MCS－51芯片替换相应型号的标准MCS－51芯片，如用80C32取代8031/2、用87C51/2取代8751/2。(2)片内集成了3个16位定时器/计数器，其中T0、T1的功能与标准MCS－51系列相同；T2除了保留标准MCS－52子系列中定时器/计数器T2功能外，还增加了向下计数和时钟输出功能。(3)采用增强型全双工串行口，即增强型MCS－51串行口除了具有标准MCS－51串行口功能外，还具有帧错误侦测和自动地址识别功能。(4)Philips、TemicSeconductorTechnology公司的8XC5X、8XC5XX2芯片具有双数据指针DPTR(为此增加了辅助功能寄存器AUXR1)，方便了外部RAM不同存储单元之间的数据传送。(5)为了降低电磁辐射，允许关闭地址锁存信号ALE。为此，增加了辅助功能寄存器AUXR。增强核的概念与标准MCS－51内核芯片相比，增强型MCS－51内(6)扩展了中断控制器功能，可以管理具有4个中断优先级的6个中断源。为此，增加了高8位中断优先级控制寄存器IPH。

(7)普遍采用CHMOS工艺，工作电压低、范围宽(1.8V～6.0V)，可用电池供电，方便了野外作业使用。(8)改进了电源管理功能，即允许通过外部中断方式唤醒掉电模式。(9)提高了时钟频率，标准MCS－51最高时钟频率为12 MHz，而增强型MCS－51最高时钟频率可达33MHz。(10)片内程序存储器以TOPROM和FlashROM为主。增强核的概念(6)扩展了中断控制器功能，可以管理具有4个中断优先一、Philips公司单片机简介Philips公司主要产品性能介绍

Philips公司是世界上最大的电子集团公司之一，总部设在荷兰，在60多个国家和地区都有分公司。其产品涉及消费电子、家用电器、半导体、照明和医疗系统等领域。其半导体工业在欧洲排名第四，产品包括单片机、数字逻辑电路、模拟及混合信号处理、音/视频处理、安全及识别、计算机外设接口及控制芯片、有线和无线通信等。Philips公司和Intel公司有特殊协议，可以无限制的开发、生产和销售MCS－51衍生型单片机。所以Philips公司的单片机都是在MCS－51系列单片机内核基础上衍生而来的，型号有上百种。从内核结构上可分为80C51兼容机和16位的XA系列两大类。一、Philips公司单片机简介Philips公司主要产品性Philips公司的80C51系列单片机都是在80C51基础上做了不同程度的改进和提高，一些新的产品还增加了诸如I2C接口、A/D转换、PWM输出等新的功能。从内核结构上划分，Philips公司的80C51系列单片机可分为两大类，即6时钟内核类和12时钟内核类。6时钟内核类是指单片机的每个机器周期包括6个时钟周期，在相同时钟频率下，采用6时钟内核的单片机执行速度更快。要注意的是，很多6时钟内核类单片机也可通过软件设定方式工作在12时钟模式下。Philips公司主要产品性能介绍Philips公司的16位XA系列单片机是其80C51系列单片机的升级产品，XA(eXtendedArchitecture)是指结构扩展，是Philips公司提出的专用名词。XA单片机在源代码上与80C51保持兼容，只需通过简单的变换，在80C51中执行的代码即可在XA单片机中运行。XA系列单片机除了采用16位XA内核外，在外部资源上做了增强。如PXAC37Z中集成了CAN2.0控制器，可在基于现场总线的应用中作主控结点；在PXAH40中集成了4个高速UART口，使其更适合组网应用。1.8位80C51系列2.16位XA系列Philips公司的80C51系列单片机都是在80C该系列单片机具有增强核的全部资源和功能，分别包含128B/256BRAM，32个I/O口，3个16位定时/计数器，一个6中断源4优先级嵌套中断结构，一个串行口，I/O扩展或全双工UART，片内振荡器和时钟电路。采用先进CMOS工艺制造，并带有非易失性Flash程序存储器，全部支持12时钟和6时钟操作。

该系列芯片编号含义如下：P表示是Philips公司产品；89表示该芯片的程序存储器是FLASH类型；51/52/54/58表示片内RAM和FLASH的容量大小，51表示芯片内含128RAM和4KBFLASH，52表示芯片内含256RAM和8KBFLASH，54表示芯片内含256RAM和16KBFLASH，58表示芯片内含256RAM和32KBFLASH；X2表示该芯片具有6时钟和12时钟切换功能，可动态获得指令的倍速运行。其性能具体描述见表7-1。二、

P89C51X2/P89C52X2/54X2/58X2系列Philips公司主要产品性能介绍该系列单片机具有增强核的全部资源和功能，分别包含12表7-1PhilipsP89C51X2/P89C52X2/54X2/58X2系列性能一览表TypeMemory定时器串行口ADCTHESCHINO引脚中断（外部）程序加密默认时钟选择可选时钟选择6-dk/12-dk最大频率/MHz频率范围（3V）/MHz频率范围（5V）/MHz

RAMROMOTPFlash定时器个数PMWPCAWDUART12CCANSPIP89C58X2258B——32K3———√————326(2)√12-dk6-dk20/33—0-20/30P89C54X2258B——16K3———√————326(2)√12-dk6-dk20/33—0-20/30P89C52X2268B——8K3———√————326(2)√12-dk6-dk20/33—0-20/30P89C51X2128B——4K3———√————326(2)√12-dk6-dk20/33—0-20/30Philips公司主要产品性能介绍表7-1PhilipsP89C51X2/P89C52X该系列芯片的主要性能如下。①8位静态、可动态加速的低电压CPU；②振荡器的典型频率范围为：0MHz～30/33MHz(6/12—clock机器周期@5V)；0MHz～16MHz(6/12—clock机器周期@2.7V～5.5V)；③片上存储器：FLASH程序存储器4KB/8KB/16KB/32KB，数据存储器128B/256B；④总寻址能力：程序存储器片内外共计64KB，数据存储器片内256B，片外64KB；⑤3×16位计数器/定时器(T2为捕捉模式)；

⑥4×8位并行口；Philips公司主要产品性能介绍1.主要性能该系列芯片的主要性能如下。Philips公司主要产品性⑦6个中断源，4优先级的中断控制；⑧增强型全双工UART；⑨双数据指针DPTR；⑩可编程方波时钟输出；⑪抑制EMI电磁干扰(ALE可关闭，6时钟模式)；⑫多种低功耗电源控制模式：零频/降频、空闲模式、掉电模式(增加外中断唤醒)；⑬布尔处理器。该系列芯片CPU内部框图如图7.1所示。Philips公司主要产品性能介绍⑦6个中断源，4优先级的中断控制；Philips公司主要产图7.1PhilipsP89C51X2/P89C52X2/54X2/58X2系列内部框图Philips公司主要产品性能介绍图7.1PhilipsP89C51X2/P89C52XR的地址空间是80H～FFH。P89C5xX2在8051单片机的21个SFR基础上又增加了12个，共33个SFR，其中地址能被8整除的SFR可以位寻址。表7-2列出了P89C5xX2的特殊功能寄存器。三、P89C51RA2/RB2/RC2/RD2系列

P89C51RA2/RB2/RC2/RD2系列单片机包含了增强核的全部资源和功能，同时增加了PCA可编程计数器阵列。它比P89C5xX2新增的资源和功能有：(1)新增PCA可编程计数器阵列，相应的增加了一个内部中断源；(2)新增片内ERAM，即扩展RAM，使片内R