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(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，除了具有標準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存儲器可實現(xiàn)在系統(tǒng)編程，既可作程序存儲器也可作非易失性數(shù)據(jù)存儲。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。支持斷點、單步、觀察點、運行和停止等調(diào)試命令，并支持存儲器和寄存器校驗和修改。
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。用C8051F320來進行USB技術(shù)開發(fā)既方便又快捷。

C8051F320單片機簡介
1 功能部件及特點

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200kbps，可多達17個外部輸入，可編程為單端輸入或差分輸入，內(nèi)置一個溫度傳感器（±3℃）；2個模擬比較器；2.4V的內(nèi)部電壓基準；精確的Vdd監(jiān)視器和欠壓檢測器。
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）下運行；集成有一個時鐘恢復源，對于全速或低速傳輸均可不用外部晶振；支持8個靈活通用的端點；內(nèi)置一個1K的USB專用緩沖存儲器；集成了一個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、單步、觀察點、堆棧監(jiān)視器；可以觀察/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(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)行時間為一個或兩個系統(tǒng)時鐘周期；速度可達25 MIPS（時鐘頻率為25MHz時）。
6. 存儲器 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閃速存儲器。
7. 數(shù)字外設(shè) 25個字節(jié)寬的端點I/O；所有口線均耐5V電壓；可同時使用UART串口、硬件SMBusTM、SPITM；帶有4個可編程的16位計數(shù)器/定時器陣列；帶有5個捕捉/比較模塊的通用16位計數(shù)器/定時器。
8. 時鐘源 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或外部時鐘；內(nèi)置一個針對USB控制器的片上時鐘乘法器。
9. 供電電壓 片上的參考電源校準器支持USB總線電源操作；校準器的Bypass模式支持USB內(nèi)部電源操作。
10. 性能特點 C8051F320在保持CISC結(jié)構(gòu)及指令系統(tǒng)不變的情況下，對指令運行實行流水作業(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兼容機系列進入了8位高速單片機行列。

　傳統(tǒng)的單片機I/O端口大都是固定為某個特殊功能的輸入/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還提供了一個完整而先進的時鐘系統(tǒng)，如圖2所示。在這個系統(tǒng)中，片內(nèi)設(shè)置有一個可編程的時鐘振蕩器（無需外部器件），可提供2、4、8和16 MHz時鐘的編程設(shè)定。外部振蕩器可選擇4種方式。當程序運行時，可實現(xiàn)內(nèi)外時鐘的動態(tài)切換。編程選擇的時鐘輸出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，通過串行的EC2接口直接對產(chǎn)品系統(tǒng)進行仿真調(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)測試提供邊界掃描功能。通過邊界寄存器的編程控制，可對所有器件引腳、SFR總線和I/O口弱上拉功能實現(xiàn)觀察和控制。
　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(tǒng)的安全、操作的靈活性以及零功耗系統(tǒng)設(shè)計帶來極大的好處。