C8051F020与80C51单片机的异同点Word文档下载推荐.docx
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为此,一些半导体公司开始对传统8051内核进行大的构造,主要是提高速度和增加片内模拟和数字外设,以期大幅度提高单片机的整体性能。
其中美国Cygnal公司推出的C8051F系列单片机把80C51系列单片机从MCU时代推向SoC时代,使得以8051为内核的单片机上了一个新的台阶。
C8051F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CIP-51微控制器内核,采用流水线结构,单周期指令运行速度是8051的12倍,全指令集运行速度是原来的9.5倍。
熟悉NCS-51系列单片机的工程技术人员可以很容易地掌握C8051F的应用技术并能进行软件的移植。
但是不能将8051的程序完全照搬的应用于C8051F单片机中,这是因为两者的内部资源存在较大的差异,必须经过加工才能予以使用。
其中C8051F020以其功能较全面,应用较广泛的特点成为C8051F的代表性产品,其性能价格比在目前应用领域也极具竞争力。
C8051F020的内部电路包括CIP-51微控制器内核及RAM、ROM、I/O口、定时/计数器、ADC、DAC、PCA、SPI和SMBus等部件,即把计算机的基本组成单元以及模拟和数字外设集成在一个芯片上,构成一个完整的片上系统(SoC)。
本文将介绍C8051F020单片机与80C51的异同点(主要是不同之处)及初学者编程时应该注意的问题,并给出经过Cygnal开发工具IDE调试环境软件验证的源程序。
2相同点
C8051F020单片机与80C51系列单片机的指令系统完全一样。
掌握80C51单片机的人员可以很容易地接受C8051F020的应用技术并能完成相应软件的移植。
3主要硬件不同点
3.1运行速度
C8051F020的指令运行速度是一般80C51系列单片机的10倍以上。
因为其CIP-51中采用了流水线处理结构,已经没有了机器周期时序,指令执行的最小时序单位为系统时钟,大部分指令只要1~2个系统周期即可完成。
又由于其时钟系统比80C51的更加完善,有多个时钟源,且时钟源可编程,时钟频率范围为0~25MHz,当CIP-5l工作在最大系统时钟频率25MHz时,它的峰值速度可以达到25MI/s,C8051F020已进入了8位高速单片机行列。
3.2I/O端口的配置方式
C8051F020拥有8个8位的I/O端口,大量减少了外部连线和器件扩展,有利于提高可靠性和抗干扰能力。
其中低4个I/O端口除可作为一般的通用I/O端口外,还可作为其他功能模块的输入或输出引脚,它是通过交叉开关配置寄存器XBR0、XBR1、XBR2(各位名称及格式如表1所示)选择并控制的,它们控制优先权译码选择开关电路如图1所示,可将片内的计数器/定时器、串行总线、硬件中断、比较器输出及其它的数字信号配置为在端口I/O引脚出现,这样用户可以根据自己的特定需要选择所需的数字资源和通用I/O口。
数字交叉开关是一个比较大的数字开关网路,这在所有80C51系列单片机上是一个空白。
另外P1MDIN用于选择P1的输入方式是模拟输入还是数字输入,复位值为11111111B,即默认为数字输入方式。
而80C51单片机的I/O引脚是固定分配的,即占用引脚多,配置又不够灵活。
置后,通过将XBARE(XBR2.6)设置为逻辑“1”来使能交叉开关。
3.3内部功能
C8051F020内部带有数据采集所需的ADC和DAC,其中ADC有两个,一个是8路12位逐次逼近型ADC,可编程转换速率,最大为100kS/s.可通过多通道选择器配置为单端输入或差分输入。
内有可编程增益放大器PGA用于将输入的信号放大,提高A/D的转换精度。
可编程增益为:
0.5、1、2、4、8或16,复位时默认值为1。
另一个是8路8位ADC,可编程转换速率最大为500kS/s,其可编程放大增益为0.5、1、2、4,复位时默认值为0.5。
有2个12位的DAC,用于将12位的数字量转换为电压量,可产生连续变化的波形,两路信号可同步输出。
3.4外部接口
C8051F020外设还增添了三个串行口。
可同时与外界进行串行数据通信,SMBus兼容于I2C串行扩展总线;
SPI串行扩展接口;
两个增强型UART串口。
C8051F020具有基于JTAG接口的在系统调试功能,片内的调试电路通过JTAG接口可提供高速、方便的在系统调试。
4软件编程举例
鉴于C8051F020在硬件方面与80C51的不同之处,故它们在软件编程时也会有所区别,这种区别主要体现在初始化程序上。
该程序是在Cygnal的开发工具即IDE调试环境中予以验证的。
例:
利用定时器T0定时,在P1.2端输出一方波,方波周期为20ms,已知晶振频率为12MHz,采用中断的方式实现。
采用C8051F020单片机实现的程序如下:
从上面的程序中可以看出:
在C8051F020软件编程中须首先设置看门狗定时器的工作状态,其次,要由内部振荡器控制寄存器OSCICN设置采用内部时钟还是外部时钟工作,若选择外部时钟可通过外部振荡器控制寄存器OSCXCN来选择适当的频率,本题目采用内部时钟,并通过时钟控制寄存器CKCON选择使用系统时钟的12分频。
再次,若选择的I/O口是低四个端口P0~P3作为工作口,需要设定寄存器XBR0、XBR1、XBR2(复位值为0),在本设计中未用到数字资源,故XBR0、XBR1的值为复位值,只需设定XBR2的值为40H允许功能选择开关即可,若本设计中的P1.2换为P4.2,则无需设定寄存器XBR0、XBR1、XBR2,因为高端口P4~P7与交叉开关无关。
最后还要选择所用I/O口的输出方式,P0、P1、P2、P3口分别由POMDOUT、P1MD-OUT、P2MDOUT、P3MDOUT端口输出方式寄存器来选择,寄存器中的某位置0为漏极开路输出方式,置1则为推拉输出方式。
另外,由于C8051F020的专用寄存器比一般51单片机多,而8051指令不能识别它增加的专用寄存器,公司提供了所有的专用寄存器及相应位的地址定义文件,用户只需加一条$include(C8051F020.inc)指令即可。
该程序只需将与上面提到的几点相关的指令去掉即为80C51的源程序(程序中已标示)。
当然这仅仅是一个简单的例子,并不能完全说明所有不同之处,但可说明它们典型的不同点。
5结束语
C8051F020与80C51单片机的指令系统完全兼容,给用户使用带来了极大的方便,但它们的硬件结构不同,因此在使用上有所区别,只有了解了它们之间的异同点,才能更好地对C8051F020进行开发利用,充分发挥它的先进功效。
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