C8051F040/1/2/3/4//5//6//7 高速混合信号  ISP FLASH 微控制器 
C8051F040/1/2/3/4/5/6/7 
混合信号 ISP FLASH 微控制器 
数    据    手    册 
 
 
 
 
潘  琢  金    译 
 
 
 
Rev 1.4    2004.12   
版权所有 
新华龙电子有限公司  电话: 0755-83645240    83645242      传真: 0755-83645243 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
C8051F040/1/2/3/4/5/6/7  混合信号  ISP FLASH 微控制器 
 
 
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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     
               新华龙电子有限公司  电话: 0755-83645240    83645242      传真: 0755-83645243 
C8051F040/1/2/3/4/5/6/7      高速混合信号 ISP FLASH 微控制器 
 
模拟外设 
− 
SAR ADC 
  12 位(C8051F040/1) 
  10 位(C8051F042/3/4/5/6/7) 
  ±1LSB INL,保证无失码 
  可编程转换速率,最大 100ksps 
  13 个外部输入;单端或差分输入方式 
  软件可编程高电压差分放大器 
  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 
  内建温度传感器 
8 位  ADC(仅限于 C8051F040/1/2/3) 
  可编程转换速率,最大 500ksps 
  8 个外部输入(单端或差分) 
  可编程放大器增益:4、2、1、0.5 
− 
−  两个 12 位 DAC(仅限于 C8051F040/1/2/3) 
  可用定时器触发同步输出,用于产生无抖动
波形 
−  三个模拟比较器 
  可编程回差电压/响应时间 
−  电压基准 
−  精确 VDD 监视器和欠压检测器 
片内 JTAG 调试和边界扫描 
−  片内调试电路提供全速、非侵入式的在片/在系统
调试 
−  支持断点、单步、观察点、堆栈监视器;可以观
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
系统有更好的性能 
−  符合 IEEE1149.1 边界扫描标准 
−  完全的开发套件 
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 
20 个向量中断源 
−  速度可达 25MIPS(使用 25MHz 时钟时) 
− 
存储器 
− 
− 
4352 字节内部数据 RAM(4K + 256) 
64KB ( C8051F040/1/2/3/4/5 ) 或 32KB
(C8051F046/7)FLASH;可以在系统编程,扇
区规模为 512 字节 
−  外部 64KB 数据存储器接口(可编程为复用方式
或非复用方式) 
数字外设 
− 
− 
− 
8 个 8 位宽端口 I/O(C8051F040/2/4/6),耐 5V 
4 个 8 位宽端口 I/O(C8051F041/3/5/7),耐 5V 
Bosch 控制器局域网(CAN2.0B),可同时使用的
硬件 SMBus(I2CTM 兼容)、SPITM 及两个 UART 串
行端口 
−  可编程的 16 位计数器/定时器阵列,有 6 个捕捉/
比较模块 
5 个通用 16 位计数器/定时器 
− 
−  专用的看门狗定时器;双向复位引脚 
时钟源 
−  内部校准的可编程振荡器:3 ~ 24.5MHz 
−  外部振荡器:晶体、RC、C 或外部时钟 
−  实时时钟方式(使用定时器 2、3、4 或 PCA) 
供电电压:2.7 ~ 3.6V 
−  多种节电休眠和停机方式 
100 脚 TQFP 和 64 脚 TQFP 封装 
−  温度范围:-40°C - +85°C 
 
模拟外设
温度
传感器
X
U
M
A
PGA
VREF
X
U
M
A
PGA
8位
500ksps
ADC
10/12位
100ksps
ADC
高电压
差分
放大器
  12位
   DAC
  12位
   DAC
仅C8051F040/1/2/3
+
-
+
-
+
-
电压比较器
数字 I/O
UART0
UART1
SMBus
SPI总线
PCA
定时器 0
定时器 1
定时器 2
定时器 3
定时器 4
关
开
叉
交
口
接
器
储
存
部
外
端口 0
端口 1
端口 2
端口 3
端口 4
端口 5
端口 6
端口 7
64 脚
100 脚
高 速 微 控 制 器 核
8051 CPU
(25 MIPS)
64KB/32KB
ISP FLASH
4352 B
SRAM
JTAG
20个中断源
调试电路
时钟电路
运行控制
新华龙电子有限公司  电话: 0755-83645240    83645242      传真: 0755-83645243 
 
 
 
 
 
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1 .  系统概述...................................................................................................................................................1 
1.1    CIP-51TM    微控制器核 .....................................................................................................................7 
1.1.1  与8051 完全兼容.........................................................................................................................7 
1.1.2  速度提高.......................................................................................................................................7 
1.1.3  增加的功能...................................................................................................................................8 
1.2  片内存储器..........................................................................................................................................9 
1.3 JTAG 调试和边界扫描 ......................................................................................................................10 
1.4  可编程数字 I/O 和交叉开关............................................................................................................. 11 
1.5  可编程计数器阵列............................................................................................................................12 
1.6  控制器局域网....................................................................................................................................12 
1.7  串行端口............................................................................................................................................13 
1.8    12/10 位模/数转换器.......................................................................................................................14 
1.9    8 位模/数转换器(仅 C8051F040/1/2/3).....................................................................................15 
1.10  比较器和 DAC ................................................................................................................................16 
2.  极限参数..................................................................................................................................................17 
3.  总体直流电气特性..................................................................................................................................18 
4.  引脚和封装定义......................................................................................................................................19 
5.    12 位 ADC(ADC0,仅 C8051F040/1) ...........................................................................................28 
5.1  模拟多路开关和 PGA.......................................................................................................................28 
5.1.1    模拟输入配置...........................................................................................................................29 
5.2    高压差分放大器..............................................................................................................................32 
5.3    ADC 的工作方式 ............................................................................................................................34 
5.3.1    启动转换...................................................................................................................................34 
5.3.2    跟踪方式...................................................................................................................................35 
5.3.3    建立时间要求...........................................................................................................................37 
5.4    ADC0 可编程窗口检测器...............................................................................................................43 
6.    10 位 ADC(ADC0,仅 C8051F042/3/4/5/6/7)...............................................................................50 
6.1  模拟多路开关和 PGA.......................................................................................................................50 
6.1.1    模拟输入配置...........................................................................................................................51 
6.2    高压差分放大器..............................................................................................................................54 
6.3    ADC 的工作方式 ............................................................................................................................56 
6.3.1    启动转换...................................................................................................................................56 
6.3.2    跟踪方式...................................................................................................................................57 
6.3.3    建立时间要求...........................................................................................................................59 
6.4    ADC0 可编程窗口检测器...............................................................................................................65 
7.    8 位 AD C(ADC2)............................................................................................................................72 
新华龙电子有限公司  电话: 0755-83645240    83645242      传真: 0755-83645243 
 
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7.1  模拟多路开关和 PGA.......................................................................................................................72 
7.2    ADC2 的工作方式 ..........................................................................................................................73 
7.2.1    启动转换...................................................................................................................................73 
7.2.2    跟踪方式...................................................................................................................................73 
7.2.3    建立时间要求...........................................................................................................................75 
7.3    ADC2 可编程窗口检测器...............................................................................................................81 
7.3.1    单端方式下的窗口检测器.......................................................................................................81 
7.3.2    差分方式下的窗口检测器.......................................................................................................82 
8.    12 位电压输出 DAC(仅 C8051F040/1/2/3)....................................................................................84 
8.1    DAC 输出更新 ................................................................................................................................84 
8.1.1    根据软件命令更新输出...........................................................................................................85 
8.1.2    基于定时器溢出的输出更新...................................................................................................85 
8.2    DAC 输出定标/调整 .......................................................................................................................85 
9.    电压基准(C8051F040/2/4/6) ...........................................................................................................90 
10.    电压基准(C8051F041/3/5/7) .........................................................................................................93 
11.    比较器..................................................................................................................................................96 
11.1  比较器输入......................................................................................................................................98 
12.    CIP-51  微控制器..............................................................................................................................102 
12.1  指令集............................................................................................................................................103 
12.1.1  指令和CPU 时序...................................................................................................................103 
12.1.2    MOVX 指令和程序存储器...................................................................................................103 
12.2  存储器组织....................................................................................................................................107 
12.2.1  程序存储器.............................................................................................................................107 
12.2.2  数据存储器.............................................................................................................................108 
12.2.3  通用寄存器.............................................................................................................................108 
12.2.4  位寻址空间.............................................................................................................................108 
12.2.5  堆栈.........................................................................................................................................108 
12.2.6  特殊功能寄存器.....................................................................................................................109 
12.2.7  寄存器说明.............................................................................................................................124 
12.3  中断系统........................................................................................................................................127 
12.3.1    MCU 中断源和中断向量.....................................................................................................127 
12.3.2  外部中断.................................................................................................................................128 
12.3.3  中断优先级.............................................................................................................................129 
12.3.4  中断响应时间.........................................................................................................................129 
12.3.5  中断寄存器说明.....................................................................................................................130 
12.4  电源管理方式................................................................................................................................136 
12.4.1  空闲方式.................................................................................................................................136 
2                新华龙电子有限公司  电话:  0755-83645240    83645242      传真: 0755-83645243 
 
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12.4.2  停机方式.................................................................................................................................137 
13.  复位源..................................................................................................................................................138 
13.1  上电复位........................................................................................................................................139 
13.2  掉电复位........................................................................................................................................139 
13.3  外部复位........................................................................................................................................140 
13.4  软件强制复位................................................................................................................................140 
13.5  时钟丢失检测器复位....................................................................................................................140 
13.6  比较器 0 复位................................................................................................................................140 
13.7  外部 CNVSTR0 引脚复位 ............................................................................................................140 
13.8  看门狗定时器复位........................................................................................................................140 
13.8.1  使能/复位WDT ......................................................................................................................141 
13.8.2  禁止WDT ...............................................................................................................................141 
13.8.3  禁止WDT 锁定......................................................................................................................141 
13.8.4 设置WDT 定时间隔................................................................................................................141 
14.  振荡器..................................................................................................................................................145 
14.1  可编程内部振荡器........................................................................................................................145 
14.2  外部振荡器驱动电路....................................................................................................................147 
14.3  系统时钟选择................................................................................................................................147 
14.4  外部晶体举例................................................................................................................................149 
14.5  外部 RC 举例.................................................................................................................................150 
14.6  外部电容举例................................................................................................................................150 
15. FLASH 存储器 ....................................................................................................................................151 
15.1    FLASH 存储器编程 ....................................................................................................................151 
15.2  非易失性数据存储........................................................................................................................152 
15.3    安全选项......................................................................................................................................152 
15.3.1 FLASH 安全选项小结.............................................................................................................154 
16.外部数据存储器接口和片内 XRAM................................................................................................158 
16.1  访问 XRAM...................................................................................................................................158 
16.1.1    16 位MOVX 示例.................................................................................................................158 
16.1.2    8 位MOVX 示例...................................................................................................................158 
16.2  配置外部存储器接口....................................................................................................................159 
16.3  端口选择和配置............................................................................................................................159 
16.4  复用和非复用选择........................................................................................................................161 
16.4.1  复用方式配置.........................................................................................................................161 
16.4.2  非复用方式配置.....................................................................................................................162 
16.5  存储器模式选择............................................................................................................................163 
16.5.1  只用内部XRAM .....................................................................................................................163 
16.5.2  无块选择的分片模式.............................................................................................................163 
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16.5.3  带块选择的分片模式.............................................................................................................164 
16.5.4  只用外部存储器.....................................................................................................................164 
16.6  时序................................................................................................................................................164 
16.6.1  非复用方式.............................................................................................................................166 
16.6.2  复用方式.................................................................................................................................169 
17.  端口输入/输出.....................................................................................................................................173 
17.1  端口 0 ~ 3 和优先权交叉开关译码器..........................................................................................175 
17.1.1 交叉开关引脚分配..................................................................................................................175 
17.1.2  配置端口引脚的输出方式.....................................................................................................176 
17.1.3  配置端口引脚为数字输入.....................................................................................................177 
17.1.4  弱上拉.....................................................................................................................................177 
17.1.5  配置端口1、2 和3 的引脚为模拟输入...............................................................................177 
17.1.6  外部存储器接口引脚分配.....................................................................................................178 
17.1.7  交叉开关引脚分配示例.........................................................................................................180 
17.2 端口 4 ~ 7........................................................................................................................................191 
17.2.1  配置无引出脚的端口.............................................................................................................191 
17.2.2  配置端口引脚的输出方式.....................................................................................................192 
17.2.3  配置端口引脚为数字输入.....................................................................................................192 
17.2.4  弱上拉.....................................................................................................................................192 
17.2.5  外部存储器接口.....................................................................................................................192 
18.  控制器局域网(CAN0) ...................................................................................................................197 
18.1 BOSCH CAN 控制器操作 ...............................................................................................................198 
18.1.1 CAN 控制器时序.....................................................................................................................199 
18.1.2  时序计算示例(1M 位/秒通信速率)..................................................................................199 
18.2 CAN 寄存器 ...................................................................................................................................201 
18.2.1 CAN 控制器协议寄存器.........................................................................................................201 
18.2.2  消息对象接口寄存器.............................................................................................................201 
18.2.3  消息处理器寄存器.................................................................................................................202 
18.2.4 CIP-51 MCU 特殊功能寄存器...............................................................................................202 
18.2.5  用CAN0ADR、CAN0DATH 和CAN0DATL 访问CAN 寄存器...........................................202 
18.2.6    CAN0ADR 自动加1 功能....................................................................................................202 
19.  系统管理总线/I2C 总线(SMBUS0)..............................................................................................207 
19.1  支持文档........................................................................................................................................208 
19.2    SMBUS 协议 ................................................................................................................................208 
19.2.1  总线仲裁.................................................................................................................................209 
19.2.2  时钟低电平扩展.....................................................................................................................209 
19.2.3    SCL 低电平超时...................................................................................................................209 
19.2.4    SCL 高电平(SMBus 空闲)超时.......................................................................................209 
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19.3    SMBUS 数据传输方式.................................................................................................................210 
19.3.1  主发送器方式.........................................................................................................................210 
19.3.2  主接收器方式.........................................................................................................................210 
19.3.3  从发送器方式......................................................................................................................... 211 
19.3.4  从接收器方式......................................................................................................................... 211 
19.4    SMBUS 特殊功能寄存器.............................................................................................................212 
19.4.1  控制寄存器.............................................................................................................................212 
19.4.2 时钟速率寄存器......................................................................................................................214 
19.4.3  数据寄存器.............................................................................................................................215 
19.4.4  地址寄存器.............................................................................................................................215 
19.4.5  状态寄存器.............................................................................................................................216 
20.  增强型串行外设接口(SPI0)..........................................................................................................219 
20.1  信号说明........................................................................................................................................220 
20.1.1  主输出、从输入(MOSI)...................................................................................................220 
20.1.2  主输入、从输出(MISO)...................................................................................................220 
20.1.3  串行时钟(SCK)..................................................................................................................220 
20.1.4  从选择(NSS)......................................................................................................................220 
20.2    SPI0 主方式.................................................................................................................................221 
20.3    SPI0 从方式.................................................................................................................................223 
20.4    SPI0 中断源.................................................................................................................................223 
20.5  串行时钟时序................................................................................................................................224 
20.6    SPI 特殊功能寄存器 ...................................................................................................................225 
21. UART0..................................................................................................................................................228 
21.1    UART0 工作方式 ........................................................................................................................229 
21.1.1  方式0:同步方式..................................................................................................................229 
21.1.2  方式1:8 位UART,可变波特率........................................................................................230 
21.1.3  方式2:9 位UART,固定波特率........................................................................................232 
21.1.4  方式3:9 位UART,可变波特率........................................................................................233 
21.2  多机通信........................................................................................................................................233 
21.2.1  掩码地址设置.........................................................................................................................233 
21.2.2  广播寻址.................................................................................................................................234 
21.3  帧错误和传输错误检测................................................................................................................234 
22. UART1..................................................................................................................................................239 
22.1  增强的波特率发生器....................................................................................................................240 
22.2  工作方式........................................................................................................................................241 
22.2.1    8 位UART.............................................................................................................................241 
22.2.2    9 位UART.............................................................................................................................242 
22.3  多机通信........................................................................................................................................243 
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