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发布时间：2022-05-29 发布人：admin 分类：说明书资料大小：2.50M 资料格式：pdf 举报版权申诉

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C8051F310/1/2/3/4/5 混合信号 ISP FLASH 微控制器版权声明本手册中文版版权归译者和新华龙电子有限公司所有。研究和开发人员可以自由使用本手册。任何单位和个人未经版权所有者授权不得在任何形式的出版物中摘抄本手册内容。译者将在本手册英文版更新后及时更新中文版内容。译文中一定存在不少错误和不准确之处，望各位同仁不吝赐教，以便在新版本中更正。译者联系方式：沈阳航空工业学院计算机学院潘琢金电话：024-86802267，13066535936 Email：panzhuojin@sina.com 或 panzhj@syiae.edu.cn 2 新华龙电子有限公司电话: 0755-83645240 83645242 传真: 0755-83645243

C8051F310/1/2/3/4/5 混合信号 ISP FLASH微控制器模拟外设 − 10 位 ADC（仅限于 C8051F310/1/2/3）转换速率可达 200ksps 可多达 21 或 17 个外部单端或差分输入 VREF 可在外部引脚或 VDD 中选择内置温度传感器（±3°C）外部转换启动输入 − 两个模拟比较器可编程回差电压和响应时间可配置为中断或复位源（比较器 0）小电流（<0.5µA）在片调试 − 片内调试电路提供全速、非侵入式的在系统调试（不需仿真器） − 支持断点、单步、观察/修改存储器和寄存器 − 比使用仿真芯片、目标仿真头和仿真插座的仿真系统有更优越的性能 − 完整的开发套件供电电压…………………………2.7V - 3.6V − 典型工作电流：5mA @ 25MHz 11µA @ 32KHz − 典型停机电流：0.1µA − 温度范围：-40°C - +85°C 高速 8051 微控制器内核 − 流水线指令结构；70%的指令的执行时间为一个或两个系统时钟周期 − 速度可达 25MIPS（时钟频率为 25MHz 时） − 扩展的中断系统存储器 − − 1280 字节内部数据 RAM（1024+256） 16KB(C8051F310/1)或 8KB (C8051F312/3/4/5) FLASH 存储器；可在系统编程，扇区大小为 512 字节 29/25 个端口 I/O；所有口线均耐 5V 电压数字外设 − − 硬件增强型 UART、SMBus 和 SPI 串口 − − 4 个通用 16 位计数器/定时器 16 位可编程计数器/定时器阵列（PCA），有 5 个捕捉/比较模块 − 使用 PCA 或定时器和外部时钟源的实时时钟方式时钟源 − 内部可编程振荡器：24.5MHz，±2%的精度，可支持无晶体 UART 操作 − 外部振荡器：晶体、RC、C、或外部时钟 − 可在运行中切换时钟源，适用于节电方式封装 − − 32 脚 LQFP（C8051F310/2/4） 28 脚 MLP（C8051F311/3/5）模拟外设 A M U X + - 10 位 200ksps ADC 温度传感器 + - 电压比较器数字I/O 交叉开关端口0 端口1 端口2 端口3 UART SMBus SPI PCA 定时器0 定时器1 定时器2 定时器3 可编程精密内部振荡器高速控制器内核 16KB/8KB ISP FLASH 14个中断源 8051 CPU (25MIPS) 调试电路 1280 B SRAM POR WDT 新华龙电子有限公司电话: 0755-83645240 83645242 传真: 0755-83645243 1

C8051F310/1/2/3/4/5 混合信号 ISP FLASH微控制器 1 . 系统概述 ........................................................................................................................................6 1.1 CIP-51TM 微控制器核..........................................................................................................10 1.1.1 与 8051 完全兼容.............................................................................................................14 1.1.2 速度提高 ..........................................................................................................................14 1.1.3 增加的功能.......................................................................................................................15 1.2 片内存储器 .............................................................................................................................16 1.3 片内调试电路 .........................................................................................................................17 1.4 可编程数字I/O和交叉开关 ....................................................................................................18 1.5 串行端口 .................................................................................................................................19 1.6 可编程计数器阵列..................................................................................................................19 1.7 10 位模/数转换器 .................................................................................................................20 1.8 比较器 .....................................................................................................................................21 2. 极限参数 .......................................................................................................................................22 3. 总体直流电气特性 .......................................................................................................................22 4. 引脚和封装定义 ...........................................................................................................................23 5. 10 位ADC（ADC0 仅限于 C8051F310/1/2/3）..................................................................29 5.1 模拟多路选择器......................................................................................................................30 5.1 温度传感器 .............................................................................................................................31 5.3 工作方式 .................................................................................................................................33 5.3.1 转换启动方式...................................................................................................................33 5.3.2 跟踪方式 ..........................................................................................................................34 5.3.3 建立时间要求.................................................................................................................35 5.4 可编程窗口检测器................................................................................................................40 5.4.1 单端方式下的窗口检测器...............................................................................................41 5.4.2 差分方式下的窗口检测器...............................................................................................42 6. 电压基准（仅限于 C8051F310/1/2/3）.....................................................................................45 7. 比较器 ...........................................................................................................................................47 8. CIP-51 微控制器 ..........................................................................................................................55 8.1 指令集 .....................................................................................................................................56 8.1.1 指令和CPU时序...............................................................................................................56 8.1.2 MOVX指令和程序存储器..............................................................................................56 8.2 存储器组织 .............................................................................................................................60 2 新华龙电子有限公司电话: 0755-83645240 83645242 传真: 0755-83645243

C8051F310/1/2/3/4/5 混合信号 ISP FLASH微控制器 8.2.1 程序存储器.......................................................................................................................60 8.2.2 数据存储器.......................................................................................................................61 8.2.3 通用寄存器.......................................................................................................................62 8.2.4 位寻址空间.......................................................................................................................62 8.2.5 堆栈..................................................................................................................................62 8.2.6 特殊功能寄存器...............................................................................................................62 8.2.7 寄存器说明.......................................................................................................................66 8.3 中断系统 .................................................................................................................................69 8.3.1 MCU中断源和中断向量................................................................................................69 8.3.2 外部中断..........................................................................................................................69 8.3.3 中断优先级.......................................................................................................................70 8.3.4 中断响应时间...................................................................................................................70 8.3.5 中断寄存器说明...............................................................................................................72 8.4 电源管理方式 .........................................................................................................................77 8.4.1 空闲方式..........................................................................................................................77 8.4.2 停机方式..........................................................................................................................77 9. 复位源 ...........................................................................................................................................79 9.1 上电复位 .................................................................................................................................80 9.2 掉电复位和VDD监视器.........................................................................................................80 9.3 外部复位 .................................................................................................................................81 9.4 时钟丢失检测器复位..............................................................................................................81 9.5 比较器 0 复位 .........................................................................................................................82 9.6 PCA看门狗定时器复位........................................................................................................82 9.7 FLASH错误复位...................................................................................................................82 9.8 软件复位 .................................................................................................................................82 10. FLASH存储器 .............................................................................................................................85 10.1 FLASH存储器编程.............................................................................................................85 10.1.1 FLASH锁定和关键码功能...........................................................................................85 10.1.2 FLASH擦除...................................................................................................................85 10.1.3 FLASH写.......................................................................................................................86 10.2 非易失性数据存储 ..............................................................................................................86 10.3 安全选项 .............................................................................................................................86 11．外部RAM ...................................................................................................................................91 12. 振荡器 .........................................................................................................................................92 12.1 可编程内部振荡器................................................................................................................92 12.1.1 C8051F310/1 的内部振荡器编程 ..................................................................................93 12.2 外部振荡器驱动电路............................................................................................................94 12.3 系统时钟选择 .......................................................................................................................94 新华龙电子有限公司电话: 0755-83645240 83645242 传真: 0755-83645243 3

C8051F310/1/2/3/4/5 混合信号 ISP FLASH微控制器 12.4 外部晶体示例 .......................................................................................................................96 12.5 外部RC示例 ..........................................................................................................................97 12.6 外部电容示例 .......................................................................................................................97 13. 端口输入/输出 ............................................................................................................................98 12.1 优先权交叉开关译码器....................................................................................................99 13.2 端口I/O初始化................................................................................................................101 13.3 通用端口I/O ....................................................................................................................105 14. SMBUS.......................................................................................................................................112 14.1 支持文档 .............................................................................................................................113 14.2 SMBUS配置.......................................................................................................................113 14.3 SMBUS操作.......................................................................................................................114 14.3.1 总线仲裁......................................................................................................................114 14.3.2 时钟低电平扩展...........................................................................................................115 14.3.3 SCL低电平超时..........................................................................................................115 14.3.4 SCL高电平（SMBus空闲）超时...............................................................................115 14.4 SMBUS的使用...................................................................................................................115 14.4.1 SMBus配置寄存器.....................................................................................................116 14.4.2 SMBus控制寄存器.....................................................................................................119 14.4.3 数据寄存器...................................................................................................................121 14.5 SMBUS传输方式...............................................................................................................122 14.5.1 主发送器方式...............................................................................................................122 14.5.2 主接收器方式...............................................................................................................123 14.5.3 从接收器方式...............................................................................................................124 14.5.4 从发送器方式...............................................................................................................125 14.6 SMBUS状态译码...............................................................................................................126 15. UART0 .......................................................................................................................................128 15.1 增强的波特率发生器..........................................................................................................129 15.2 工作方式 .............................................................................................................................130 15.2.1 8 位UART....................................................................................................................130 15.2.2 9 位UART....................................................................................................................131 15.3 多机通信 .............................................................................................................................132 16. 增强型串行外设接口（SPI0） ...............................................................................................137 16.1 信号说明 .............................................................................................................................138 16.1.1 主输出、从输入（MOSI）.........................................................................................138 16.1.2 主输入、从输出（MISO）.........................................................................................138 16.1.3 串行时钟（SCK）.......................................................................................................138 16.1.4 从选择（NSS）............................................................................................................138 16.2 SPI0 主方式操作...............................................................................................................139 4 新华龙电子有限公司电话: 0755-83645240 83645242 传真: 0755-83645243

C8051F310/1/2/3/4/5 混合信号 ISP FLASH微控制器 16.3 SPI0 从方式操作...............................................................................................................140 16.4 SPI0 中断源..........................................................................................................................141 16.5 串行时钟时序 .....................................................................................................................141 16.6 SPI特殊功能寄存器..........................................................................................................144 17. 定时器 .......................................................................................................................................150 17.1 定时器 0 和定时器 1............................................................................................................150 17.1.1 方式0 ...........................................................................................................................150 17.1.2 方式1 ...........................................................................................................................152 17.1.3 方式2 ...........................................................................................................................152 17.1.4 方式3 ...........................................................................................................................153 17.2 定时器 2 ..............................................................................................................................158 17.2.1 16 位自动重装载方式................................................................................................158 17.2.2 8 位自动重装载定时器方式......................................................................................159 17.3 定时器 3 ..............................................................................................................................162 17.3.1 16 位自动重装载方式................................................................................................162 17.3.2 8 位自动重装载定时器方式......................................................................................163 18. 可编程计数器阵列 ...................................................................................................................166 18.1 PCA计数器/定时器...........................................................................................................167 18.2 捕捉/比较模块 ....................................................................................................................168 18.2.1 边沿触发的捕捉方式...................................................................................................169 18.2.2 软件定时器方式...........................................................................................................170 18.2.3 高速输出方式...............................................................................................................171 18.2.4 频率输出方式...............................................................................................................172 18.2.5 8 位脉宽调制器方式..................................................................................................173 18.2.6 16 位脉宽调制器方式................................................................................................174 18.3 看门狗定时器方式..............................................................................................................175 18.3.1 看门狗定时器操作.......................................................................................................175 18.3.2 看门狗定时器的使用...................................................................................................176 18.4 PCA寄存器说明................................................................................................................177 19. 不同版本之间的行为差别........................................................................................................181 19.1 版本标识 ...........................................................................................................................181 19.2 复位表现 ...........................................................................................................................181 19.2.1 GPIO引脚的弱上拉...................................................................................................181 19.2.2 VDD监视器和/RST引脚.............................................................................................181 19.3 PCA计数器........................................................................................................................182 20. C2 接口.......................................................................................................................................183 20.1 C2 接口寄存器..................................................................................................................183 20.2 C2 引脚共享......................................................................................................................185 新华龙电子有限公司电话: 0755-83645240 83645242 传真: 0755-83645243 5

C8051F310/1/2/3/4/5 混合信号 ISP FLASH微控制器 1 . 系统概述 C8051F31x 器件是完全集成的混合信号片上系统型 MCU 芯片。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。高速、流水线结构的 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（片内）带模拟多路器、真正 10 位 200 ksps 的 25 通道单端/差分 ADC（C8051F310/1/2/3）。高精度可编程的 25MHz 内部振荡器 16KB（C8051F310/1）或 8KB（C8051F312/3/4/5）可在系统编程的 FLASH 存储器 1280 字节片内 RAM 硬件实现的SMBus/ I2C、增强型UART和增强型SPI串行接口 4 个通用的 16 位定时器具有 5 个捕捉/比较模块和看门狗定时器功能的可编程计数器/定时器阵列（PCA）片内上电复位、VDD 监视器和温度传感器片内电压比较器（2） 29/25 个端口 I/O（容许 5V 输入）具有片内上电复位、VDD 监视器、看门狗定时器和时钟振荡器的 C8051F31x 是真正能独立工作的片上系统。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。用户软件对所有外设具有完全的控制，可以关断任何一个或所有外设以节省功耗。片内 Silicon Labs 二线（C2）开发接口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。调试逻辑支持观察和修改存储器和寄存器，支持断点、单步、运行和停机命令。在使用 C2 进行调试时，所有的模拟和数字外设都可全功能运行。两个 C2 接口引脚可以与用户功能共享，使在系统调试功能不占用封装引脚。每种器件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。C8051F31x 有 32 脚 LQFP 封装和 28 脚 MLP 封装。 6 新华龙电子有限公司电话: 0755-83645240 83645242 传真: 0755-83645243

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