高速soc单片机c8051f及其应用

单片机

中国自动化学会仪表与装置专业委员会成立４０周年

全国先进控制技术与仪表装置应用学术交流会论文集

高速ＳｏＣ单片机Ｃ８０５１Ｆ及其应用

刘丹孙自强

（华东理工大学自动化研究所，上海市２００２３７）

摘要：ＳｏＣ技术是嵌入式技术之一，它的出现改变了传统的单片机应用设计模式，大大简

化了单片机的外围电路．本文简要介绍了ＳｏＣ的基举概念，并基于ＳｏＣ典型代表Ｃ８０５１Ｆ０２０

单片机设计开发了一种生化反应过程智能控制仪表。

关键词：单片机ｓｏ≮交叉开关

ＳｏＣ（ＳｙｓｔｅｍＯｎＣｈｉｐ）技术是一种基于ＩＰ（ＩｎｔｅｌｌｅｃｔｕａｌＰｒｏｐｅｒｔｙ），以嵌入式系统为基

本结构，以固件集成为基本设计思想，以系统功能集成为目标的高度集成化、固件化的系统

集成技术。Ｓｏ（７为单片机技术提供了更广阔的应用领域，使单片机应用技术发生了革命性的

变化。ＳｉｌｉｃｏｎＬａｂ公司推出的Ｃ８０５１Ｆ系列单片机是ＳｏＣ单片机的典型代表。

１Ｃ８０５１Ｆ系列单片机

Ｃ８０５１Ｆ单片机具有与８０５１兼容的微控制器内核ｃＩＰ一５１，与ＭＣＳ一５ｌ指令集完全兼

容。ｃＩＰ一５１微控制器内核采用流水线结构，与标准的ＭＣＳ－－５１结构相比，指令的执行速

度有了很大的提高。在一个标准的ＭＣＳ－－５１中，除了ＭＵＬ和ＤＩＶ以外的所有指令都需要

１个或２个机器周期，１个机器周期相当于１２个系统时钟周期。而对于ＣＩＰ一５ｌ内核，７０

％指令的执行对闻为ｔ个或２个系统对钟周期，只有４条指令的执行时间不小于４个系统时

钟周期。在外部时钟频率为２５ＭＨｚ时，ＣＩＰ－－５１的峰值执行速度为２５ＭＩＰＳ。

ＣＩＰ－－５１的中断系统提供了２２个中断源，允许大量的模拟和数字外设中断微控制器。

Ｃ８０５１Ｆ把ＭＣＳ－－５１单一的外部复位发展成多源复位（７个），众多的复位源为保障系统的

安全、操作的灵活性以及零功耗系统设计带来极大好处。

所有的Ｃ８０５１Ｆ单片机都具有交叉开关，它采用开关网络以硬件方式实现Ｉ／Ｏ端口的

灵活配置。通常情况下时。这些引脚只是通用的Ｉ／Ｏ引脚，但是在需要使用内部资源时，

可以通过寄存器控制的交叉开关将内部的输入、输出配置到特定的Ｉ／Ｏ引脚上。

３ＵＳＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＤｅｆｅｎｓｅ．Ｓｕｂｓｙｓｔｅｍｄ∞ｉｇｎａｎｄｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｓｔａｎｄａｒｄｓｆｏｒｔａｃｔｉｃａｌｄｉｇｉｔａｌｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＬｉｎｋ

ＭＩＬ ＳＴＤ １８８－２０３－３．１９８８．１０

４ＤａｔａＬｉｎｋＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓｉｎＴａｃｔｉｃａｌＡｉｒＣｏｍｍａｎｄａｎｄＣｏｎｌａ＇ｏｌＳｙｓｔｅｍ，ＣＬＥＳＬＩＥＧＯＬＬＩＤＡＹ，ＪＲ．ＩＥＥＥＪＯＵＲＮＡＬＯＮＳＥＬＥＣＴＥＤＡＲＥＡＳＩＮＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮＳ，ＶＯＬ．ＳＡＣ－３，ＮＯ．５，１９８５．０９

单片机

中国自动化学会仪表与装置专业委员会成立４０周年

全国先进控镧技术与仪表装置应用学术交流会论文集

Ｃ８０５１Ｆ单片机都支持基于ＪＴＡＧ接口的在系统调试。与传统的仿真调试相比，既降低了研

发费用，又提高了研发的效率。Ｃ８０５１Ｆ的ＪＴＡＧ接口不仅支持ＦＬＡＳＨＲＯＭ的读／写操作，

非侵入式在系统调试还为在系统调试提供边界扫描功能。通过边界寄存器的编程控制就可以

对所有的器件引脚、ＳＦＲ总线和Ｉ／Ｏ弱上拉功能实现观察和控制。

Ｃ８０５１Ｆ实现了片内模拟与数字电路的３Ｖ供电标准（电压范围是２．７～３．６Ｖ），大大降

低了系统功耗：众多的复位源使系统在掉电方式下可随意唤醒，从而可灵活地实现低功耗系

统设计。

２用Ｃ８０５１Ｆ０２０单片机实现的智能控制仪表

２．１仪表的设计要求

本文设计的智能控制仪表是用来对生物发酵过程进行控制的。在发酵过程中，必须检测

控制以下６个基本量：温度、压力、空气流量、搅拌电机转速、发酵液酸碱度和溶解氧浓度。

同时必须监控泡沫高度、液位和补料量。控制仪表必须具有通信能力，既可以上传实时数据，

又可以下载控制参数，选择ＲＳ－－２３２作为控制仪表最基本的通信协议。为了适应不同用户

的不同要求，控制仪表应具有与海量数据存储设备（如：ｕ盘或ＦＬＡＳＨ存储模块）进行数

据交互的接口。

２．２硬件电路框图及说明

控制仪表的硬件电路框图如图ｌ所示。

＾ＤｃＤＮ口

”ｍ

Ｐｓｌ

Ｐｓ０上位帆嚣：Ｔ。Ｘ０。：Ｐ０ｉ（￥ＤＡ）

Ｐ０３（ＳｃＬ）Ｐ＂

一ｃ一，Ｐ０ｊ

ＰＯ．６

Ｐ０７

Ｐ１口。Ｐ５：Ｐ５＿Ｐ５７Ｃ８０５ＩＦ０２０Ｗ口

Ｐ２口

玎山

丹．１

Ｐ３０”口

”ｊ

阳ｊ

Ｐ３ ６ｎ＾ｃ接擤量控糖■出

（４瘩）玎．７囤１控制仪表电路框田

单片机

中国自动化学会仪表与装置专业委员会成立４０周年

全国先进控镧技术与仪表装置应用学术交流会论文集

Ｃ８０５１Ｆ０２０单片机除了具有Ｃ８０５１Ｆ系列单片机的共有资源以外，还有以下内部资源：

（１）８路１２位逐次逼近型ＡＤｃ，可编程转换速率最大为１００ｋｓｐｓ，既可以配置为单端输

入，也可以配置为差分输入。可编程放大器增益：１６，８，４，２，１，０，Ｏ．５．数据相关窗口

中断发生器，内置温度传感器（±３＂Ｃ）。

（２）８路８位ＡＤＣ，可编程转换速率最大为５００ｋｓｐｓ，可编程放大器增益４，２，１，０．５。

（３）２个１２位ＤＡＣ，可同步输出，用于产生无抖动波形。

（４）２个模拟比较器，１６个可编程回差电压值。可用于产生中断或复位。

（５）内部电压基准（２．４Ｖ，１５Ｘｌ矿／℃），也可以使用外部电压基准。

（６）精确的ＶＤＤ监视器和降压检测器。

（７）８个８位的Ｉ／ｏ端口，其中Ｐ０～Ｐ３可以进行位寻址，Ｐ４～Ｐ７不能位寻址。

（８）可同时使用的硬件ＳＭＢｕｓ（１１Ｃ兼容）、ＳＰＩ及两个增强型ＵＡＲＴ串口。

（９）可编程的１６位计数器／定时器阵列（ＰＣＡ），有５个捕捉／比较模块，６种工作方

式。

００）５个通用１６位计数器／定时器。

ＯＤ专用的看门狗定时器。

０２）４３５２Ｂ内部数据ＲＡＭ（４ＫＢ＋２５６Ｂ）；６４ＫＢＦＬＡＳＨ存储器，可以在系统编程，每

扇区为５１２Ｂ；外部６４ＫＢ数据存储器接口（可编程为复用方式或非复用方式）。

Ｃ８０５１Ｆ０２０单片机包括两组ＡＤＣ—１２位的ＡＤＣ０和８位的ＡＤＣｌ。ＡＤＣ０的输入端是

独立的。这８个引脚不具有其它功能．而ＡＤＣｌ的８个输入端同时又是Ｐｌ口的８个引脚。

由于本设计中只有６路模拟输入，只要一组就可以满足要求。为了提高控制仪表的采样精度

和控制精度，选择１２位的一组ＡＤＣ作为采样转换，可编程放大增益为Ｉ。为了保证模拟采

样值的准确，在输入ＡＤＣ０之前模拟信号应当进行滤波，同时可以使用专门的参考电源芯 …… 此处隐藏：6000字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……