【文章內(nèi)容簡介】 D 監(jiān)視器、看門狗定時器和時鐘振蕩器的 C8051F020 是真正能獨立工作的片上系統(tǒng)。所有模擬和數(shù)字外設均可由用戶固件配置為使能或禁止。FLASH 存儲器還具有在系統(tǒng)重新編程能力，可用于非易失性數(shù)據(jù)存儲,并允許現(xiàn)場更新 8051 固件。片內(nèi) FTAG 調試電路允許使用安裝在最終應用系統(tǒng)上的產(chǎn)品 MCU 進行非侵入式(不占用片內(nèi)資源)、全速、支持斷點、觀察點、單步及運行和停機命令。在使用 JTAG 調試時，所有的模擬和數(shù)字外設都可全功能運行。每個 MCU 都可在工業(yè)溫度范圍(45 ～+85 )內(nèi)用 ～ 的電壓工作。端Coo口 I/O、/RST、和 JTAG 引腳都容許 5V 的輸入信號電壓。C8051020 為 100 腳 TQFP 封裝(見圖 )。圖 C8051F020 原理框架 CIP51 CPUTM與 8051 完全兼容C8051F020 系列器件使用 Cygnal 的專利 CIP51 微控制器內(nèi)核。CIP51 與 MCS51指令集完全兼容,可以使用標準 803x/805x 的匯編器和編譯器進行軟件開發(fā)。CIP51TM內(nèi)核具有標準 8052 的所有外設部件，包括 5 個 16 位的計數(shù)器/定時器、兩個全雙工UART、256 字節(jié)內(nèi)部 RAM、128 字節(jié)特殊功能寄存器(SFR)地址空間及 8/4 個字節(jié)寬的I/O 端口。速度提高CIP51 采用流水線結構，與標準的 8051 結構相比指令執(zhí)行速度有很大的提高。在一個標準的 8051 中，除 MUL 和 DIV 以外所有指令都需要 12 或 24 個系統(tǒng)時鐘周期，最大系統(tǒng)時鐘頻率為 12～24MHz。而對于 CIP51 內(nèi)核，70％的指令的執(zhí)行時間為 1 或 2個系統(tǒng)時鐘周期，只有 4 條指令的執(zhí)行時間大于 4 個系統(tǒng)時鐘周期。增加的功能C8051F202 系列 MCU 在 CIP51 內(nèi)核和外設有幾項關鍵性的改進，提高了整體性能，更易于在最終應用中使用。擴展的中斷系統(tǒng)向 CIP51 提供 22 個中斷源(標準 8051 只有 7 個中斷源)，允許大量的模擬和數(shù)字外設中斷微控制器，一個中斷驅動的系統(tǒng)需要較小的 MCU 干預，因而有更高的執(zhí)行效率。在設計一個多任務實時系統(tǒng)時，這些增加的中斷源是非常有用的。MCU 可有多達 7 個復位源：一個片內(nèi) CDD 監(jiān)視器、一個看門狗定時器、一個時鐘丟失檢測器、一個由比較器 0 提供的電壓檢測器、一個軟件強制復位、CNVSTR 引腳及/RST 引腳。MCU 內(nèi)部有一個獨立運行的時鐘發(fā)生器,在復位后被默認為系統(tǒng)時鐘。如果需要,時鐘源可以在運行時切換到外部振蕩器，外部振蕩器可以使用晶體、陶瓷諧振器、電容、RC 或外部時鐘源產(chǎn)生系統(tǒng)時鐘。 片內(nèi)存儲器 3CIP51 有標準的 8051 程序和數(shù)據(jù)地址配置。它包括 256 字節(jié)的數(shù)據(jù) RAM,其中高128 字節(jié)為雙映射。用間接尋址訪問通用 RAM 的高 128 字節(jié)，用直接尋址訪問 128 字節(jié)的 SFR 地址空間。數(shù)據(jù) RAM 的低 128 字節(jié)可用直接或間接尋址方式訪問。前 32 個字節(jié)為 4 個通用寄存器區(qū)，接下來的 16 個字節(jié)既可以按字節(jié)尋址也可以按位尋址。MCU 的程序存儲器包含 64K 字節(jié)的 FLASH。該存儲器以 512 字節(jié)為一個扇區(qū)，可以在系統(tǒng)編程，且不需要特別的編程電壓。從 0xFE00 到 0xFFFF 的 512 字節(jié)被保留，由工廠使用。還有一個位于地址 0x10000～0x1007F 的 128 字節(jié)的扇區(qū)，該扇子區(qū)可作為一個小的軟件常數(shù)表使用。圖 給出了 MCU 系統(tǒng)的存儲器結構。圖 片內(nèi)存儲器組織JTAG 調試和邊界掃描C8051F020 系列具有片內(nèi) JTAG 邊界掃描和調試電路，通過 4 腳 JTAG 接口并使用安裝在最終應用系統(tǒng)中的產(chǎn)品器件就可以進行非侵入式、全速的在系統(tǒng)調試。該 JTAG 接口完全符合 規(guī)范，為生產(chǎn)和測試提供完全的邊界掃描功能。Cygnal 的調試系統(tǒng)支持觀察和修改存儲器和寄存器，支持斷點、觀察點、堆棧指示器和單步執(zhí)行。不需要額外的目標 RAM、程序存儲器、定時器或通信通道。在調試時所有的模擬和數(shù)字外設都正常運行，以保持同步。圖 給出了調試環(huán)境示意圖。圖 調試環(huán)境示意圖可編程數(shù)字 I/O 和交叉開關該系列 MCU 具有標準 8051 的端口（0、2 和 3） 。在 C8051F020 中有 4 個附加的端口（6 和 7） ，因此共有 64 個通用端口 I/O。這些端口 I/O 的工作情況與標準8051 相似，但有一些改進?？赡茏瞠毺氐母倪M是引入了數(shù)字交叉開關。這是一個大的數(shù)字開關網(wǎng)絡，允許將內(nèi)部數(shù)字系統(tǒng)資源映射到 P0、PP2 和 P3 的端口 I/O 引腳（見圖 ） 。具有標準復用數(shù)字 I/O 的微控制器不同，這種結構可支持所有的功能組合。圖 數(shù)字交叉開關原理框圖可編程計數(shù)器陣列除了 5 個 16 位的通用計數(shù)器/定時器之外，C8051F020 MCU 系列還有一個片內(nèi)可編程計數(shù)器/定時器陣列（PCA） 。PCA 包括一個專用的 16 位計數(shù)器/定時器時間基準和 5個可編程的捕捉/比較模塊。時間基準的時鐘可以是下面的 6 個時鐘源之一：系統(tǒng)時鐘/1系統(tǒng)時鐘/定時器 0 溢出、外部時鐘輸入（ECI） 、系統(tǒng)時鐘和外部振蕩器源頻率/8。C8051F020 還有更多的優(yōu)勢，需要詳細了解的請參考文獻[9]。本節(jié)主要講了單片機的特點和 C8051F020 單片機實驗系統(tǒng)的特性。C8051F020 與8051 完全兼容，指令采用流水線結構提高了系統(tǒng)速度，有可編程數(shù)字 I/O 和交叉開關，增加了一些功能器件，提高了 C8051F020 整體性能。3 液晶顯示控制器 KS0108KS0108是一種帶有驅動輸出的點陣型液晶顯示控制器，它可直接與8位微處理器相連，它可與KS0107配合對液晶顯示控制器進行行、列驅動，組成液晶顯示驅動控制系統(tǒng)。 KS0108 的特點(1).內(nèi)藏6464=4096位顯示RAM，RAM中每位數(shù)據(jù)對應LCD屏上一個點的亮、暗狀態(tài)；(2).KS0108是列驅動器，具有64路列驅動輸出；(3).KS0108讀、寫操作時序與68系列微處理器相符，因此它可直接與68系列微處理器接口相連；(4).KS0108的占空比為1/48～1/64；(5).具有專用指令集，可完成文本顯示或圖形顯示的功能設置，以及實現(xiàn)畫面滾動、光標、閃爍和位操作等功能；(6).KS0108可管理64KB顯示RAM。其中，圖形方式為64KB；字符方式為4KB。 KS0108 管腳[4]： KS0108管腳圖 KS0108 受控引腳KS0108的引腳功能見表1表1 引腳功能引腳符號 狀態(tài) 引腳名稱 功能CS1，CS2，CS3輸入 芯片片選端 CS1和CS2低電平選通，CS3高電平選通E 輸入 讀寫使能信號 在E下降沿，數(shù)據(jù)被鎖存（寫）入KS0108；在E高電平時，數(shù)據(jù)被讀出R/W 輸入 讀寫選擇信號 R/W=1，為讀選通；R/W=0為寫選通RS（也習慣叫做D/I）輸入 數(shù)據(jù)、指令選擇信號RS=1為數(shù)據(jù)操作RS=0為寫指令或讀狀態(tài)DB0DB7 三態(tài) 數(shù)據(jù)總線RST 輸入 復位信號 低電平有效，復位信號有效時，關閉液晶顯示，使顯示起始終不渝行為0，RST可跟MPU相連，由MPU控制；也右直接接VDD，使之不起作用。 KS0108 的時序[4] KS0108 與 68 系列微處理器直接接口的時序各種信號波形對照見表2：表2 信號波形： 讀時序： 寫時序 復位時序復位后，KA0108顯示關閉，顯存地址歸零。：表3 復位條件項目 符號 最小值 典型值 最大值 單位復位時間 Trs … … 微秒上升時間 Tr … … 200 納秒 復位條件 KS0108 顯示 RAM 地址結構 KS0108中的顯示RAM共有64行，64列， 顯示RAM地址結構 KS0108 指令系統(tǒng)[4]KS0108的指令系統(tǒng)比較簡單，總共只有七種?，F(xiàn)分別介紹如下： 顯示開/關指令見表4表4 顯示開/關指令R/W RS DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB00 0 0 0 1 1 1 1 1 1/0當DBO=1時，LCD顯示RAM中的內(nèi)容；DBO=0時，關閉顯示。 顯示起始行(ROW)設置指令見表5表5 顯示起始行指令R/W RS DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB00 0 1 1 顯示起始行（063）該指令設置了對應液晶屏最一行的顯示RAM的行號，有規(guī)律的改變顯示起始行，可以使LCD實現(xiàn)顯示滾屏的效果。 頁(RAGE)設置指令見表6表6 頁設置指令R/W RS DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB00 0 1 0 1 1 1 頁號（07）顯示RAM共64行，分8頁，每頁8行。 列地址(Y Address)設置指令見表7表7 列地址設置指令R/W RS DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB00 0 0 1 顯示列