凌陽(yáng)SPCE061A單片機(jī)簡(jiǎn)介

1、spce061a單片機(jī)簡(jiǎn)介 單片機(jī)的介紹1單片機(jī)的發(fā)展1單片機(jī)的特點(diǎn)3單片機(jī)的應(yīng)用4單片機(jī)的現(xiàn)狀和未來(lái)5spce061a簡(jiǎn)介5spce061a性能簡(jiǎn)介6spce061a芯片的引腳7spce061a特性參數(shù)9spce061a精簡(jiǎn)開(kāi)發(fā)板10單片機(jī)的介紹單片機(jī)，亦稱單片微電腦或單片微型計(jì)算機(jī)。它是把中央處理器(cpu)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(ram)、只讀存儲(chǔ)器(rom)、輸入/輸出端口(i/o)等主要計(jì)算機(jī)功能部件都集成在一塊集成電路芯片上的微型計(jì)算機(jī)。單片機(jī)的發(fā)展如果將8位單片機(jī)的推出作為起點(diǎn)，那么單片機(jī)的發(fā)展歷史大致可分為以下幾個(gè)階段。1.第一階段（1976-1978）：?jiǎn)纹瑱C(jī)的探索階段。以inte

2、l公司的mcs48為代表。mcs48的推出是在工控領(lǐng)域的控索，參與這一控索的公司還有motorola 、zilog等，都取得了滿意的效果。這就是scm的誕生年代，“單機(jī)片”一詞即由此而來(lái)。 2.第二階段（1978-1982）單片機(jī)的完善階段。intel公司在mcs48 基礎(chǔ)上推出了完善的、典型的單片機(jī)系列mcs51。它在以下幾個(gè)方面奠定了典型的通用總線型單片機(jī)體系結(jié)構(gòu)。 1）完善的外部總線。mcs-51設(shè)置了經(jīng)典的8位單片機(jī)的總線結(jié)構(gòu)，包括8位數(shù)據(jù)總線、16位地址總線、控制總線及具有多機(jī)通信功能的串行通信接口。 2）cpu外圍功能單元的集中管理模式。 3）體現(xiàn)工控特性的位地址空間及位操作方式。

3、 4）指令系統(tǒng)趨于豐富和完善，并且增加了許多突出控制功能的指令。3.第三階段（1982-1990）：8位單片機(jī)的鞏固發(fā)展及16位單片機(jī)的推出階段，也是單片機(jī)向微控制器發(fā)展的階段。intel公司推出的mcs96系列單片機(jī)，將一些用于測(cè)控系統(tǒng)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器、程序運(yùn)行監(jiān)視器、脈寬調(diào)制器等納入片中，體現(xiàn)了單片機(jī)的微控制器特征。隨著mcs51系列的廣泛應(yīng)用，許多電氣廠商競(jìng)相使用80c51為內(nèi)核，將許多測(cè)控系統(tǒng)中使用的電路技術(shù)、接口技術(shù)、多通道a/d（模/數(shù)）轉(zhuǎn)換部件、可靠性技術(shù)等應(yīng)用到單片機(jī)中，增強(qiáng)了外圍電路的功能，強(qiáng)化了智能控制的特征。4.第四階段（1990現(xiàn)在）：微控制器的全面發(fā)展階段。隨著單片機(jī)在各

4、個(gè)領(lǐng)域全面深入地發(fā)展和應(yīng)用，出現(xiàn)了高速、大尋址范圍、強(qiáng)運(yùn)算能力的8位/16位/32位通用型單片機(jī)，以及小型廉價(jià)的專用型單片機(jī)。目前，單片機(jī)正朝著高性能和多品種方向發(fā)展。將進(jìn)一步向著cmos化、低功耗、小體積、大容量、高性能、低價(jià)格和外圍電路內(nèi)裝化等幾個(gè)方面發(fā)展。單片機(jī)的主要發(fā)展趨勢(shì)。1.cmos化。近年，由于chmos技術(shù)的進(jìn)步，大地促進(jìn)了單片機(jī)的cmos化。cmos芯片除了低功耗特性之外，還具有功耗的可控性，使單片機(jī)可以工作在功耗精細(xì)管理狀態(tài)。單片機(jī)芯片多數(shù)是采用cmos（金屬柵氧化物）半導(dǎo)體工藝生產(chǎn)。cmos電路的特點(diǎn)是低功耗、高密度、低速度、低價(jià)格。采用雙極型半導(dǎo)體工藝的ttl電路速度快

5、，但功耗和芯片面積較大。隨著技術(shù)和工藝水平的提高，又出現(xiàn)了hmos（高密度、高速度mos）和chmos工藝。目前生產(chǎn)的chmos電路已達(dá)到lsttl的速度，傳輸延遲時(shí)間小于2ns。因而，在單片機(jī)領(lǐng)域cmos正在逐漸取代ttl電路。2.低功耗化。單片機(jī)的功耗已從ma級(jí)，甚至1ua以下；使用電壓在3v-6v之間，完全適應(yīng)電池工作。低功耗化的效應(yīng)不僅是功耗低，而且?guī)?lái)了產(chǎn)品的高可靠性、高抗干擾能力以及產(chǎn)品的便攜化。3.低電壓化。幾乎所有的單片機(jī)都有wait、stop等省電運(yùn)行方式。允許使用的電壓范圍越來(lái)越寬，一般在3v-6v范圍內(nèi)工作。低電壓供電的單片機(jī)電源下限已可達(dá)1-2v。目前0.8v供電的單片

6、機(jī)已經(jīng)問(wèn)世。4.低噪聲與高可靠性。為提高單片機(jī)的抗電磁干擾能力，使產(chǎn)品能適應(yīng)惡劣的工作環(huán)境，滿足電磁兼容性方面更高標(biāo)準(zhǔn)的要求，各單片廠家在單片機(jī)內(nèi)部電路中都采用了新的技術(shù)措施。5.大容量化。以往單片機(jī)內(nèi)的rom為1kb-4kb，ram為64b-128b。但在需要復(fù)雜控制的場(chǎng)合，該存儲(chǔ)容量是不夠的，必須進(jìn)行外接擴(kuò)充。為了適應(yīng)這種領(lǐng)域的要求，需運(yùn)用新的工藝，使片內(nèi)存儲(chǔ)器大容量化。目前，單片機(jī)內(nèi)rom最大可達(dá)64kb，ram最大為2kb。6.高性能化。主要是指進(jìn)一步改進(jìn)cpu的性能，加快指令運(yùn)算的速度和提高系統(tǒng)控制的可靠性。采用精簡(jiǎn)指令集（risc）結(jié)構(gòu)和流水線技術(shù)，可以大幅度提高運(yùn)行速度?，F(xiàn)指令速

7、度最高者已達(dá)100mips（million instruction per seconds，即兆指令每秒），并加強(qiáng)了位處理功能、中斷和定時(shí)控制功能。這類單片機(jī)的運(yùn)算速度比標(biāo)準(zhǔn)的單片機(jī)高出10倍以上。由于這類單片機(jī)有極高的指令速度，就可以用軟件模擬其i/o功能，由此引入了虛擬外設(shè)的新概念。7.小容量、低價(jià)格化。以4位、8位機(jī)為中心的小容量、低價(jià)格化也是發(fā)展動(dòng)向之一。這類單片機(jī)的用途是把以往用數(shù)字邏輯集成電路組成的控制電路單片化，可廣泛用于家電產(chǎn)品。8.外圍電路內(nèi)裝化。這也是單片機(jī)發(fā)展的主要方向。隨著集成度的不斷提高，有可能把眾多的各種處圍功能器件集成在片內(nèi)。除了一般必須具有的cpu、rom、ra

8、m、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器等以外，片內(nèi)集成的部件還有模/數(shù)轉(zhuǎn)換器、dma控制器、聲音發(fā)生器、監(jiān)視定時(shí)器、液晶顯示驅(qū)動(dòng)器、彩色電視機(jī)和錄像機(jī)用的鎖相電路等。單片機(jī)的特點(diǎn) 由于單片機(jī)的這種結(jié)構(gòu)形式及它所采取的半導(dǎo)體工藝，使其具有很多顯著的特點(diǎn)，因而在各個(gè)領(lǐng)域都得到了迅猛的發(fā)展。單片機(jī)主要有如下特點(diǎn)： 1）有優(yōu)異的性能價(jià)格比。 2）集成度高、體積小、有很高的可靠性。單片機(jī)把各功能部件集成在一塊芯片上，內(nèi)部采用總線結(jié)構(gòu)，減少了各芯片之間的連線，大大提高了單片機(jī)的可靠性與抗干擾能力。另外，其體積小，對(duì)于強(qiáng)磁場(chǎng)環(huán)境易于采取屏蔽措施，適合在惡劣環(huán)境下工作。 3）控制功能強(qiáng)。為了滿足工業(yè)控制的要求，一般單片機(jī)的指令系

9、統(tǒng)中均有極豐富的轉(zhuǎn)移指令、i/o口的邏輯操作以及位處理功能。單片機(jī)的邏輯控制功能及運(yùn)行速度均高于同一檔次的微機(jī)。 4）低功耗、低電壓，便于生產(chǎn)便攜式產(chǎn)品。 5）外部總線增加了ic（inter-integrated circuit）及spi（serial peripheral interface）等串行總線方式，進(jìn)一步縮小了體積，簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)。 6）單片機(jī)的系統(tǒng)擴(kuò)展和系統(tǒng)配置較典型、規(guī)范，容易構(gòu)成各種規(guī)模的應(yīng)用系統(tǒng)。單片機(jī)的應(yīng)用 單片機(jī)作為計(jì)算機(jī)發(fā)展的一個(gè)重要領(lǐng)域。根據(jù)目前發(fā)展情況，從不同角度單片機(jī)大致可以分為通用型/專用型、總線型/非總線型及工控型/家電型。由于單片機(jī)具有顯著的優(yōu)點(diǎn)，它已成為科技

10、領(lǐng)域的有力工具，人類生活的得力助手。它的應(yīng)用遍及各個(gè)領(lǐng)域，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：1.單片機(jī)在智能儀表中的應(yīng)用單片機(jī)廣泛地用于各種儀器儀表，使儀器儀表智能化，并可以提高測(cè)量的自動(dòng)化程度和精度，簡(jiǎn)化儀器儀表的硬件結(jié)構(gòu)，提高其性能價(jià)格比。2.單片機(jī)在機(jī)電一體化中的應(yīng)用機(jī)電一體化是機(jī)械工業(yè)發(fā)展的方向。機(jī)電一體化產(chǎn)品是指集機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)于一體，具有智能化特征的機(jī)電產(chǎn)品。單片機(jī)作為產(chǎn)品中的控制器，能充分發(fā)揮它的體積小、可靠性高、功能強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，可大大提高機(jī)器的自動(dòng)化、智能化程度。3.單片機(jī)在實(shí)時(shí)控制中的應(yīng)用 單片機(jī)廣泛地用于各種實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)中。單片機(jī)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理能力和控制功能，可使系統(tǒng)

11、保持在最佳工作狀態(tài)，提高系統(tǒng)的工作效率和產(chǎn)品質(zhì)量。4.單片機(jī)在分布式多機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用 在比較復(fù)雜的系統(tǒng)中，常采用分布式多機(jī)系統(tǒng)。多機(jī)系統(tǒng)一般由若干臺(tái)功能各異的單片機(jī)組成，各自完成特定的任務(wù)，它們通過(guò)串行通信相互聯(lián)系、協(xié)調(diào)工作。單片機(jī)在這種系統(tǒng)中往往作為一個(gè)終端機(jī)，安裝在系統(tǒng)的某些節(jié)點(diǎn)上，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)的測(cè)量和控制。單片機(jī)的高可靠性和強(qiáng)抗干擾能力，使它可以置于惡劣環(huán)境的前端工作。5.單片機(jī)在人類生活中的應(yīng)用 自從單片機(jī)誕生以后，它就步入了人類生活，如洗衣機(jī)、電冰箱、電子玩具、收錄機(jī)等家用電器配上單片機(jī)后，提高了智能化程度，增加了功能，倍受人們喜愛(ài)。單片機(jī)將使人類生活更加方便、舒適、豐富多彩。

12、單片機(jī)的應(yīng)用從根本上改變了傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想和設(shè)計(jì)方法。以前必須由模擬電路或數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)的大部分功能，現(xiàn)在已能用單片機(jī)通過(guò)軟件方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。這種軟件代替硬件的控制技術(shù)也稱為微控制技術(shù)，是傳統(tǒng)控制技術(shù)的一次革命。單片機(jī)的現(xiàn)狀和未來(lái)單片機(jī)自70年代問(wèn)世以來(lái)得到蓬勃發(fā)展，目前單片機(jī)功能正日漸完善。單片機(jī)集成越來(lái)越多資源，內(nèi)部存儲(chǔ)資源日益豐富，用戶不需要擴(kuò)充資源就可以完成項(xiàng)目開(kāi)發(fā)，不僅是開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)單，產(chǎn)品小巧美觀，同時(shí)系統(tǒng)也更加穩(wěn)定。單片機(jī)抗干擾能力加強(qiáng)，使它更加適合工業(yè)控制領(lǐng)域，具有更加廣闊的市場(chǎng)前景。單片機(jī)提供在線編程能力，加速了產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)進(jìn)程，為企業(yè)產(chǎn)品上市贏得寶貴時(shí)間。在線編程目前有isp和i

13、ap兩種。具備isp的單片機(jī)內(nèi)部集成flash存儲(chǔ)器，用戶可以通過(guò)下載線以特定的硬件時(shí)序在線編程，但用戶程序自身不可以對(duì)內(nèi)部存儲(chǔ)器做修改。隨著單片機(jī)的發(fā)展，人們對(duì)事物的要求越來(lái)越高，單片機(jī)的應(yīng)用軟件技術(shù)也發(fā)生了巨大的變化，從最初的匯編語(yǔ)言，開(kāi)始演變到c語(yǔ)言開(kāi)發(fā)，不但增加了語(yǔ)言的可讀性，結(jié)構(gòu)性，而且對(duì)于跨平臺(tái)的移植也提供了方便，另外一些復(fù)雜的系統(tǒng)開(kāi)始在單片機(jī)上采用操作系統(tǒng)。目前低端定位的單片機(jī)仍然走俏，但高端的單片機(jī)(微處理器)卻是風(fēng)起云涌，soc技術(shù)的發(fā)展。自1997年以來(lái)，電子技術(shù)應(yīng)用又增加了一個(gè)新的層次片上系統(tǒng)(soc)層次。soc技術(shù)的出現(xiàn)，標(biāo)志著現(xiàn)代電子技術(shù)應(yīng)用進(jìn)入了soc階段。從各個(gè)

14、發(fā)展階段看，自hw+sw階段開(kāi)始，電子技術(shù)應(yīng)用就與單片機(jī)緊密地聯(lián)系在一起。在fw階段，作為固件系統(tǒng)的重要核心技術(shù)，單片機(jī)又以嵌入式技術(shù)為基礎(chǔ)，再次成為現(xiàn)代電子應(yīng)用技術(shù)的核心技術(shù)之一，并為soc應(yīng)用技術(shù)提供了基礎(chǔ)。 soc為各種應(yīng)用提供了一個(gè)新的實(shí)現(xiàn)技術(shù)。這種新的電子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)技術(shù)促使工業(yè)界在近3年中發(fā)生了巨大的變化，為信息技術(shù)的應(yīng)用提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，因此，完全可以稱之為soc革命。同時(shí)，soc也為單片機(jī)技術(shù)提供了更廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域，使單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)發(fā)生了革命性的變化。隨著單片機(jī)mcu功能集成化的發(fā)展,其應(yīng)用領(lǐng)域也逐漸由傳統(tǒng)的控制擴(kuò)展到控制處理、數(shù)據(jù)處理以及數(shù)字信號(hào)處理(digital signal

15、processing, dsp)等領(lǐng)域。spce061a簡(jiǎn)介spce061a是凌陽(yáng)科技研發(fā)生產(chǎn)的性價(jià)比很高的一款十六位單片機(jī)，具有易學(xué)易用且效率較高的一套指令系統(tǒng)和集成開(kāi)發(fā)環(huán)境。在此環(huán)境中，支持標(biāo)準(zhǔn)c語(yǔ)言，可以實(shí)現(xiàn)c語(yǔ)言與匯編語(yǔ)言的互相調(diào)用，并且，提供了語(yǔ)音錄放和語(yǔ)音識(shí)別的函數(shù)庫(kù)，只要了解庫(kù)函數(shù)的使用方法，就可以很容易完成語(yǔ)音錄放，為軟件開(kāi)發(fā)提供了方便的條件。 spce061a主要包括輸入/輸出端口、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、數(shù)/模轉(zhuǎn)換、模/數(shù)轉(zhuǎn)換、串行設(shè)備輸入/輸出、通用異步串行接口、低電壓監(jiān)測(cè)和復(fù)位等電路，并且內(nèi)置在線仿真電路ice接口，使其能夠快速地處理復(fù)雜的數(shù)字信號(hào)。spce061a片內(nèi)還集成了

16、一個(gè)ice（在線仿真電路）接口，使得對(duì)該芯片的編程、仿真變得非常方便，而ice接口不占用芯片上的硬件資源，結(jié)合凌陽(yáng)科技提供的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境（unsp ide），用戶可以進(jìn)行在線調(diào)試、仿真；而程序的下載（燒寫(xiě)）也是通過(guò)該接口完成。 圖 2.1 spce061a內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 spce061a性能簡(jiǎn)介1. 16位nsp 微處理器 。2. 工作電壓（cpu）vdd為3.0-3.6v，（i/o）vddh為3.0-5.5v。 3. cpu時(shí)鐘：0.32-49.152mhz。 4. 內(nèi)置2k字sram 。5. 內(nèi)置32k字flash 。6. 可編程音頻處理。 7. 晶體振蕩器。 8. 系統(tǒng)處于備用狀態(tài)下（時(shí)鐘處

17、于停止?fàn)顟B(tài)），耗電僅為2ua/3.6v 。9. 2個(gè)16位可編程定時(shí)器/計(jì)數(shù)器（可自動(dòng)預(yù)置初始計(jì)數(shù)值）。 10. 2個(gè)10位dac（數(shù)/模轉(zhuǎn)換）輸出通道。 11. 32位通用可編程輸入/輸出通道。 12. 14個(gè)中斷源可來(lái)自定時(shí)器a/b、時(shí)基、2個(gè)外部時(shí)鐘源輸入和鍵喚醒。 13. 具備觸鍵喚醒的功能。 14. 用凌陽(yáng)音頻編碼sacm_s480可以播放壓縮的語(yǔ)音資源。 15. 鎖相環(huán)pll振蕩器提供系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)。 1632768hz實(shí)時(shí)時(shí)鐘。17. 7通道10位電壓模/數(shù)轉(zhuǎn)換器（adc）和單通道聲音模/數(shù)轉(zhuǎn)換器。 18. 聲音模/數(shù)轉(zhuǎn)換器輸入通道內(nèi)置麥克風(fēng)放大器，并具有自動(dòng)增益控制（agc）功能

18、。 19. 具備串行設(shè)備接口。 20. 具備低電壓復(fù)位功能和低電壓檢測(cè)功能。 21. 內(nèi)置在線仿真電路接口。22. 具有watchdog功能。spce061a芯片的引腳spce061a實(shí)物如圖2.2所示： 圖2.2 spce061a實(shí)物排列圖spce061a的結(jié)構(gòu)如圖2.3所示：圖2.3 spce061a的plcc84封裝引腳spce061a的plcc84封裝管腳說(shuō)明如表2.1所示：引腳說(shuō)明ioa0-ioa15(41-48、53、54-60)i/o口a，共16個(gè)iob0-iob15(5-1、81-76、68-64)i/o口b，共16個(gè)osci（13腳）32768hz 晶振輸入管腳osco（12

19、腳）32768hz 晶振輸出管腳res_b(6腳)復(fù)位輸入xice（16腳）ice使能端，接probe的使能腳ice_enxiceclk（17腳）ice時(shí)鐘端，接probe的時(shí)鐘腳ice_sckxicesda（18腳）ice數(shù)據(jù)端，接probe的數(shù)據(jù)腳ice_sdapvin（20腳）程序保密設(shè)定腳pfuse（29腳）程序保密設(shè)定腳dac1（21腳）音頻輸出通道1dac2（22腳）音頻輸出通道2vref2（23腳）2v參考電壓輸出腳agc（25腳）語(yǔ)音輸入自動(dòng)增益控制引腳opi（26腳）microphone的第二運(yùn)放輸入腳micout（27腳）microphone的第一運(yùn)放輸出腳micn（28腳

20、）microphone的負(fù)向輸入腳micp（33腳）microphone的正向輸入腳vrt（35腳）a/d轉(zhuǎn)換外部參考電壓輸入腳vcm（34腳）adc參考電壓輸出腳vmic（37腳）microphone的電源xsleep（63腳）睡眠狀態(tài)指示腳vcp（8腳）鎖相環(huán)壓控振蕩器的阻容輸入xromt、pvpp、xtexst（61、69、14）出廠測(cè)試引腳，懸空即可vddh（51、52、75腳）i/o電平參考。vdd（7腳）pll鎖相環(huán)電源vss（9腳）鎖相環(huán)地vss（19、24腳）模擬地vss（38、49、50、62腳）數(shù)字地vdd（15、36腳）數(shù)字電源注：在plcc84封裝中，有15個(gè)空余腳，使用時(shí)這15個(gè)空余腳懸浮。可將pfuse接5v, pvin接gnd并維持1s以上即可將內(nèi)部保險(xiǎn)絲熔化，此后就無(wú)法讀取和向閃存加載數(shù)據(jù)。 表2.1 spce061a的plcc84封裝管腳說(shuō)明spce061a特性參數(shù)spce061a系統(tǒng)的特性參數(shù)如表2.2所示：特性參數(shù)spce061a工作電壓2.6v-3.6v最大工作速率49.152mhzcpu16 位sram 容量2k字rom容量(字)32k閃存并行i/o端口aioa15-0并行i/o端口biob15-0音頻輸出dac2中斷源timera/b 時(shí)基信號(hào)發(fā)生器 外部中斷 觸鍵喚醒喚醒