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C8051F與80C51系列單片機的不同初始化

時間:2023-03-20 08:26:23 理工畢業(yè)論文 我要投稿
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C8051F與80C51系列單片機的不同初始化

摘要:C8051F系列單片機是Cygnal公司出品的高速單片機,它與80C51系列單片機指令集兼容,但比后者增加了許多資源,從而為嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)提供了極大的方便。文中介紹了這兩者在結構上的差異以及編程時應注意的問題,并給出了它們較完整的初始化程序。

1 引言

近30年來,世界各主要電子元器件生產廠商紛紛推出自己各具特色的單片機產品。而在百花齊放的單片機家族中,80C5l系列一直扮演著重要的角色。該單片機在教學、科研等領域已經成為入門單片機并成為單片機應用的首選,該產品以其易讀性好、擴展能力強而著稱,從而成為廣大從事單片機開發(fā)者最熟悉、最具代表的機型。但人們往往在熟悉80C51單片機之后又選擇別的系列單片機開發(fā)產品,這是因為80C51具有運算速度慢、功耗大、內部資源少等不足,所以限制了其使用范圍。Cygnal公司推出的C805lF系列單片機既彌補了80C51系列的不足,又與MCS—5l指令集兼容。C805lFxxx系列單片機是完全集成的混合信號系統(tǒng)級芯片,具有與8051指令集完全兼容的CIP-51內核。它在單片內集成了構成一個單片機數據采集或控制系統(tǒng)所需要的幾乎所有模擬和數字外設及其它功能部件。這些外設或功能部件包括:ADC、可編程增益放大器、DAC、電壓比較器、電壓基準、溫度傳感器、SMBus/I2C、UART、SPI、定時器、可編程計數器/定時器陣列(PCA)、內部振蕩器、看門狗定時器及電源監(jiān)視器等。這些外設部件的高集成度為設計小體積、低功耗、高可靠性、高性能的單片機應用系統(tǒng)提供了很大的方便,同時也可以使整體系統(tǒng)的成本大大降低。

熟悉MCS—51系列單片機的工程技術人員可以很容易地掌握C8051Fxxx的應用技術并進行軟件移植。但不能將8051的程序直接應用于C8051F單片機中,因為這兩種系列的單片機內部資源存在較大的差異,因此,完全照搬、移植是行不通的,必須經過“改良”(主要是初始化控制字的改寫)才能正確運行。本文以C8051Fxxx系列單片機中資源最豐富、功能最多、運算速度最快(達到100MIPS)的C8051F12X系列為例,介紹其與80C51的主要不同之處以及開發(fā)時應注意的問題,同時給出了其完整的、且經過運行驗證的源程序。

圖1

2 結構差異

C8051F12X單片機與8051單片機在結構上的最大區(qū)別有四點:外引腳采用交叉開關配置;系統(tǒng)時鐘源多樣且控制靈活;內部特殊功能寄存器SFR種類數量增多;具有基于JTAG接口的在系統(tǒng)調試功能。下面主要介紹前三部分內容。

2.1 可編程數字I/O和交叉開關

可編程數字I/O和交叉開關是一個大的數字開關網絡,它允許將內部數字系統(tǒng)資源分配給端口I/O引腳。與具有標準復用數字I/O的微控制器不同,這種結構支持所有的功能組合?赏ㄟ^設置交叉開關控制寄存器(XBR2、XBR1和XBR0)將片內的計數器/定時器、串行總線、硬件中斷、ADC轉換啟動輸入、比較器輸出以及微控制器內部的其它數字信號配置為在端口I/O引腳出現(xiàn),這就使用戶可以根據自己的特定應用選擇通用端口I/O和需數字資源的組合。而不同于8051單片機的引腳基本是固定分配的。C8051F系列通過優(yōu)先權交叉開關譯碼器來控制數字開關網絡,優(yōu)先權交叉開關譯碼器的值由交叉開關控制寄存器(XBR2、XBR1和XBR0)來配置,如圖1所示。優(yōu)先權交叉開關譯碼器按優(yōu)先權順序從P0.0開始,可以一直分配到P3.7,它為數字外設所分配的端口引腳的優(yōu)先順序是按系統(tǒng)默認的順序,即:串行通信UART0具有最高優(yōu)先級,TX0和RX0分別被分配到P0.0和P0.1? 串行通信SPI具有次高優(yōu)先級,詳細的端口引腳的優(yōu)先分配順序表請參考有關資料。如果不選擇某個資源,則優(yōu)先順序表中的下一個功能將填充這個位置。圖2所示是三個交叉開關控制寄存器(XBR2、XBR1和XBR0)中各位的含義,它們的復位值均為00000000。

當交叉開關配置寄存器XBR2、XBR1和XBR0中外設的對應位被設置成邏輯1時,交叉開關將端口引腳分配給外設;如果一個數字外設的允許位未被設置成邏輯1,則其端口不能通過引腳訪問。未被設置的交叉開關分配端口可當作標準連續(xù)的I/O口使用。在系統(tǒng)復位后,默認的寄存器XBR2、XBR1和XBR0的值均為零,即所有I/O引腳被強迫成輸入口(帶上拉),且不與內部資源連通。這樣,沒有輸出的系統(tǒng)顯然無意義,所以,無論如何都應置XBR2的第6位為1,使交叉開關允許以便引出輸出信號。

2.2 系統(tǒng)時鐘源

C8051F12X的系統(tǒng)時鐘可以取自內部振蕩電路、外部振蕩電路(包括晶振,RC振蕩,陶瓷諧振電路)和鎖相環(huán)PLL電路,鎖相環(huán)PLL電路的輸入源可選擇來自內部振蕩電路,也可以選擇外部振蕩電路,通過PLL的倍頻作用可以提高時鐘頻率。C8051F12X系統(tǒng)內的振蕩電路如圖3所示。要產生所需的系統(tǒng)時鐘,通常要設置8個寄存器:OSCXIN、OSCICN、OSCICL、CLKSEL、PLLOCN、PLLOFLT、PLL0DIV、PLL0MUL,其中后4個是有關PLL的寄存器。

2.3 特殊功能寄存器SFR結構

與MCS—51的SFR不同的是,C8051F12X的SFR由圖4所示的多頁組成,共有5頁,頁號為0、1、2、3、15。各個SFR分布在不同的頁里,像XBR0、XBR1、XBR2、OSCXIN、OSCICN、LLOCN、PLLOFLT等定位在15頁里,定時器有關的寄存器TCON、TMOD、TH、TL等定位在0頁里。在讀寫各個SFR之前,必須先切換到相應的頁,可使用“MOV SFRPAGE,#頁號”指令來進行切換。各個SFR所在哪些頁,請查看相關的資料。

3 應用舉例

該例中要用的引出腳有一個串行異步通信UART和一個外中斷INT0。按照系統(tǒng)默認的優(yōu)先順序

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