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(shí)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(hù)資源。支持斷點(diǎn)、單步、觀(guān)察點(diǎn)、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(fā)器和控制處理器是它區別與同一系列產(chǎn)品的一大特點(diǎn)。用C8051F320來(lái)進(jìn)行USB技術(shù)開(kāi)發(fā)既方便又快捷。

C8051F320單片機簡(jiǎn)介
1 功能部件及特點(diǎn)

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(gè)外部輸入，可編程為單端輸入或差分輸入，內置一個(gè)溫度傳感器（±3℃）；2個(gè)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(mǎn)足USB2.0協(xié)議；可在全速（12 Mbps）或低速（1.5 Mbps）下運行；集成有一個(gè)時(shí)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(gè)靈活通用的端點(diǎn)；內置一個(gè)1K的USB專(zhuān)用緩沖存儲器；集成了一個(gè)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(diǎn)、單步、觀(guān)察點(diǎn)、堆棧監視器；可以觀(guān)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(xiàn)指令結構，其70%的指令的執行時(shí)間為一個(gè)或兩個(gè)系統時(shí)鐘周期；速度可達25 MIPS（時(shí)鐘頻率為25MHz時(shí)）。
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(gè)字節寬的端點(diǎn)I/O；所有口線(xiàn)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位計數器/定時(shí)器陣列；帶有5個(gè)捕捉/比較模塊的通用16位計數器/定時(shí)器。
8. 時(shí)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(shí)鐘；內置一個(gè)針對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器支持USB總線(xiàn)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(diǎn) C8051F320在保持CISC結構及指令系統不變的情況下，對指令運行實(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行速度，使8051兼容機系列進(jìn)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(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(kāi)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(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò )以硬件方式實(shí)現I/O端口的靈活配置，如圖1所示。在這種通過(guò)交叉開(kāi)關(guān)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(guò)相應的配置寄存器控制的交叉開(kāi)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，如圖2所示。在這個(gè)系統中，片內設置有一個(gè)可編程的時(shí)鐘振蕩器（無(wú)需外部器件），可提供2、4、8和16 MHz時(shí)鐘的編程設定。外部振蕩器可選擇4種方式。當程序運行時(shí)，可實(shí)現內外時(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(guò)串行的EC2接口直接對產(chǎn)品系統進(jìn)行仿真調試。C8051F的EC2接口不僅支持Flash ROM的讀/寫(xiě)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(guò)邊界寄存器的編程控制，可對所有器件引腳、SFR總線(xiàn)和I/O口弱上拉功能實(shí)現觀(guān)察和控制。
　C8051F320把80C51單一的外部復位發(fā)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(shí)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(lái)極大的好處。