【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 供標(biāo)準(zhǔn) 8052 外圍設(shè)備和 A/D轉(zhuǎn)換器 ,PWM,搜索／比較 ,8 位數(shù)據(jù)指針 ,一個(gè)高速運(yùn)算單元。同時(shí)包含對(duì) 81C90CAN 控制器和代碼區(qū)的支持。 C51 V7 版增強(qiáng)功能介紹 C51 V7 版提供了很多新的和增強(qiáng)的功能 ,使開(kāi)發(fā) 8051 嵌入式應(yīng)用比以前更加簡(jiǎn)單。 C51 V7 版新功能包括：新版編譯器和連接 器更加優(yōu)化 ,可以縮短程序的大小 。 能完全模擬支持的器件更多 ,如 Philips 80C51MX, Dallas 80C390 和 Analog Devices MicroConverters。新?lián)P州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 的 ISD51系統(tǒng)內(nèi)調(diào)試器 ,允許在不變的目標(biāo)硬件上調(diào)試程序 。可更好地支持 Philips 51MX的 24 位地址 。 RTX51 Tiny 增加了新功能 ,它比以前更小 ,但提供的功能更多。 C8051F 單片機(jī)簡(jiǎn)介 單片機(jī)自 20世紀(jì) 70年代末誕生至今，經(jīng)歷了單片微型計(jì)算機(jī) SCM、微控制器 MCU及片上系統(tǒng) SoC 三大階段，前兩 個(gè)階段分別以 MCS51和 80C51 為代表。隨著在嵌入式領(lǐng)域中對(duì)單片機(jī)的性能和功能要求越來(lái)越高，以往的單片機(jī)無(wú)論是運(yùn)行速度還是系統(tǒng)集成度等多方面都不能滿足新的設(shè)計(jì)需要，這時(shí) Silicon Labs 公司推出了 C8051F 系列單片機(jī)，成為 SoC 的典型代表。 C8051F 具有上手快 (全兼容 8051 指令集 )、研發(fā)快 (開(kāi)發(fā)工具易用，可縮短研發(fā)周期 )和見(jiàn)效快 (調(diào)試手段靈活 )的特點(diǎn)，其性能優(yōu)勢(shì)具體體現(xiàn)在以下方面： 基于增強(qiáng)的 CIP51 內(nèi)核，其指令集與 MCS51完全兼容，具有標(biāo)準(zhǔn) 8051 的組織架構(gòu)，可以使 用標(biāo)準(zhǔn)的 803x/805x 匯編器和編譯器進(jìn)行軟件開(kāi)發(fā)。 CIP51 采用流水線結(jié)構(gòu)， 70%的的指令執(zhí)行時(shí)間為 1或 2個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘周期，是標(biāo)準(zhǔn) 8051 指令執(zhí)行速度的 12倍；其峰值執(zhí)行速度可達(dá) 100MIPS(C8051F120 等 )，是目前世界上速度最快的 8 位單片機(jī)。 增加了中斷源。標(biāo)準(zhǔn)的 8051 只有 7個(gè)中斷源 Silicon Labs 公司 C8051F 系列單片機(jī)擴(kuò)展了中斷處理這對(duì)于時(shí)實(shí)多任務(wù)系統(tǒng)的處理是很重要的擴(kuò)展的中斷系統(tǒng)向CIP51提供 22 個(gè)中斷源允許大量的模擬和數(shù)字外設(shè)中斷一個(gè)中斷處理需要較少的 CPU干 預(yù)卻有更高的執(zhí)行效率。 集成了豐富的模擬資源，絕大部分的 C8051F 系列單片機(jī)都集成了單個(gè)或兩個(gè) ADC，在片內(nèi)模擬開(kāi)關(guān)的作用下可實(shí)現(xiàn)對(duì)多路模擬信號(hào)的采集轉(zhuǎn)換；片內(nèi) ADC 的采樣精度最高可達(dá) 24bit，采樣速率最高可達(dá) 500ksps，部分型號(hào)還集成了單個(gè)或兩個(gè)獨(dú)立的高分辨率 DAC，可滿足絕大多數(shù)混合信號(hào)系統(tǒng)的應(yīng)用并實(shí)現(xiàn)與模擬電子系統(tǒng)的無(wú)縫接口；片內(nèi)溫度傳感器則可以迅速而精確的監(jiān)測(cè)環(huán)境溫度并通過(guò)程序作出相應(yīng)處理，提高了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。 集成了豐富的外部設(shè)備接口。具有兩路 UART 和最多可達(dá) 5個(gè)定時(shí)器及 6個(gè) PCA 模塊，此外還根據(jù)不同的需要集成了 SMBus、 SPI、 USB、 CAN、 LIN 等接口，以及 RTC 部件。外設(shè)接口在不使用時(shí)可以分別禁止以降低系統(tǒng)功耗。與其他類型的單片機(jī)實(shí)現(xiàn)相同的功揚(yáng)州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 能需要多個(gè)芯片的組合才能完成相比， C8051 單片機(jī)不僅減少了系統(tǒng)成本，更大大降低了功耗。 增強(qiáng)了在信號(hào)處理方面的性能，部分型號(hào)具有 16x16 MAC 以及 DMA 功能，可對(duì)所采集信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)有效的算法處理并提高了數(shù)據(jù)傳送能力。 具有獨(dú)立的片內(nèi)時(shí)鐘源 (精度最高可達(dá) %)，設(shè)計(jì)人員既可選擇外接時(shí)鐘，也可直接應(yīng)用片內(nèi)時(shí)鐘，同時(shí)可 以在內(nèi)外時(shí)鐘源之間自如切換。片內(nèi)時(shí)鐘源降低了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的復(fù)雜度，提高了系統(tǒng)可靠性，而時(shí)鐘切換功能則有利于系統(tǒng)整體功耗的降低。 提供空閑模式及停機(jī)模式等多種電源管理方式來(lái)降低系統(tǒng)功耗 實(shí)現(xiàn)了 I/O 從固定方式到交叉開(kāi)關(guān)配置。固定方式的 I/O 端口，既占用引腳多，配置又不夠靈活。在 C8051F 中，則采用開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)以硬件方式實(shí)現(xiàn) I/O 端口的靈活配置，外設(shè)電路單元通過(guò)相應(yīng)的配置寄存器控制的交叉開(kāi)關(guān)配置到所選擇的端口上。 復(fù)位方式多樣化， C8051F 把 80C51 單一的外部復(fù)位發(fā)展成多源復(fù)位，提供了上電復(fù)位、掉電復(fù) 位、外部引腳復(fù)位、軟件復(fù)位、時(shí)鐘檢測(cè)復(fù)位、比較器 0 復(fù)位、 WDT 復(fù)位和引腳配置復(fù)位。眾多的復(fù)位源為保障系統(tǒng)的安全、操作的靈活性以及零功耗系統(tǒng)設(shè)計(jì)帶來(lái)極大的好處。 從傳統(tǒng)的仿真調(diào)試到基于 JTAG 接口的在系統(tǒng)調(diào)試。 C8051F 在 8位單片機(jī)中率先配置了標(biāo)準(zhǔn)的 JTAG 接口（ ）。 C8051F 的 JTAG 接口不僅支持 Flash ROM 的讀 /寫操作及非侵入式在系統(tǒng)調(diào)試，它的 JTAG 邏輯還為在系統(tǒng)測(cè)試提供邊界掃描功能。通過(guò)邊界寄存器的編程控制，可對(duì)所有器件引腳、 SFR 總線和 I/O 口弱上拉功能實(shí)現(xiàn)觀察和控 制。 基于上述特點(diǎn)， Silicon Labs 公司 C8051F 系列單片機(jī)作為 SoC 芯片的杰出代表能夠滿足絕大部分場(chǎng)合的復(fù)雜功能要求，并在嵌入式領(lǐng)域的各個(gè)場(chǎng)合都得到了廣泛的應(yīng)用：在工業(yè)控制領(lǐng)域，其豐富的模擬資源可用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)多種物理量的監(jiān)測(cè)、分析及控制和顯示；在便攜式儀器領(lǐng)域，其低功耗和強(qiáng)大的外設(shè)接口也非常適合各種信號(hào)的采集、存儲(chǔ)和傳輸；此外，新型的 C8051F5xx 系列單片機(jī)也在汽車電子行業(yè)中嶄露頭角。正是這些優(yōu)勢(shì)，使得 C8051 單片機(jī)在進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)的短短幾年內(nèi)就迅速風(fēng)靡，相信隨著新型號(hào)的不斷推出以及 推廣力度的不斷加大， C8051 系列單片機(jī)將迎來(lái)日益廣闊的發(fā)展空間，成為嵌入式領(lǐng)域的時(shí)代寵兒 此系列單片機(jī)完全兼容 MCS51 指令集，容易上手，開(kāi)發(fā)周期短，大大節(jié)約了開(kāi)發(fā)成本。 C8051F 系統(tǒng)集成度高，總線時(shí)鐘可達(dá) 25M。 揚(yáng)州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 第 3 章 C8051F 系列單片機(jī)實(shí)現(xiàn)（ 7， 4）漢明碼的編碼 漢明碼是漢明（ Hamming）于 1950年提出的能糾正一位錯(cuò)的線性分組碼。漢明碼有許多很好的性質(zhì)，是一種完備碼，它可以用一種簡(jiǎn)潔有效的方法進(jìn)行譯碼。由于他的編、譯碼簡(jiǎn)單，且教容易實(shí)現(xiàn)，因此被廣泛采用，尤其在計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)與運(yùn)算 系統(tǒng)中被廣泛運(yùn)用。 漢明碼的抗干擾 能力 較強(qiáng)，但付出的代介也很大，比如 8比特漢明碼有效信息只有總編碼長(zhǎng)度的一半，可以糾正 1個(gè)差錯(cuò)發(fā)現(xiàn) 2個(gè)差錯(cuò)。在實(shí)際應(yīng)用中常常存在各種突發(fā) 干擾 ，使連續(xù)多位數(shù)據(jù)發(fā)生差錯(cuò)。為了糾正 3個(gè)以上的差錯(cuò)，就要加大碼距，使代碼冗余度大大增加，通信效率下降。本文所介紹的 方法，就可以在不加大碼距的同時(shí)，提高漢明碼對(duì) 突發(fā) 干擾所產(chǎn)生差錯(cuò)的糾錯(cuò)能力，糾正多位連續(xù)的差錯(cuò)。 1 漢明碼糾錯(cuò)原理及設(shè)計(jì)設(shè)原代碼的碼長(zhǎng)為 k比特，附加糾錯(cuò)編碼部分為 r比特，則合成后的糾錯(cuò)碼為 n=k+r比特。如果這種糾錯(cuò)碼的糾錯(cuò)能力為糾正 1個(gè)差錯(cuò)，則應(yīng)滿足如下基本條件： 2r≥k+r+1當(dāng)上式取等號(hào)時(shí)則稱漢明碼（ Hamming Code）。干擾不僅使原代碼的每一位（ k比特（可能出錯(cuò)，而且附加糾錯(cuò)位（ r比特）也可能出錯(cuò)，故 “一個(gè) 差錯(cuò) ”的情況共有 k+r種，加上 “正常 ”狀態(tài)共有 k+r+1種狀態(tài)，而 r比特的附加糾錯(cuò)位要能分辨這 k+r+1種狀態(tài)。漢明碼是線性分組碼， [n,k]線性分組碼的編碼設(shè)計(jì)就是在滿足給定條件（如碼距）下，如何從已知的 k個(gè)信息元中求同 r=nk個(gè)校驗(yàn)元。要計(jì)算出校驗(yàn)元，就要先求出漢明碼校驗(yàn)矩陣。我們可以從線性空間的角度去分析，推出一致校驗(yàn)矩陣。這里給出構(gòu)造 “糾正 1個(gè)差錯(cuò)發(fā)現(xiàn)2個(gè)差錯(cuò) ”漢明碼校驗(yàn)矩陣的簡(jiǎn)便方法。以實(shí)際應(yīng)用中經(jīng)常使用的 16位比特漢明碼為例來(lái)說(shuō)明。 15比特漢明碼由 11位信息位、 4位校驗(yàn)位組成，因此， 編碼 長(zhǎng)度為 n=k+r=11+4=15。我們把 1， 2， 3， … ， 15化為二進(jìn)制數(shù)，然后把它們作為矩陣的縱列，可得到的矩陣為：將包含單個(gè) 1的 4個(gè)縱列移到右 邊，在最后加 1列全 0的縱列，在第 1行上面加 1行全 1的橫行。這樣就得到了 [16,11,4]可糾正 1位錯(cuò)誤發(fā)現(xiàn) 2位錯(cuò)誤的增廣漢明碼校驗(yàn)矩陣?？梢愿鶕?jù)編程要求組織信息位和校驗(yàn)位的位置，最后得到矩陣如下： D D D D8是校驗(yàn)位， D16是全字節(jié)偶校驗(yàn)位，其余 11位是信息位。校驗(yàn)碼分別是 C0=0AB61H，C1=0CDA2H， C2=0F1C4H， C3=0FE08H， C4=0FFFFH。 2 用漢明碼對(duì)連續(xù)多位差錯(cuò)糾正的實(shí)現(xiàn)要想在不加大碼距的前提下，糾正連續(xù)多位差錯(cuò)，提高抵抗突發(fā)干擾的能力，可根據(jù)校驗(yàn)矩陣得出的漢明 碼重新進(jìn)行組織排列。以 16比特 的漢明碼為例，把 11個(gè)字節(jié)揚(yáng)州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 的數(shù)據(jù)編碼為 16個(gè)字節(jié)的漢明碼后再按高低字節(jié)分成兩組。我們把每組字節(jié) 8個(gè)漢明碼的第 1位分別取出，組成第 1個(gè)字節(jié)。然后，再把這 8個(gè)字節(jié)漢明碼的第 2位取出，組成第2個(gè)字節(jié)。依此類推，將這組 8個(gè)字節(jié)漢明碼處理完畢，得到新的 8個(gè)字節(jié)編碼，兩組一共 16字節(jié)。我們可以看到這們排序后，每個(gè)字節(jié)包括原來(lái) 8個(gè)漢明碼的其中 1位。這樣，如果一次突發(fā)干擾使某一編 碼字節(jié)連續(xù) 8位都發(fā)生改變，實(shí)際是分別使原來(lái) 8個(gè)漢明碼的其中 1位發(fā)生了改變。只要在糾錯(cuò)前把受干擾的編碼恢復(fù)為原來(lái)正常的排列順序，就可通過(guò)計(jì)算校驗(yàn)碼完成差錯(cuò)的定位及糾錯(cuò)。如果有 163個(gè)字節(jié)的原始數(shù)據(jù)，經(jīng)編碼后為 240個(gè)字節(jié)的漢明碼，那么如果把 240個(gè)字節(jié)的漢明碼的每一位都取出，分別組成 15個(gè)字節(jié)的編碼，這樣是不是可以連續(xù)糾正 15個(gè)字節(jié)的差錯(cuò)了呢？在實(shí)際應(yīng)用中要分情況而定。通信中，一般可分為異步、同步兩種方式。在異步傳輸中起始位和停止位是由硬件電路產(chǎn)生的，如果干擾使起始位或停止位發(fā)生了改變，那么即使程序有跨字節(jié)糾 錯(cuò)的能力也是無(wú)用的。對(duì)于同步方式則是可行的，因?yàn)樵诎l(fā)送接收雙方取得同步后，數(shù)據(jù)塊的每個(gè)字符間取消了起始位和停止位。常用的串口通信一般采用異步傳輸方式，能保證糾正連續(xù) 1個(gè)字節(jié)的差錯(cuò)就可以了。我們也要看到，這樣處理后提高了漢明碼對(duì)突發(fā)干擾差錯(cuò)的糾錯(cuò)能力，卻犧牲了對(duì)隨機(jī)干擾 糾錯(cuò) 能力。因?yàn)檫@樣對(duì)漢明碼重新排序后，原來(lái) 1個(gè)漢明碼的各個(gè)位分布在不同位置的字節(jié)里，當(dāng)有多個(gè)隨機(jī)干擾出現(xiàn)時(shí)，可能使原來(lái)這個(gè)被拆 開(kāi)的 1個(gè)漢明碼多位出現(xiàn)差錯(cuò)。因此采用多少位的漢明碼，如何對(duì)漢明碼重新組織排列，要根據(jù)信道的特點(diǎn)來(lái)決定。 編碼原理 基本概念 線性分組碼是一類重要的糾錯(cuò)碼，應(yīng)用很廣泛。在（ n， k）分組碼中，若 督元是按線性關(guān)系相加而得到的，則稱其為線性分組碼。 現(xiàn)在以 (7,4)分組碼為例來(lái)說(shuō)明線性分組碼的特點(diǎn)。設(shè)其碼字為 A=[a6， a5， a4， a3， a2，a1， a0]，其中前 4 位是信息元，后 3 位是監(jiān)督元，可用下列線性方程組來(lái)描述該分組碼，產(chǎn)生監(jiān)督元： 揚(yáng)州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 a2 = a6 + a5 + a4 a1 = a6 + a5 + a3 （ ） a0 = a6 + a4 + a3 顯然，這 3 個(gè)方程是線性無(wú)關(guān)的。經(jīng)計(jì)算可得 (7,4)碼的全部碼字，如表 21 所示。 表 21 (7,4)碼的全部碼字 序 號(hào) 碼 字 序 號(hào) 碼 字 信 息碼元 監(jiān) 督 元 信 息碼元 監(jiān) 督 元 0 0 0 0 0 0 0 0 8 1 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 1 1 9 1 0 0 1 1 0 0 2 0 0 1 0 1 0 1 10 1 0 1 0 0 1 0 3 0 0 1 1 1 1 0 11 1 0 1 1 0 0 1 4 0 1 0 0 1 1 0 12 1 1 0 0 0 0 1 5 0 1 0 1 1 0 1 13 1 1 0 1 0 1 0 6 0 1 1 0 0 1 1 14 1 1 1 0 1 0 0 7 0 1 1 1 0 0 0 15 1 1 1 1 1 1 1 不難看出，上述 (7,4)碼的最小碼距 d0=3