C504单片机.docx

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C504单片机

1．介绍

C504是C501微控制器经修正和延伸的版本。

它在功能上有了很大的提高，尤其是捕捉比较单元（CCU），它能是MCU运用在电动机控制中。

而且，C504与SAB80C52/C501微控制器兼容，并且在现有的应用中可以替代它。

C504-2R包含一个16K×8只读程序存储器，一个512×8读写数据存储器，4个8位宽端口，3个16位定时器/计数器，1个16位捕捉/比较单元，一个10位比较定时器，12个中断源，2个优先级中断结构，1个串行端口，片内仿真支持逻辑和1个10位A/D转换器。

C504-2E是C504微控制器OTP版本，它具有16K×8一次性可编程程序存储器。

除非在其他情况特别指出，“C504”指本文中提到的所有版本。

片内仿真支持模式

振荡器看门狗

XRAM

256×8

RAM

256×8

端口0

I/O

8位数字I/O

4位模拟输入

10位ADC

定时器2

T0

C504核心

8位USART

端口1

16位比较/捕捉单元

………………………

10位比较单元

T1

端口2

I/O

看门狗定时器

ROM/OTP

16×8

端口3

8位数字I/O

4位模拟输入

下表是C504的主要特征:

·与标准8051微控制器完全兼容

·高达40MHZ外部工作频率

·16K字节片内程序存储器

·256×8RAM

·256×8XRAM

·4个8位端口（2个端口具有模拟/数字信号混合I/O功能）

·3个16位定时器/计数器（定时器2具有向上/向下记数功能）

·捕捉/比较单元,可产生PWM信号和捕捉信号

—通道3,16位捕捉/比较单元

—通道1,10位比较单元

·USART,能完成异步通信的硬件电路,通用异步接受器/发送器

·具有8输入的10位A/D转换器

·12个中断源,2个优先级

·片内仿真支持逻辑

·可编程15位看门狗定时器

·振荡器看门狗

·快速复位

·节能模式

·M-QFP-44包装

·工作温度范围:

SAB-C504:

TA:

0～70℃

SAF-C504:

TA:

-40℃～85℃

SAH-C504:

TA:

-40℃～110℃（最大工作频率:

TBD）

SAK-C504:

TA:

-40℃～125℃（最大工作频率:

12MHZ）

C504外部信号及其功能:

端口1:

8位双向端口，可作为数字量输入/输出端口。

P1.0—P1.3也可用作A/D转换器的模拟量输入端.作为辅助的数字的功能时,端口1包含定时器2口线,以及捕捉/比较输入/输出。

通过寄存器P1ANA可把端口1设定为模拟量输入。

复位RESET：

在该口线持续两个机器周期的高电平将使单片机复位。

端口3：

8位双向端口，P3.0（RXD）和P3.1（TXD）按照C501定义的工作。

P3.2—P3.7包含外部中断输入，定时器输入，另4个模拟量输入通道。

通过SFRP3ANA中的几位可将端口3设定为模拟量输入。

P3.6/WR可作为第3个中断信号输入端。

XTAL2：

反向晶振放大器的输出端。

XTAL1：

反向晶振放大器的输入，和内部时钟产生电路的输入。

当采用外部振荡器时，要驱动XTAL1，XTAL2要悬空。

端口2：

双向I/O口，内部具有上拉电阻。

P2口作为输入口时，应向引脚写1，该引脚有内部上拉电阻拉成高电平。

作为输入端，由于内部上拉电阻的关系，被外部电路将电平拉低的端口2引脚上将有电流产生（IIL，根据直流特性）。

当寻址外部程序存储器和16位地址的外部数据存储器时，端口2输出高8位地址。

PSEN：

程序存储器使能。

当读取外部指令时，该端输出外部程序存储器读选通指令。

除了访问外部数据存储器外，每6个振荡周期出现1次PSEN信号。

ALE：

地址锁存使能。

该端输出用于正常操作时将低8位地址信息锁存到外部存储器。

除了访问外部数据存储器外，每6个振荡周期出现一次有效信号。

当程序由内部ROM执行是，可通过设定SFRSYSCON中EALE取消ALE信号的产生。

COUT3：

10位比较通道输出。

该引脚用于10位计较定时器2单元的输出。

它可被禁止也可设定为高或低电平状态。

EA：

外部访问使能信号。

当为高电平时，且PC值小于4000H时，指令将从内部ROM中获取。

当它为低电平时，C504从外部程序存储器获取所有指令。

端口0：

端口0是一个8位漏极开路型双向I/O口。

在访问外部存储器时可作为地址（低8位）/数据分时复用总线使用。

当P0作为地址/数据分时复用总线使用时，在访问存储器期间它能激活内部的上拉电阻。

VAREF：

A/D转换的参考电压

VAGND：

A/D转换的参考地

VSS：

地（0V）

VCC：

电源电压（+5V）

2.CPU

C504是有效的控制器和算法处理器。

它具有广泛的处理二进制和BCD算法的装置，并且具有优秀的位处理能力。

程序存储器的有效使用源自44%单字节，41%双字节，15%三字节指令的指令设置。

由于使用12MHZ晶振，58%的指令在1us内执行完毕（40MHZ：

300ns）。

C504的CPU由指令解码器、算法部分、程序控制部分组成。

每个程序的指令由指令解码器解码。

这个单元产生控制CPU内各个单元功能的内部信号。

它们将影响数据传输的数据源和目的单元，并控制ALU过程。

处理器的算法部分执行大量的数据处理。

它由算术/逻辑单元（ALU），A寄存器，B寄存器和PSW寄存器组成。

程序控制部分控制程序存储器内执行指令的顺序。

16位程序计数器记录下一条指令的地址。

3.存储器

C504在以下四个地址空间执行操作：

—高达64KB内/外部程序存储器

—高达64KB外部数据存储器

—256字节内部数据存储器

—256B内部XRAM数据存储器

—128B特殊功能寄存器区域

3.1程序存储器

C504-2R具有16KB只读程序存储器,而C504-L无内部程序存储器,C504-2E提供16KBOTP程序存储器.程序存储器可向外扩展到64KB。

EA引脚是高电平时，C504从内部ROM获取指令。

PC值超过3FFFH时，C504从外部程序存储器地址从4000H到FFFFH内取指令。

如EA为低电平，C504从外部程序存储器获取全部指令。

3.2数据存储器

数据存储器地址空间有内、外部存储器空间。

内部数据存储器可从物理分为3个不同的块：

00H～07FH单元组成的低128字节的RAM块，80H～0FFH单元组成的高128字节的RAM块，以及80H～0FFH高128字节的专用寄存器块（SFR）。

高128字节的RAM块与专用寄存器块的地址是重合的。

访问高128字节RAM时采用寄存器间接寻址方式，访问SFR块时则只能采用直接寻址方式。

访问低128字节RAM时，两种寻址方式都可以采用。

4个寄存器区（每个区由8个8位多功能寄存器组成），占据了低128字节RAM从0到1FH的地址。

接下来的16个字节，地址从20H—2FH，包含128个可直接寻址位地址区。

堆栈区可位于内部数据存储器地址空间的任何位置，也可扩展到256字节。

外部数据存储器可扩展到64K字节，也可被16位或8位地址的指令访问。

3.3通用工作寄存器区

内部RAM的低32字节是4个寄存器区，每个含有8个通用工作寄存器。

一次只能激活一个工作区。

程序状态字中的两位PSW.3（RS0）和PSW.4（RS1）决定了使用哪一个工作区。

选定的寄存器区内的8个通用工作寄存器可通过寻址寄存器被访问。

寻址寄存器，指令OP码将显示哪个寄存器正被使用。

间接寻址时，R0，R1就作为寻址内部或外部存储器的指示寄存器。

复位是，堆栈指针指向07H，并从08H（区1的第一个寄存器R0地址）向上自加。

所以，如果要使用1个以上寄存器区，SP必须初始化为指向不用于数据储存的RAM中另外的区域。

3.4XRAM

C504中XRAM是逻辑上位于外部存储空间最上部分的存储区域。

但它是集成在片上的。

因为XRAM和外部数据存储器一样使用，所以访问XRAM的指令类型与访问外部数据存储器相同。

特殊功能寄存器SYSCON（地址B1H）

—

—

EALE

RMAP

—

—

—

XMAP

XMAP：

XRAM使能信号。

XMAP=0时，XRAM被禁止使用；XMAP=1时，XRAM可被使用，8位使用Ri的MOVX指令访问片内XRAM而不会访问外部扩展的寄存器；16位使用DPTR的MOVX指令将访问地址范围为FF00H—FFFFH的XRAM，而不会访问该地址范围的外部扩展寄存器。

3.5特殊功能寄存器区

除了程序计数器PC和4个通用工作寄存器区外，所有寄存器都位于特殊功能寄存器区。

它有两部分区域：

标准特殊功能寄存器区和影射特殊功能寄存器区。

C504的3个特殊功能寄存器（PCON1，P1ANA，P3ANA）位于影射特殊功能寄存器区。

要访问影射特殊功能寄存器区，SYSCON中的RMAP位需置位。

C504的其它特殊功能寄存器都位于标准特殊功能寄存器区。

特殊功能寄存器：

SYSCON（地址B1H）

RMAP：

特殊功能寄存器影射位

RMAP=0时，可访问标准特殊功能寄存器区；RMAP=1时，可访问影射特殊功能寄存器区。

RMAP位不会自动被硬件清0，所以当影射/标准寄存器被访问时，RMAP位必须由软件置位/清0。

在标准/影射特殊功能寄存器区也有128个可直接寻址的位。

所有地址为80H，88H，90H，……F8H，FFH的SFRS的位都可寻址。

C504共有63个特殊功能寄存器（SFR），包括指针寄存器以及向CPU与其它片上外围设备提供界面的寄存器。

4.10位A/D转换器

C504含有一个高性能离速的10位A/D转换器，带有8个输入通道。

A/D转换器有以下特征：

──8模拟/数字输入通道（端口1，3），该两端口也可作为数字输出/输入通道。

──10位输出结果。

──单次或连续转换模式。

──每次转换结束产生中断请求信号。

──外部应用的参考电压范围必须稳定在说明书内指定的值。

4.1A/D转换器的运行

对ADDATL的写指令是启动一次A/D转换的内部开始信号。

开始的这个步骤是与写入ADDATL的值无关的。

当单一转换模式中，（ADM位=1）一次A/D转换结束后一次新的A/D转换会自动开始直到ADM被复位。

忙标志位BSY（ADCON0.4）会自动置位当某个A/D转换在进行时。

转换结束后它会被硬件复位。

该标志位只可读，写是不起作用的。

一次A/D转换结束后，中断请求标志IADC（IRCON0.0）被置位。

特殊功能寄存器ADCON0和ADCON1中的MX0到MX2位是用来选择模拟输入通道的。

MX0到MX2在ADCON0和ADCON1中都有，但他们是一致的。

所以哟有两种选择模拟输入通道的方法：

如果在ADCON1中选择了新的通道，那么在ADCON0中相应的MX0到MX2会自动改变，端口1和端口3，每个端口的4个引脚都是双向输入/输出端口。

他们既可以作数字量输入/输出功能使用又可以作模拟量输入。

如果模拟输入量少于8个，那端口1和3的多余的不用于模拟输入的引脚就可以用于数字输入/输出。

4.2A/D转换寄存器

特殊功能寄存器ADDATH（地址D9H）

ADDATL（地址DAH）

ADDATH

MSB.9

.8

.7

.6

.5

.4

.3

.2

ADDATL

.1

LSB.0

寄存器ADDATH和ADDATL存放的是正式数据形式的10位A/D转换的结果。

该结果中最重要的一位是ADDAT