C8051f020中文资料
第11讲 C8051F020 模数(AD)转换系统
11.2.4 数据寄存器及数据格式
AD0LJST：ADC0 数据左对齐选择位。 0：ADC0H:ADC0L 寄存器数据右对齐。 1：ADC0H:ADC0L 寄存器数据左对齐。
可编程转换速率，最大500ksps 8 个外部输入 可编程放大器增益：4、2、1、0.5
11.2 12 位模/数转换器ADC0
11.2.1 模拟多路开关和PGA
（1）模拟输入方式的选择：单端输入/差分输入 Differential pair inputs: + V V can be positive or negative
第 11 讲
C8051F020 模数转换系统
1.1 概述
1.1.1 12 位模/数转换器ADC0
可编程转换速率，最大100ksps
可多达8
个外部输入；可编程为单端输入或差分输入 可编程放大器增益：16、8、4、2、1、0.5 数据相关窗口中断发生器 内置温度传感器（±3°C）
1.1.2 8位模/数转换器ADC1
（2）转换时钟设定 ADC0的转换时钟来源于系统时钟，AD0SC4-0: ADC0 转换时钟周期控制位。 ADC0 时钟应小于或等于2.5MHz
ADC0CF：A1.2.3 ADC0工作方式
（1）启动转换
有4 种转换启动方式，由ADC0CN 中的ADC0 启动转换方式位 （AD0CM1，AD0CM0）的状态决定。转换触发源有：
00---向ADC0CN 的AD0BUSY 位写1； 01---定时器3 溢出（即定时的连续转换）； 10---外部ADC 转换启动信号的上升沿，CNVSTR； 11---定时器2 溢出（即定时的连续转换）。
C8051F020单片机
C8051F020单片机C8051F020单片机简介单片机（Microcontroller Unit，缩写为MCU）是一种集成了中央处理器（CPU）、片内存储器（RAM和ROM）、输入/输出接口（I/O）、定时器/计数器和其他功能模块的微型计算机系统。
单片机被广泛应用于家电、汽车电子、医疗设备、电力系统等领域。
C8051F020单片机作为Silicon Labs开发的一款8位低功耗单片机，具有较高的性价比和广泛的应用领域。
本文将对C8051F020进行详细介绍。
一、C8051F020单片机的特点与功能C8051F020单片机具有以下特点和功能：1. 架构优势：C8051F020基于Silicon Labs的成熟8位CPU架构，具有高效的指令执行能力和较低的功耗。
2. 丰富的存储器：C8051F020拥有8KB的闪存（Flash）用于程序存储，可以在电源关闭后保持程序不丢失。
此外，它还配备了256字节的数据闪存（Data Flash）和256字节的电子可擦除可编程只读存储器（EPROM）。
3. 综合的外设：C8051F020单片机具有多个通用输入输出引脚（GPIO），可用于各种外设和传感器的连接。
此外，它还提供了模拟与数字转换器（ADC）、串行通信接口（UART、SPI、I2C）以及定时器/计数器等功能。
4. 低功耗设计：C8051F020采用了优化的低功耗设计，具有多种休眠模式和快速唤醒功能，可在长时间运行的场景下降低功耗。
5. 开发工具支持：Silicon Labs提供完善的开发工具套件，包括集成开发环境（IDE）、调试器和仿真器等，方便开发者进行软件开发和调试。
二、C8051F020单片机的应用领域C8051F020单片机广泛应用于以下领域：1. 家电控制：C8051F020可用于控制家电产品，如空调、洗衣机、冰箱等，通过外围电路与其他传感器和执行器进行交互。
2. 工业自动化：C8051F020提供了丰富的通用输入输出引脚和通信接口，可用于工业自动化控制系统，如PLC、工业机器人等。
单片机C8051F020及其在仪器和仪表中的应用
单片机C8051F020及其在仪器和仪表中的应用1引言当前,随着科学技术及工农业生产水平的不断提高,对相应的仪器仪表也提出越来越高的要求,因此,仪器仪表需扩展大量的外围功能部件来满足仪器仪表复杂性、高性能及智能化的要求。
广告插播信息维库最新热卖芯片：UC3842AD MAX881REUB D8279C-2PEB22554HTV1.3AD835AN TA8403K UT6164C32Q-6IDT7142LA35J TL16C750FN FDP7045L这种方法虽然满足了仪器的复杂性要求,但随之而来的问题是由于系统扩展的过于复杂而造成系统可靠性降低,故障率增加,查找故障困难,从而失去了智能化仪器仪表的优势,如果能够将功能复杂的众多外围功能部件全部或大部分集成到系统所使用的单片机内部,则可大大提高仪器仪表系统的可靠性,同时又使系统的成本得以降低,还可利用单片机片内资源在不增加硬件成本的情况下增强仪器的性能,因而该方案是提高仪器仪表可靠性及性能的行之有效的方法,而美国Cygnal公司的C8051F020单片机便是1款可满足复杂高性能仪器仪表要求的单片机。
C8051F020单片机是集成在1块芯片上的混合信号系统级单片机,具有与MCS51内核及指令完全兼容的微控制器。
除了具有标准8051机的数字外设部件外,片内还集成了数据采集与控制系统中常用的模拟部件和其它数字外设及功能部件,主要包括模拟多路选择器、可编程增益放大器、ADC、DAC、电压比较器、电压基准、温度传感器、SMBus/I2C、UART、SPI、可编程计数器/定时器阵列、定时器、I/O端口、电源监视器、看门狗定时器和时钟振荡器等,且该单片机内部具有JTAG和调试电路,通过JATG接口可以使用安装在最终应用系统产品上的单片机进行非侵入、全速及在系统调试。
2功能与特点（1）25MIPS高速流水线式与8051机完全兼容的CIP-51内核。
（2）真正12位100KBps、8通道带可编程增益放大器的ADC。
C8051F020概述
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12-位 模拟---数字转换器(ADC0)
12-bit片上 逐次逼近型(SAR) 模拟—数字转换器 (ADC0) 9通道多路输开关和可编程的增益放大器 ADC 通过它专用寄存器编程 一个输入通道连接到内部温度传感器,其他的8个通则连接到 外部的输入引脚
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8-Bit 模拟—数字转换器(ADC1)
CIP-51 介绍
CIP-51 是 Silicon Labs 公司的 C8051F020 MCU的CPU CIP-51实现了标准的 8051 结 构和定制的外设。 在25 MHz时,其峰值速度可达到 25MIPS CIP-51总共有 109 指令
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C8051F020 系统概览
Silicon Labs 公司的 C8051F020是一款高集成 度的单芯片片上系统的混 合信号芯片，100引脚封装
98 90 88 80
ADC1CF
AMX1SL
P3IF
P2
SCON0 P1 TCON
EMI0TC
SBUF0 TMR3CN TMOD SPI0CFG TMR3RLL TL0
EMI0CF
SPIODAT TMR3RLH TL1
P0MDOUT
ADC1 TMR3L TH0
P1MDOUT
SPI0CKR TMR3H TH1
ADC1 也可以使用模拟电源 电压(AV+)作为参考电压。
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内部参考电压发生器
内部参考电压电路由一个1.2 V 的带隙基准电压发生器和一个 2倍增益的输出缓冲放大器组成(2.4 V 输出)
内部的参考电压可以通过VREF引脚连到应用系统中的外部器 件也可以连到芯片的其它电压参考上
内部参考电压的使能/禁止及ADC0,ADC1的参考电压的选择 是通过参考电压控制寄存器REF0CN来配置的.
C8051F020入门指导解读
MCU 的程序存储器包含64K 字节的FLASH。该存储器 以512 字节为一个扇区，可以在系统编程，且不需特别的 外部编程电压。
1.3 JTAG 调试和边界扫描
C8051F020系列具有片内JTAG边界扫描和调试电路， 通过4脚JTAG接口并使用安装在最终应用系统中的产品器 件就可以进行非侵入式、全速的在系统调试。 该JTAG接口完全符合IEEE1149.1规范，为生产和测试 提供完全的边界扫描功能。 Silicon Labs的调试系统支持观察和修改存储器和寄 存器，支持断点、观察点、堆栈指示器和单步执行。
在一个标准的8051 中，除MUL 和DIV 以外所有指令 都需要12 或24 个系统时钟周期，最大系统时钟频率为 12-24MHz。 而对于CIP-51 内核，70%的指令的执行时间为1 或2 个系统时钟周期，只有4 条指令的执行时间大于4 个系统 时钟周期。
1.1.3 增加的功能
扩展的中断系统向CIP-51 提供22 个中断源（标准8051 只有7 个中断源），允许大量的模拟和数字外设中断微控 制器。 MCU 可有多达7 个复位源：一个片内VDD 监视器、一 个看门狗定时器、一个时钟丢失检测器、一个由比较器0 提供的电压检测器、一个软件强制复位、CNVSTR 引脚 及/RST 引脚。 MCU 内部有一个独立运行的时钟发生器，在复位后被默 认为系统时钟。如果需要，时钟源可以在运行时切换到外 部振荡器，外部振荡器可以使用晶体、陶瓷谐振器、电容、 RC 或外部时钟源产生系统时钟。
1.4 可编程数字I/O 和交叉开关
该系列MCU具有标准8051的端口（0、1、2和3）。在 F020/2中有4个附加的端口（4、5、6和7），因此共有64 个通用端口I/O。 每个端口I/O引脚都可以被配置为推挽或漏极开路输出。 数字交叉开关。
C8051f020中文资料2
关于C8051F020系统概述C8051F020 器件是完全集成的混合信号系统级 MCU 芯片，具有 64 个数字I/O 引脚（C8051F020）。
下面列出了一些主要特性；有关某一产品的具体特性参见表 1.1；1. 高速、流水线结构的 8051 兼容的 CIP-51 内核（可达 25MIPS）2. 全速、非侵入式的在系统调试接口（片内）3. 真正 12 位（C8051F020）、 100 ksps 的8 通道 ADC，带 PGA和模拟多路开关4. 真正 8 位 500 ksps的 ADC，带 PGA和 8 通道模拟多路开关5. 两个 12 位 DAC，具有可编程数据更新方式6. 64K字节可在系统编程的 FLASH存储器7. 4352（4096+256）字节的片内 RAM8. 可寻址 64K字节地址空间的外部数据存储器接口9. 硬件实现的 SPI、SMBus/ I2C 和两个 UART 串行接口10. 5 个通用的 16 位定时器11. 具有 5 个捕捉/比较模块的可编程计数器/定时器阵列12. 片内看门狗定时器、VDD监视器和温度传感器具有片内 VDD 监视器、看门狗定时器和时钟振荡器的 C8051F020是真正能独立工作的片上系统。
所有模拟和数字外设均可由用户固件使能/禁止和配置。
FLASH 存储器还具有在系统重新编程能力，可用于非易失性数据存储，并允许现场更新 8051 固件。
片内 JTAG调试电路允许使用安装在最终应用系统上的产品 MCU进行非侵入式（不占用片内资源）、全速、在系统调试。
该调试系统支持观察和修改存储器和寄存器，支持断点、观察点、单步及运行和停机命令。
在使用 JTAG调试时，所有的模拟和数字外设都可全功能运行。
每个 MCU都可在工业温度范围（-45℃到+85℃）内用 2.7V-3.6V的电压工作。
端口 I/O、/RST 和 JTAG 引脚都容许 5V 的输入信号电压。
C8051F020 为100 脚 TQFP 封装见图 1.1）。
C8051F020单片机在总磷在线自动分析仪中应用
C8051F020单片机在总磷在线自动分析仪中应用1 概述C8051FOXX 系列单片机是Cygnal 公司新推出的一种混合信号系统级单片机。
该系列单片机片内含CIP-51 的CPU 内核，它的指令系统与MCs-51 完全兼容。
其中的C8051F020 单片机含有64kB 片内Flash 程序存储器，4352B 的RAM、8 个I／O 端口共64 根I／O 口线、一个12 位A／D 转换器和一个8 位A／D 转换器以及一个双12 位D／A 转换器、2 个比较器、5 个16 位通用定时器、5 个捕捉／比较模块的可编程计数／定时器阵列、看门狗定时器、VDD 监视器和温度传感器等部分。
C8051F020 单片机支持双时钟，其工作电压范围为2.7-3.6V(端口I／O，RsT 和JTAC 引脚的耐压为5V)。
与以前的51 系列单片机相比，C8051F020 增添了许多功能，同时其可靠性和速度也有了很大提高。
2 C8051F020 的功能特点C8051F020 芯片的内部功能方框图如图1 所示。
C8051F020 微控制器的内核CIP-51 在保持CISC 结构及指令系统不变的基础上对指令实行流水作业，该器件废除了机器周期的概念，它的指令以时钟周期为运行单位，因而大大提高了指令的运行速度。
当晶振为25MHz 时，C8051F020 的指令执行速度峰值可达到25MIPS。
CIP-51 微控制器的存储器结构与标准的8051 类似，程序和数据存储器共享同一地址空间，但可用不同的指令类型来访问。
C8051F020 带有8 个I／O 端口(64 根I／O 口线)，其中包括四个低部端口P0-P3(可以位寻址)和四个高部端口P4-P7(不可以位寻址)。
在C8051F020 中，可通过网络开关以硬件的方式实现I／O 端口的灵活配置(如图1 所示)，也可以通过设置相应的寄存器控制交叉开关来把I／O 口配置为所选择的特殊功能端口。
C8051F020单片机说明
C8051F020开发板说明书V1.0.02012年3月22日目录第一章 概述 (1)第二章 开发板简介 (2)2.1 开发板原理框图 (2)2.2 开发板实物图 (2)2.2.1 本开发板的外扩展资源和扩展接口 (2)2.2.2 本开发板的平面图 (3)第三章 开发板硬件电路说明 (4)3.1 硬件电路简介 (4)3.2 电源电路 (4)3.3单片机复位电路 (4)3.4 ZLG7289电路原理图 (5)3.5 LED电路原理图 (6)3.6 LCD接口电路 (7)第四章 开发板注意事项 (8)4.1注意事项 (8)4.2开发板跳线使用方法 (8)第一章 概述本说明书是C8051F020开发板的硬件使用说明书，详细描述了020开发板的硬件构成、原理，以及它的使用方法。
开发板用USB JTAG对C8051F020芯片进行编程，C8051F020有64个I/O而我们开发板通过排针引出了其中的44个I/O口，板上有标识（也可查看原理图或PCB图）。
引出来的I/O口可以供用户配置。
第二章 开发板简介2.1 开发板原理框图本开发板主要用到了C8051F020芯片（内置A/D D/A和比较器等）和周立功的ZLG7289芯片，020芯片通过SPI方式和ZLG7289完成数据传递，ZLG7289控制按键和数码管显示。
原理框图如下：图2-1 开发板原理框图2.2 开发板实物图2.2.1 本开发板的外扩展资源和扩展接口部分接口说明：JTAG接口：本板卡和USB Debug Adaptor仿真器连接，通过本接口用户可实现在线仿真。
LCD接口： 本板液晶用MzL05-12864AD/DA接口：本板的AD/DA接口都来自020内置的AD/DA另外的外扩资源和接口如下图所示：数码管AD 接口比较器接口P7口P3.0~ P3.6P0口P2口P1口3.2 JTAG3.3V/GNDDAC 接口LCD 接口LED ZLG72895vGNDP6口C8051F0203.3V/GND 按键电源开关复位键开发板实物图2.2.2 本开发板的平面图平面图上的位置和板卡的位置一一对应，详细的说明请看后面章节的图2-2 说明。
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C8051F020与80C51单片机的异同点
来源：世界电子元器件作者：时间：2007-06-05发布人:卢春妙
1引言
80C51系列单片机及其衍生产品在我国乃至全世界范围获得了非常广泛的应用。
单片机领域的大部分工作人员都熟悉80C51单片机，各大专院校都采用80C51系列单片机作为教学模型。
随着单片机的不断发展，市场上出现了很多高速、高性能的新型单片机，基于标准8051内核的单片机正面临着退出市场的境地。
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（Printed Circuit Assembly印制电路组装）、SPI（Serial Peripheral Interface--串行外设接口）和SMBus（System Management Bus）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。
C8051F020通过优先权交叉开关译码器(如图2所示)控制数字开关网路，端口引脚的分配顺序是从P0.0开始一直到P3.7。
当交叉开关配置寄存器XBR0、XBR1和XBR2中外设的对应使能位被设置为逻辑“1”时，交叉开关将端口引脚分配给外设，例如，如果UARTOEN位(XBR0.2)被设置为逻辑“1”，则TX0和RX0引脚将分别被分配到P0.0和P0.1。
因为UART0有最高优先权，所以当UARTOEN位被设置为逻辑“1”时其引脚将总是被分配到P0.0和P0.1。
未被设置的交叉开关分配端口可作为通用I／O口。
注意：当选择了串行通信外设(即SMBus、SPI或UART)时，交叉开关将为所有相关功能分配引脚。
例如，不能为UART0功能只分配TX0引脚而不分配RX0引脚。
交叉开关寄存器被正确配置后，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12 MHz，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。