第2章 SOC单片机的结构与原理幻灯片.ppt

上次课内容回顾 单片机的概念 单片微型计算机（SCM Single Chip Microcomputer）：将微处理器、存储器和外围设备/接口集成到一块芯片上 单片微控制器（SCM Single Chip Microcontroller） 嵌入式微控制器（EM Embedded Microcontroller） 微控制器单元（MCU Microcontroller Unit） 发展历史 初级阶段：74-76，还不是真正意义上的单片机 低性能阶段：76-78，MCS-48，无串口，不能多机使用 高性能阶段：78-83，MCS-51，应用广泛 新一代阶段：83以后，复杂化、多样化、专用化，以兼容MCS-51的新型8位机（如C8051F系列）为主导 上次课内容回顾 分类：根据片内程序存储器类型的不同，单片机分为： ROM型：内容不可改 EPROM型：擦写不方便 无ROM型：需外接ROM OTP ROM型：低成本，一次可编程 E2PROM型：擦写较方便，不能ISP Flash ROM（MTP ROM型）型：使用最方便，可以ISP 典型8位单片机产品 Intel：MCS-51系列，8031(2)、8051(2)、8751(2) Ateml：Flash型、 E2PROM型 Silicon Laboratories：混合信号SOC型 其他 上次课内容回顾 应用情况 智能仪表 机电一体化 实时控制 分布式多机控制系统 家用电器 …… 发展趋势 低成本高集成度的单片机片上系统（SOC） 8位单片机的市场份额依然领先 …… 第2章 SOC单片机的结构与原理 2.1 C8051F系列单片机的总体结构 2.2 C8051F020存储器组织 2.3 CIP- 51指令系统 2.4 中断系统 2.5 端口输入/输出 2.6 电源管理方式 2.7 复位与时钟 2.1 C8051F系列单片机总体结构 2.1.1 C8051F系列单片机简介 2.1.2 CIP-51内核 2.1.3 C8051F020单片机的片上资源 2.1.1 C8051F系列单片机简介（１） 集成的混合信号片上系统SOC（System on chip）。 具有完全兼容MCS-51内核的微控制器（CIP-51）、除标准8051的数字外设部件外，还集成了数据采集和控制系统中常用的模拟外设、其它数字外设及功能部件。 是真正能独立工作的片上系统（SOC）。CPU有效地管理模拟和数字外设，可以关闭单个或全部外设以节省功耗。 FLASH存储器还具有ISP的能力，既可用作程序存储器又可用作于非易失性数据存储 。 2.1.1 C8051F系列单片机简介（２） 片内JTAG（joint test action group）调试电路允许对安装在最终应用系统上的产品进行非侵入式（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。 调试环境示意图 2.1.2 CIP-51内核 C8051F系列单片机内核采用与MCS-51兼容的CIP-51。 标准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。 CIP-51内核采用流水线结构，70%的指令执行时间为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。 微控制器内核峰值执行速度比较 2.1.3 C8051F020单片机的片上资源 高速、流水线结构的与8051兼容的CIP-51内核（可达25MIPS） 全速、非侵入式的在系统调试接口JTAG（片内） 真正12位、100 ksps的8通道ADC，带PGA和模拟多路开关 真正8位、500 ksps 的ADC，带PGA和8通道模拟多路开关 两个12 位DAC，具有可编程数据更新方式 64K 字节可ISP的FLASH存储器 存放程序用 4352（4096+256）字节的片内RAM 存放数据用 可寻址64K字节地址空间的外部数据存储器接口 硬件实现的SPI、SMBus/ I2C 和两个UART 串行接口 5个通用的16位定时器/计数器 具有5个捕捉/比较模块的可编程计数器/定时器阵列(PCA) 片内看门狗定时器（Watchdog）、VDD 监视器和温度传感器 C8051F020芯片示意图 C8051F020原理框图 2.2 C8051F020存贮器组织 MCS-51存贮器组织（哈佛结构） 物理结构上可分为: 片内程序存储器 片外程序存储器 片内数据存储器 片外数据存储器 按功能和寻址（使用角度）可分为: 程序存储器、 内部数据存储器、外部数据存储器、特殊功能寄存器和位地