80C51內(nèi)核衍生型單片機芯片及應用

1、第5章 80C51內(nèi)核衍生型單片機芯片及應用以增強型MCS-51作內(nèi)核的衍生型嵌入式單片機芯片品種很多，如8XC51RX、 SST89E(V) 、P89C66X、P89C6XX2、LPC76X、LPC900系列等。本章將簡要介紹通用性較強、性價比高、硬件資源豐富的8XC51RX、P89C6XX2、P89C66X以及SST公司的SST89E(V)系列單片機芯片特點、新增硬件資源及其使用方法。在表達過程中，采用比照手法，著重，甚至僅僅介紹這些芯片新增功能及其用法，不介紹與8XC5X、8XC5XX2系列相同的硬件功能。 9/24/20225.1 89C51RX系列單片機概述 89C51RX系列單片機

2、以增強型MCS-51 CPU作內(nèi)核，硬件資源、指令系統(tǒng)、引腳排列與相同封裝形式的增強型80C51芯片保持100%兼容。與增強型MCS-51相比，89C51RX系列的最大特點是擴展了片內(nèi)存儲器的種類、容量，在89C51RX系列芯片中程序存儲器容量最大為64KB，片內(nèi)RAM存儲器容量為5121024字節(jié)，并集成了可編程計數(shù)器陣列PCA(與Intel 8XC51FX系列內(nèi)嵌的可編程計數(shù)器陣列兼容)、硬件看門狗計數(shù)器WDT?？梢?，89C51RX系列硬件資源豐富，一片89C51RX芯片即可構成一個功能相對較完善的單片機應用系統(tǒng)。9/24/2022 89C51RX系列包括Philips公司的P89C51R

3、XXH系列(Philips公司第一代89C51RX系列芯片)、P89C51RXX (Philips公司第二代89C51RX系列芯片)和Atmel公司的89C51RX 系列包括AT89C51RX系列、T89C51RX、TS87C51RX以及SST公司的SST89E(V)554RC、SST89E(V)564RD和SST89E(V)5XRD2芯片。 9/24/20225.2 P89C51RX引腳功能 P89C51RX系列具有PDIP40、PLCC44CLCC44LQFP44三種封裝形式，引腳排列與相同封裝形式的增強型MCS-51芯片保持兼容，如圖5-2所示。由于P89C51RX比增強型MCS-51多

4、了5模塊可編程計數(shù)器陣列PCA，因此P1口的P1.2P1.7引腳具有復用功能，既可作為一般I/O引腳使用，也可作為5個PCA模塊的計數(shù)脈沖輸入端、捕獲/比較模式外部輸入/輸出端。 9/24/20229/24/20229/24/2022圖5-2 P89C51RX系列芯片封裝形式及引腳排列 9/24/20225.3 P89C51RX系列片內(nèi)存儲器結(jié)構 在介紹89C51RX系列CPU內(nèi)部資源前，先列出89C51RX系列芯片特殊功能存放器或存放器位，如表5-3所示。 9/24/20225.3.1 片內(nèi)程序存儲器 89C51RX系列采用Flash ROM作為片內(nèi)程序存儲器，容量從8KB64KB，無須通過

5、EPROM、Flash ROM芯片擴展外部程序存儲器，因此 引腳一般通過2.0K4.7K電阻接電源Vcc。 可以在通用編程器上對89C51RX系列芯片編程，也可以用ISP、IAP方式進行編程。 9/24/20225.3.2 片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器 P89C51RX數(shù)據(jù)存儲器包括片內(nèi)RAM和外部RAM兩大局部，其中片內(nèi)RAM存儲器由256字節(jié)的內(nèi)部RAM與增強型MCS-51芯片相同和256768字節(jié)的內(nèi)部擴展RAM組成，如圖5-3所示。 圖5-3 P89C51RX/87C51RX存儲器結(jié)構 9/24/2022 256字節(jié)內(nèi)部RAM、外部RAM讀寫方法與增強型MCS-51相同；內(nèi)部擴展RAM地址空間與外部

6、RAM地址空間重疊，也是通過MOVX指令讀寫。為區(qū)別MOVX指令的讀寫對象是內(nèi)部擴展RAM，還是外部RAM，在89C51RX系列輔助功能存放器AUXR中增加了EXTRAM選擇位。當EXTRAM為0時，MOVX指令讀寫對象為內(nèi)部擴展RAM；反之，當EXTRAM為1時，MOVX指令讀寫對象為外部RAM。由于復位時，AUXR存放器內(nèi)容為xxxxxx00B，因此復位后，MOVX指令讀寫對象為內(nèi)部擴展RAM。當需要讀寫外部RAM時，須通過如下指令，將EXTRAM位置1。 9/24/2022OR AUXR, #00000010B;由于AUXR寄存器不具有位尋址功能，只能通過或;指令將指定位置1。MOV D

7、PTR, #XXXXH;外部RAM地址送DPTR。MOVX A, DPTR;讀外部RAM單元內(nèi)容。在讀寫內(nèi)部擴展RAM期間，P0、P2口及 、 引腳無效，因此當以R0或R1作間接尋址寄存器讀寫擴展RAM時，只能訪問擴展RAM前256字節(jié)。 9/24/20225.4 可編程計數(shù)器陣列PCA及應用 P89C51RX系列可編程計數(shù)器陣列含有5個結(jié)構相同的16位捕捉/比較計數(shù)器，每個模塊均可以編程為捕捉模式、軟件定時器模式、高速輸出模式、脈寬調(diào)制(PWM)模式，此外模塊4還可作為看門狗定時器WDT使用，如圖5-4所示。 9/24/2022圖5-4 可編程計數(shù)器陣列PCA 9/24/20225.4.1

8、PCA結(jié)構及控制 在P89C51RX芯片中，為簡化硬件結(jié)構，PCA單元電路內(nèi)五個計數(shù)模塊共用一個16位加法計數(shù)器CH、CL作為記時基準，計數(shù)脈沖來源由PCA模式存放器CMOD的CPS1、CPS0位決定，允許/禁止PCA計數(shù)器計數(shù)那么由PCA控制存放器CCON的CR位控制，如圖5-5所示。 9/24/2022圖5-5 PCA計數(shù)器及控制 9/24/2022 PCA中斷控制邏輯如圖5-6所示。當某一模塊產(chǎn)生捕捉將PCA計數(shù)器捕捉到相應模塊捕捉/比較存放器或匹配PCA計數(shù)器與相應模塊捕捉/比較存放器相等時，CCON存放器相應模塊匹配/捕捉標志位CCFn置1，能否產(chǎn)生PCA中斷請求由相應模塊的ECCF

9、n位控制。 9/24/2022圖5-6 PCA中斷控制邏輯 9/24/20221. PCA模式存放器CMOD PCA模式存放器CMOD各位含義如下： (1) CPS1、CPS0用于選擇PCA計數(shù)器計數(shù)脈沖來源。PCA內(nèi)五個模塊共用一個16位加法計數(shù)器CH和CL，計數(shù)脈沖來源由CMOD存放器的CPS1、CPS0位決定：CPS1、 CPS1、CPS0 計數(shù)脈沖源00 0 0內(nèi)部時鐘信號fosc/66時鐘模式或fosc/1212時鐘模式01 0 1內(nèi)部時鐘信號fosc/26時鐘模式或fosc/412時鐘模式( (可見，PCA模塊最高計數(shù)頻率比T0、T1、T2高了3倍)10 1 0 定時器T0的溢出脈

10、沖。 1 1 來自ECI/P1.2引腳的外部脈沖。在6時鐘模式下，外部脈沖最高頻率為fosc/4；在12時鐘模式下，外部脈沖最高頻率為fosc/8。9/24/2022(2)ECFPCA計數(shù)器CH/CL溢出中斷允許。當PCA計數(shù)器溢出時，PCA控制存放器CCON的溢出標志CF有效。如果ECF=1，且中斷允許存放器IE的EC、EA位為1，那么CPU將響應PCA計數(shù)器溢出中斷。(3)CIDL節(jié)電狀態(tài)下PCA運行控制。當CIDL=0時，在節(jié)電狀態(tài)下，PCA計數(shù)器繼續(xù)計數(shù)圖5-5中的與非門輸出恒為1，與PCON存放器節(jié)電運行控制位IDL內(nèi)容無關；反之，當CIDL=1時，在節(jié)電狀態(tài)下，PCA計數(shù)器停止計數(shù)

11、由于CIDL位為1，圖5-5中與非門輸出狀態(tài)由PCON存放器節(jié)電運行控制位IDL決定，當IDL位為1時，與非門輸出為0，PCA計數(shù)器停止計數(shù)。(4)WDTE禁止/允許模塊4看門狗工作。9/24/20222. PCA計數(shù)器CH和CL 16位加法計數(shù)器，計數(shù)脈沖由CMOD存放器的CPS1、CPS0位定義，每來一個脈沖，計數(shù)器加1，當CH溢出時，CCON存放器內(nèi)的溢出標志CF置位。 9/24/20223. PCA控制存放器CCON(具有位地址 (1)CCF4CCF0分別是模塊40的中斷標志位。當產(chǎn)生匹配比較或捕捉時由硬件置1。但CPU響應PCA中斷請求后，不能自動去除，需要軟件清0。(2)CRPCA

12、計數(shù)器啟動控制位。在正常狀態(tài)下，CR=1時，計數(shù)脈沖開關閉合，每來一個計數(shù)脈沖，計數(shù)器加1；當CR=0時，PCA計數(shù)器停止計數(shù)。(3) CFPCA計數(shù)器溢出標志。當PCA計數(shù)器溢出時，CF自動置1不自動去除，需要軟件清0。 9/24/20224. 模塊比較/捕捉存放器CCAPnH和CCAPnL和模塊 模式存放器CCAPMn 每一模塊對應一個16位比較/捕捉存放器即高8位CCAPnH和低8位CCAPnL、模塊工作方式存放器CCAPMn。 每一模塊的工作方式由對應模塊的工作方式存放器CCAPMn決定，如模塊0的工作方式由模塊0的工作方式存放器CCAPM0決定、模塊1的工作方式由模塊1的工作方式存放

13、器CCAPM1決定，依此類推，模塊4的工作方式由模塊4的工作方式存放器CCAPM4決定。模塊工作方式存放器CCAPM0CCAPM4結(jié)構、各位含義相同，如下所示：9/24/2022CCAPMn(n=04) 寄存器位模塊工作方式-ECOMnCAPPnCAPNnMATnTOGnPWMnECCFnX0000000無XX10000X16位捕捉（CEXn引腳上升沿觸發(fā)）XX01000X16位捕捉（CEXn引腳下降沿觸發(fā)）XX11000X16位捕捉（CEXn引腳上、下沿觸發(fā)）X100100X16位軟件定時器X100110X16位高速輸出X10000108位PWM輸出X1001X0X看門狗定時器（模塊4）表5

14、-4 PCA模塊工作方式 9/24/20225.4.2 PCA模塊初始化步驟 PCA模塊初始化步驟包括：(1) 初始化PCA模式存放器CMOD，選擇PCA計數(shù)器計數(shù)脈沖源、允許/禁止節(jié)電狀態(tài)下PCA計數(shù)器計數(shù)、禁止/允許PCA計數(shù)器溢出中斷。(2) 計數(shù)初值送CH/CL，完成PCA計數(shù)器CH/CL的初試化。(3) 初始化相應模塊工作方式存放器CCAPMn，選擇所需的工作模式。(4) 初始化相應模塊的比較/捕捉存放器CCAPnL、CCAPnH。注意：必須先初始化低8位CCAPnL，后初始化CCAPnH，否那么會關閉模式存放器CCAPMn的ECOMn位或者說完成CCAPnH存放器初始化后，比較器使

15、能控制ECOMn位自動置1。(5) 啟動PCA計數(shù)器即執(zhí)行“SETB CR命令，將CCON存放器的CR位置1。 9/24/20225.4.3 PCA模塊工作模式 9/24/20221. 捕捉模式 當CCAPMn存放器的CAPP上升沿捕捉、CAPN下降沿捕捉之一為1，而其他位為0時，相應的PCA模塊就工作于捕捉模式，如圖5-7所示。 圖5-7 捕捉模式 9/24/20222. 軟件定時器 當PCA模式存放器CMOD的WDTE位為0；而模塊模式CCAPMn存放器的MAT位為1否那么匹配時相應CCFn位不置1，無法通過查詢或中斷方式確定定時時間到，其他位為0時，相應PCA模塊工作于定時器狀態(tài)，定時時

16、間由CH/CL初值、模塊比較/捕捉存放器CCAPnH、CCAPnL決定，如圖5-8所示。完成比較/捕捉存放器高8位CCAPnH裝入后，ECOM位置1，比較即處于允許狀態(tài)。當PCA計數(shù)器等于模塊比較/捕捉存放器即發(fā)生匹配時，CCON存放器相應標志位CCFn即有效，如果ECCFn位為1，將產(chǎn)生PCA中斷請求。 9/24/2022圖5-8 PCA軟件定時器模式 當PCA模塊工作于軟件定時模式時，不影響相關引腳的狀態(tài)，即相應CEXn引腳依然可作為I/O引腳使用。 9/24/20223. 高速輸出模式 高速輸出模式也是一種軟件定時方式。在軟件定時模式中，如果模塊控制存放器CCAPMn的TOG位為1，那么

17、匹配定時時間到時，將觸發(fā)CEXn引腳狀態(tài)翻轉(zhuǎn)。當MATn、ECCFn位為1時，觸發(fā)引腳翻轉(zhuǎn)的同時，將產(chǎn)生PCA中斷請求，如圖5-9所示。使用高速PCA模式觸發(fā)引腳狀態(tài)獲得的定時信號比用軟件定時器在中斷效勞程序中通過SETB P1.X、CLR P1.X或CPL P1.X指令獲得的定時信號要精確得多。 9/24/2022圖5-9 高速輸出模式 9/24/20224. 8位PWM輸出 8位PWM輸出結(jié)構如圖5-10所示。 圖5-10 8位PWM輸出方式 9/24/20225. 看門狗模式 圖5-14 PCA看門狗方式 9/24/2022 如果PCA模式存放器CMOD的WDTE位為1，且模塊4的模式存

18、放器CCAMP4為01001x0 xB時，那么模塊4工作于看門狗狀態(tài)，如圖5-14所示。將初值寫入模塊4比較/捕捉存放器高8位后，模塊4的模式存放器CCAPM4的ECOM4位即為1允許比較，看門狗定時器就開始工作：當PCA計數(shù)器等于模塊4的比較/捕捉存放器時，高電平的匹配輸出信號將觸發(fā)CPU內(nèi)部復位操作與硬件看門狗WDT不同，PCA模塊4看門狗僅引起CPU內(nèi)部復位，但不會將CPU的復位引腳RST置高電平。 9/24/20225.5 89C51RX系列中斷控制系統(tǒng) 89C51RX系列中斷控制系統(tǒng)與增強型MCS-51相同，但由于89C51RX系列內(nèi)嵌了PCA計數(shù)陣列，因此89C51RX系列具有7個

19、中斷源6個增強型MCS-51中斷源+PCA中斷源。89C51RX系列使用增強型MCS-51中斷控制存放器IE、中斷優(yōu)先級控制存放器IP和IPH中的保存位分別作為PCA中斷允許位和優(yōu)先級控制位，PCA中斷入口地址規(guī)定為0033B。即在89C51RX系列中IE存放器的b6位是PCA中斷允許/禁止控制位，IP、IPH的b6位是PCA中斷優(yōu)先級控制位。如圖5-15所示。 9/24/2022(a) 89C51RX中斷控制存放器IE 9/24/2022(b) 89C51RX中斷優(yōu)先級IP (c) 89C51RX中斷優(yōu)先級高位IPH 9/24/2022在同優(yōu)先級中斷中，硬件查詢順序如下：中斷源 入口地址外中

20、斷0003H定時器T0溢出中斷 000BH外中斷0013H定時器T1溢出中斷 001BHPCA計數(shù)器中斷0033H串行口中斷0023H定時器T2中斷002BH9/24/20225.7 P89C6XX2 系列 2002年4月，Philips公司推出了P89C6XX2系列芯片，該系列芯片實際上是P89C51RX芯片的簡化版，功能介于P89C5XX2系列和P89C51RX系列之間。與P89C51RX系列相比，最大特征是去掉了PCA模塊相應地也就沒有與PCA模塊有關的特殊功能存放器；而與P89C5XX2系列相比，片內(nèi)程序存儲器容量大64KB，且集成了256B768B的片內(nèi)擴展RAM即ERAM，其中ER

21、AM讀寫方法與P89C51RX相同。硬件資源、引腳排列、指令系統(tǒng)與 P89C5XX2保持100%兼容。該系列主要包括 P89C60X2 (64KB Flash ROM、256字節(jié)內(nèi)部RAM+256字節(jié)的片內(nèi)擴展RAM)、P89C61X2(64KB Flash ROM、256字節(jié)內(nèi)部RAM+768字節(jié)的片內(nèi)擴展RAM)芯片，非常適合需要少量數(shù)據(jù)存儲器的單片機應用系統(tǒng)。 9/24/2022 由于P89C60X2/61X2帶有片內(nèi)擴展RAM，與P89C5XX2系列相比，輔助存放器AUXR各位含義與P89C51RX相同，也是通過EXTRAM控制位現(xiàn)實內(nèi)部擴展RAM與外部RAM之間的切換，其他方面，如硬

22、件資源、特殊功能存放器(位)地址及各位含義與P89C5XX2系列完全相同，不再重復。 9/24/20225.8 P89C66X系列簡介 P89C66X系列芯片包括了P89C660、P89C662、P89C664、P89C668四款芯片，他們之間的差異僅僅是片內(nèi)程序存儲器、片內(nèi)擴展RAM容量的不同，其中P89C660含有16KB的片內(nèi)程序存儲器，256字節(jié)片內(nèi)擴展RAM；P89C662含有32KB的片內(nèi)程序存儲器，768字節(jié)片內(nèi)擴展RAM；P89C664含有64KB的片內(nèi)程序存儲器，1792字節(jié)片內(nèi)擴展RAM；P89C668含有64KB的片內(nèi)程序存儲器，7936字節(jié)片內(nèi)擴展RAM。 P89C66

23、X系列硬件資源與與P89C51RX系列根本相同，惟一區(qū)別是：加大了片內(nèi)RAM的容量，其中P89C668片內(nèi)RAM容量為8KB，扣除與標準80C52系列兼容的可直接尋址的256字節(jié)內(nèi)部RAM后，片內(nèi)擴展RAM容量高達7936字節(jié)；增加了I2C總線功能，因此增加了與I2C總線控制有關的特殊功能存放器，相應地中斷數(shù)量也增加到8個。 9/24/20225.8.1 封裝形式及引腳功能 P89C66x采用PLCC44、PQFP44兩種封裝形式，引腳排列與相同封裝形式的P89C51RX系列兼容，惟一區(qū)別是P89C66X系列集成了I2C總線接口單元電路，因此P1.6、P1.7引腳具有復用功能，既可以作為P1口

24、I/O引腳使用，也可以作為I2C總線時鐘信號SCL和數(shù)據(jù)線SDA，如下所示： P1.6/SCL;漏極開路。P1口I/O引腳輸入/輸出；I2C總線同步時鐘信號當處理器作為主器件時，輸出；當處理器作為從器件時，輸入。P1.7/SDA;漏極開路。P1口I/O引腳輸入/輸出；I2C總線數(shù)據(jù)/地址線，雙向。9/24/20225.8.2 PCA模塊 P89C66X系列內(nèi)的PCA模塊功能與P89C51RX系列兼容，惟一區(qū)別是PCA模塊局部特殊功能存放器地址不同，如表5-5所示。 寄存器名功能描述P89C66X系列地址P89C51RX系列地址CCONPCA控制寄存器*C0HD8HCMODPCA模式寄存器C1H

25、D9HCCAPM0模塊0模式寄存器C2HDAHCCAPM1模塊1模式寄存器C3HDBHCCAPM2模塊2模式寄存器C3HDCHCCAPM3模塊3模式寄存器C5HDDHCCAPM4模塊4模式寄存器C6HDEH9/24/20225.8.3 中斷系統(tǒng) 由于P89C66X系列增加了I2C總線接口單元電路，因此中斷源的數(shù)量增加到8個，即多了I2C總線中斷標志SI，需要9個中斷允許/禁止控制位，因此P89C66X系列與中斷控制有關的特殊功能存放器比P89C51RX系列多，具體如下： 1. 中斷允許控制存放器(IEN0和IEN1)P89C66X系列中斷允許控制存放器(IEN0和IEN1)各含義如圖5-16所

26、示。 (a) 中斷允許控制存放器IEN0 9/24/2022(b) 中斷允許控制寄存器IEN1 圖5-16 中斷允許控制 在P89C66X系列中，中斷控制存放器IEN0相當于增強型MCS-51系列的IE存放器，但I2C總線中斷允許占用了定時器T2的中斷允許位，而將定時器T2中斷允許位ET2放在IEN1存放器中。 9/24/20222. 中斷優(yōu)先級控制存放器IP和IPH (a) P89C66X系列中斷優(yōu)先級IP (b) P89C66X系列中斷優(yōu)先級高位 9/24/2022在同優(yōu)先級中斷源中，硬件查詢順序如下：中斷源 入口地址外中斷0003HI2C中斷002BH定時器T0溢出中斷000BH外中斷0

27、013H定時器T1溢出中斷001BH串行口中斷0023H定時器T2中斷003BHPCA計數(shù)器中斷0033H 可見，在P89C66X系列中，中斷優(yōu)先級控制存放器IP、IPH與增強型MCS-51系列IP、IPH根本相同，但I2C總線中斷優(yōu)先級占用了原定時器T2的中斷優(yōu)先級，而將定時器T2中斷優(yōu)先級放在IP、IPH的b7位 9/24/20225.9 SST公司SST89E(V)RD及SST89C5XRD2系列芯片 1. SST89E(V)系列芯片特點 SST(Silicon Storage Technology)公司SST89E(V)系列芯片包括了SST89E554RC、SST89V554RC、SS

28、T89E564RD、SST89V564RD、SST89E554A以及SST89E(V)5XRD2系列芯片，與Philips、Atmel公司的89C51RX系列兼容性好內(nèi)置的5模塊可編程計數(shù)器陣列PCA與P89C51RX系列完全兼容，但功能更強功能及技術指標與Philips公司的P89V51RD2、P89LV51RD2相似，價格更低 9/24/2022主要差異如下：(1)大局部型號集成了SPI總線接口。(2)硬件看門狗溢出時間可調(diào)而P89C51RX系列內(nèi)置的硬件看門狗屬于“一次使能復位輸出，溢出時間不調(diào)。(3)提供軟件復位功能，并內(nèi)置了掉電檢測電路(而P89C51RX系列只有上電檢測電路)。(4

29、) 程序存儲器結(jié)構略有不同，將程序存儲器分為兩大塊，即Block0和Block1。支持ISP和單字節(jié)寫入的IAP編程，理論上可作數(shù)據(jù)存儲器使用。但由于程序存儲器只支持扇區(qū)(容量為128字節(jié))擦除，沒有單字節(jié)擦除功能，因此當需要重寫扇區(qū)內(nèi)任一已編程字節(jié)時，先將該扇區(qū)內(nèi)所有字節(jié)讀到內(nèi)部擴展RAM中修改，執(zhí)行扇區(qū)擦除操作后，再整體寫入。換句話說，需采用“讀改擦除寫入方式完成。 9/24/2022 (5)預置了ISP編程引導指令碼，通過PC串行口即可實現(xiàn)代碼寫入，無須專用編程器。芯片出廠前已將ISP編程引導指令碼寫入Block1塊的前4K(舊型號為前2KB)空間內(nèi)。因此，最好不要擦除Bolck1的前4

30、KB代碼，以免失去ISP編程功能意外刪除ISP編程引導碼后，只能通過并行編程器重新寫入。(6)SST89E系列所有型號芯片均集成了768字節(jié)的ERAM，讀寫方式與P89C51RX、P89C6XX2相同。9/24/20222. SST89E(V)系列不同型號芯片之間的差異 SST89E554A、SST89E(V)5XRD2系列(包括了SST89E(V)52RD2、SST89E(V)54RD2、SST89E(V)58RD2、SST89E(V)516RD2等芯片)與SST89E(V)564RD、SST89E(V)554RC完全兼容，可直接替換相同存儲器容量的SST89E(V)系列芯片，彼此之間區(qū)別在

31、于：PLCC及44-lead TQFP封裝的SST89C5XRD2系列芯片提供了一個4位的P4口(P4.3P4.0)及兩個外部輸入端( 、 )，因此SST89C5XRD2系列芯片中斷源總數(shù)為10個。 DIP、PLCC封裝引腳排列如圖5-18所示。 9/24/2022圖5-18 SST89E(V)系列芯片引腳排列 9/24/20222. SST89E(V)系列新增特殊功能存放器(位) 方便查閱、使用，表5-5列出SST89E(V)系列新增的特殊功能存放器及存放器位。表5-5 SST89E(V)系列新增特殊功能存放器及存放器位9/24/2022SFR寄存器名符號位地址/位定義名字節(jié)地址復位后初值b

32、7b6b5B4b3b2b1b0Flash ROM配置寄存器SFCF-IAPEN-SWRBSELB1Hx0 xxxxxxBFlash ROM命令寄存器SFCMFIEb6-b0(Flash ROM命令)B2H00HFlash ROM地址寄存器SFALFlash ROM存儲器地址低8位(A7A0)B3H00HFlash ROM地址寄存器SFAHFlash ROM地址存儲器高8位(A15A8)B4H00HFlash ROM數(shù)據(jù)寄存器SFDTB5H00HFlash狀態(tài)寄存器SFSTSB1SB2SB3-EDCFLASH_BUSY-B6HXxxxx0 xxBSPI控制寄存器SPCRSPIE SPEDORDM

33、STRCPOLCPHASPR1SPR0D5H00000100BSPI狀態(tài)寄存器SPSRSPIF WCOLAAH00 xxxxxxBSPI數(shù)據(jù)寄存器SPDR86H00H看門狗控制寄存器WDTC*-WDOUTWDREWDTSWDTSWDTC0Hxxx00 x00b看門狗數(shù)據(jù)寄存器WDTD85H00H電源控制寄存器PCONSMOD1SMOD0BOFPOFGF1GF0PDIDL87H00010000中斷控制寄存器AIEA*-EBO-E8Hxxxx0 xxxB中斷優(yōu)先級1低8位IP1*1-1PBOPX3PX21F8H1xx10001B中斷優(yōu)先級1高8位IP1H1-1PBOHPX3HPX2H1F7H1xx

34、10001B外中斷2、3控制寄存器XICON-EX3IE3IT3-EX2IE2IT2AEH00HP4口寄存器P41111P4.3P4.2P4.1P4.0A5HFFH9/24/2022說明：(1) 帶“*存放器具有位尋址功能。(2) 帶灰色背景存放器是SST89E554A、SST89E5XRD2系列新增的特殊功能存放器。(3) PCON存放器中除新增的BOF位外，其他位含義與P89C51RX系列相同。(4) P89C51RX系列特殊存放器參見表5-3相比，SST系列沒有時鐘控制存放器CKCON(即SST時鐘選擇在Flash ROM存儲器中)、看門狗復位存放器WDTRST(因為SST89E系列看門

35、狗計數(shù)器與P89C51RX系列不兼容，有自己專用的控制存放器)。(5) SST89E系列輔助功能存放器AUXR1的b5位沒有定義。 9/24/20225.9.1 SST89E(V)系列程序存儲器結(jié)構及映像 SST89E(V)564RD、SST89E(V)554RC、SST89E554A、SST89E(V)5XRD2芯片F(xiàn)lash ROM程序存儲器由Block0 (64KB/32KB/16KB/8KB)和Block1(8KB)組成，支持ISP及單字節(jié)寫入的IAP編程方式，可作數(shù)據(jù)存儲器使用。每個存儲器塊被分成假設干扇區(qū)，每扇區(qū)容量為128字節(jié)。 9/24/2022 對SST89E(V)564RD

36、、SST89E(V)516RD2芯片來說，程序存儲器實際容量為72KB，其中Block0容量為64KB，物理地址空間為0000FFFFH；Block1容量為8KB，物理地址為1000011FFFH。但因PC指針只有16位，最大尋址范圍為64KB，這就涉及存儲器Block0、Block1重定位問題。 對SST89E(V)554RC、SST89E(V)554A、SST89E(V) 58RD2芯片來說，程序存儲器實際容量為48KB，其中Block0容量為32KB，物理地址為00007FFFH；Block1容量為8KB，物理地址為E000FFFFH。 在SST89E(V)系列單片機芯片中，與程序存儲器

37、有關的特殊功能存放器如表5-6所示。表5-6 與Flash ROM存儲器有關特殊功能存放器9/24/2022SFR寄存器名符號位地址/位定義名字節(jié)地址復位后初值b7b6B5B4B3B2b1b0Flash ROM配置寄存器SFCF-IAPEN-SWRBSELB1HX0 xxxxxxBFlash ROM命令寄存器SFCMFIEb6-b0(Flash ROM命令)B2H00HFlash ROM地址寄存器SFAL低8位地址A7A0B3H00HFlash ROM地址寄存器SFAH高8位地址A15A8B4H00HFlash ROM數(shù)據(jù)寄存器SFDTB5H00HFlash ROM狀態(tài)寄存器SFSTSB1SB

38、2SB3-EDCFLASH_BUSY-B6HXxxxx0 xxB9/24/2022其中：Flash ROM配置存放器SFCF各位含義如下：IAPEN(Enable IAP operation)是IAP操作開關。當IAPEN為1時，允許IAP編程操作；反之禁止IAP操作。BSELProgram memory block switching是存儲器塊切換開關；SWRSoftware Reset，即軟件復位。當通過軟件如ORL SFCF, #02H方式將SWR位置1時，將產(chǎn)生軟件復位操作PC指針置為0000H、重新初始化除SFCF1 (SWR)、 WDTC2(WDTS)兩位外所有特殊功能存放器位但不

39、改變內(nèi)部RAM。復位后，F(xiàn)lash ROM配置存放器SFCF的b1、b0為表達方便常用存放器名位編號表示，如SFCF的b1、b0位用SFCF1,0初值由硬件配置位SC1、SC0這兩位內(nèi)容只能通過編程方式設置決定，如表5-7、5-8所示： 9/24/2022表5-7 SST89E(V)544、SST89E554A、SST89E(V)52RD2、SST89E(V)54RD2、SST89E(V)58RD2復位后Flash ROM配置存放器SFCF1,0內(nèi)容存儲器塊定位配置位復位后SFCF1,0位內(nèi)容外部復位、上電復位看門狗計數(shù)器溢出復位、掉電復位軟件復位SC1SC01(未編程)1(未編程)00(缺省

40、值)X0101(未編程)0(已編程)01X1110(已編程)1(未編程)1010100(已編程)0(已編程)1111119/24/2022 表5-8 SST89E(V)564、 SST89E(V)516RD2復位后Flash ROM配置存放器SFCF1,0內(nèi)容 存儲器塊地址定位配置復位后SFCF1,0位內(nèi)容外部復位、上電復位看門狗計數(shù)器溢出復位、掉電復位軟件復位SC01(未編程)00(缺省值)X0100(已編程)01X1119/24/2022由此可見，復位后SFCF0即BESL位內(nèi)容由SC0硬件配置位確定；SFCF1即SWR位內(nèi)容由SC1硬件配置位確定。當然也可以在運行中，重新設置SFCF0即

41、BESL、SFCF1即SWR位內(nèi)容。SFCF1,0 位狀態(tài)編碼決定了存儲器塊Block0、Block1在程序存儲器地址空間分配，如圖5-19、5-20、5-21、5-22所示： 9/24/2022圖5-19 SST89E(V)564RD、SST89V516RD2存儲器結(jié)構 9/24/2022圖5-20 SST89E(V)554RC、SST89E(V)58RD2存儲器結(jié)構 9/24/2022圖5-21 SST89E(V)54RD2存儲器結(jié)構 9/24/2022圖5-22 SST89E(V)52RD2存儲器結(jié)構 9/24/2022 對32KB+8KB芯片來說，在 =1情況下，當Flash ROM配

42、置寄存器SFCF1,0=00以及SFCF1,0=10或11時，與64KB+8KB芯片相同。而當SFCF1,0=01時，Block 0被定位在0000H7FFFH（即低32KB程序存儲器空間內(nèi)），而Block1位于程序存儲器空間最后8KB，即E000HFFFFH。 SST89E(V)52RD2、SST89E(V)54RD2芯片存儲器結(jié)構與SST89E(V)58RD2相似，只是Bolck0存儲塊容量小，分別為8KB、16KB。 盡管允許在運行中，通過軟件方式修改SFCF1,0位信息。但SFCF1,0被修改后，Block0、Block1將立即重新定位，為避免混亂，盡量不要在PC指針小于2000H情況

43、下修改SFCF1,0位信息。 9/24/20225.9.2 Flash ROM狀態(tài)存放器與芯片加密設置位關系 Flash ROM狀態(tài)存放器SFST是只讀存放器，相當于Philips公司P89C51RX系列芯片的配置存放器，只能通過編程方式(并行編程或IAP)方式修改。其中SB1SB3是存儲器塊Block0、Block1加密位映像信息，例如當加密位SB1被編程后，SFST7位為1，這樣即可通過狀態(tài)存放器SFST了解存儲器塊加密的狀況。EDCDouble Clock Status是雙時鐘選擇映象位，通過編程方式選擇雙時鐘模式時，EDC為1，作用類似于P89C51RX系列的FX2位。FLASH BU

44、SY是Flash ROM IAP編程操作狀態(tài)指示位。當該位為1時，表示編程操作尚未完成，處于忙狀態(tài)。Flash ROM狀態(tài)存放器(SFST)的SB1SB3位編碼確定了Flash ROM中代碼的平安狀態(tài)，如表5-10所示。9/24/2022安全級別保密位SB1SB3狀態(tài)(U-表示未編程；P-表示已編程)存儲器塊鎖定狀態(tài)說明SB1SB2SB3SFST7,5Block1Block01UUU000未鎖未鎖未加密，允許所有操作。2PUU100軟件鎖軟件鎖禁止外部程序通過MOVC指令讀3UPU010軟件鎖軟件鎖禁止外部程序通過MOVC指令讀及校驗操作；在Block 0執(zhí)行代碼時，可通過IAP方式對Bloc

45、k1編程，反之亦然。PPU110硬件鎖軟件瑣禁止外部程序通過MOVC指令讀及校驗操作；在Block 1執(zhí)行代碼時，可通過IAP方式對Block0編程。Block1的IAP編程被禁止（因為Block1處于硬件鎖定狀態(tài)）UUP001UPP011硬件鎖硬件鎖禁止外部程序通過MOVC指令讀及校驗操作。禁止IAP編程(因為Block1、Block0均處于硬件鎖定狀態(tài))。PUP1014PPP111硬件鎖硬件鎖安全級別最高，除了具備安全級別3的硬件鎖定特征外，復位期間不理會EA引腳電平狀態(tài)，只執(zhí)行Flash ROM中代碼。9/24/2022由此可見：(1)SB1SB3中任一位被編程，就禁止外部程序存儲器中的

46、“MOVC指令讀Flash ROM中的代碼。(2)處于硬件鎖定狀態(tài)下的存儲器塊Bolck1或Block0的IAP編程方式被禁止。(3)為保證程序代碼不被非法讀出，可將SB1SB3位編程為UPU狀態(tài)(即Block1和Block0均處于軟件鎖定狀態(tài)的平安級3)，兩塊的IAP編程均處于允許狀態(tài)，根據(jù)需要可對其中任一塊進行IAP編程，靈活性大。當SB1SB3位編程為PPU或UUP狀態(tài)時，Block1處于硬件鎖定狀態(tài)，而Block0處于軟件鎖定狀態(tài)，允許通過IAP方式對Bolck0編程。這適合于關鍵程序代碼位于Block1中，可根據(jù)需要對Block0進行IAP編程。 9/24/20225.9.3 Fla

47、sh ROM IAP編程 1. IAP編程操作初始化在SST89E564RD、SST89E554RC及SST89E554A芯片中，允許通過IAP方式對芯片、塊、扇區(qū)、字節(jié)、硬件配置位進行擦除及編程操作，其過程如下：(1)允許IAP操作，即通過“ORL SFCF, #40H，將Flash ROM配置存放器SFCF的IAP位置1。 允許IAP進入編程的條件是：對于PLCC及PQFP封裝芯片來說，DISIAPL引腳處于懸空對SST89E(V)564RD、SST89E(V)554RC、對應存儲器塊不處于硬件鎖定狀態(tài)。(2) 初始化Flash ROM IAP編程地址存放器SFAH和SFAL，即將Flas

48、h ROM單元高、低地址(即目標地址)送地址存放器SFAH、SFAL。編程數(shù)據(jù)送Flash ROM數(shù)據(jù)存放器SFDT。 9/24/2022(3) 控制命令及操作完成檢測方式送Flash ROM命令寄存器SFCM。等待 中斷或通過檢測Flash ROM狀態(tài)寄存器SFST的Flash Busy位狀態(tài)，確定當前IAP操作是否完成。啟動IAP操作后，F(xiàn)lash Busy位即刻變1，表示IAP編程操作尚未完成。當IAP操作結(jié)束后，F(xiàn)lash Busy位清0，表示IAP操作結(jié)束。(4) 通過校驗操作，檢查被擦除單元是否為0FFH（即空白）；通過校驗操作與寫入數(shù)據(jù)比較，檢查字節(jié)編程是否成功。(5) 關閉IA

49、P操作。為防止代碼意外丟失，IAP操作結(jié)束后，執(zhí)行“ANL SFCF, #10111111B”指令，將IAPEN位清0，禁止IAP操作。9/24/2022IAP編程命令及含義如表5-11所示。 2. IAP編程命令9/24/2022IAP編程命令SFCM 6:0SFDT 7:0SFAH 7:0SFAL 7:0說明Chip-Erase01H 55HX(忽略)X(忽略)(整片擦除)Block-Erase0DH55HAHX(忽略)塊擦除，Sector-Erase(執(zhí)行時間30ms)0BHXAHAL扇區(qū)擦除（1扇區(qū)容量為128字節(jié)，將忽略AL6,0）Byte-Program(執(zhí)行時間50us)0EH寫

50、入數(shù)據(jù)AHAL字節(jié)編程Byte-Verity(Read)0CH單元內(nèi)容AHAL字節(jié)校驗（讀操作）Prog-SB10FHAAHX(忽略)X(忽略)對加密位SB1編程Prog-SB203HAAHX(忽略)X(忽略)對加密位SB2編程Prog-SB305HAAHX(忽略)X(忽略)對加密位SB3編程Prog-SC109HAAHAAHX(忽略)對硬件配置位SC1編程Prog-SC009HAAH5AHX(忽略)對硬件配置位SC0編程Enable-Clock-Double08HAAH55HX(忽略)對時鐘配置位編程9/24/2022說明：(1) 由于執(zhí)行IAP操作的指令碼與操作目標地址不能位于同一存儲器塊

51、內(nèi)，因此只能在Bolck1中對Block0進行IAP編程操作，反之亦然。只有IAP操作指令碼位于外部程序存儲器時才能執(zhí)行“整片擦除操作。(2) 對包括加密位(即SB1SB3)、復位后存儲器塊映像地址控制位(即SC0、SC1)、X2時鐘模式選擇位Enable-Clock-Double等硬件配置位即表中帶背景命令編程時，IAP編程操作指令碼必須位于Block1或外部ROM中，否那么無效。為此建議最好通過并行編程器完成硬件配置位(bit)的編程。這些硬件配置位一旦被編程后只能通過整體擦除方式恢復為未編程狀態(tài)。9/24/2022(3)當命令存放器SFCM的EIF位被初始化為0時，可通過讀Flash R

52、OM狀態(tài)存放器SFST的Flash Busy位確定IAP操作是否結(jié)束。反之，當命令存放器SFCM的EIF位為1時，將借用下降沿觸發(fā)的中斷作為IAP操作結(jié)束標志，在這種情況下，進行IAP操作前，中斷控制存放器IE中的EA、EX1位必須為1，且需初始化為下降沿觸發(fā)方式。在IAP操作期間P3.3引腳只能作為一般I/O引腳使用，而不能再作為外部中斷使用。(4)可通過字節(jié)校驗命令(Byte-Verity)讀出指定單元內(nèi)容，不過當Block1與Block0地址空間不重疊，且均位于64KB尋址空間內(nèi)時，通過“MOVC A,A+DPTR指令讀出指定單元內(nèi)容更方便但會給芯片升級帶來隱患。(5) 由于沒有單字節(jié)擦

53、除操作，因此當需要重寫扇區(qū)內(nèi)任一已編程(內(nèi)容不是FFH)單元時，可先將該扇區(qū)內(nèi)所有單元讀到擴展RAM中保存后，再執(zhí)行扇區(qū)擦除操作，然后整體寫入。即只能采用“讀改擦除寫入方式完成。 9/24/20223. IAP編程應用舉例 (1) 塊擦除操作ORL SFCF, #40H;IAP位置1，允許IAP操作MOV SFAH, #XXH;塊地址高位送SFAH寄存器。SFAH寄存器內(nèi)容可以是目標;塊內(nèi)任一單元的高8位地址。MOV SFDT, #55H;塊擦除特征字送數(shù)據(jù)寄存器SFDTMOV SFCM, #0DH;塊擦除命令碼送SFCM。當采用查詢方式檢測塊擦除操作是;否結(jié)束時，SFCM.7為0。WAIT:

54、MOV A, SFSTJB ACC.2, WAIT;如果Flash Busy為1，就等待當通過 中斷檢測IAP操作是否結(jié)束時，上述程序段可改為：ORL TCON, #04H; 定義為下降沿觸發(fā)ORL IE, #84H;EA、EX1位置1ORL SFCF, #40H;IAPEN位置1，允許IAP操作MOV SFAH, #XXH;塊地址高位送SFAH寄存器,SFAH寄存器內(nèi)容可以是;目標塊內(nèi)任一單元的高8位地址MOV SFDT, #55H;塊擦除特征字送數(shù)據(jù)寄存器SFDTMOV SFCM, #8DH;塊擦除操作碼送SFCM,采用 中斷檢測操作是否結(jié)束9/24/2022(2) 扇區(qū)擦除操作ORL S

55、FCF, #40H;IAP位置1，允許IAP操作MOV SFAH, #XXH;扇區(qū)地址高8位送SFAH寄存器MOV SFAL, #XXH;扇區(qū)地址低位送SFAL寄存器;SFDT寄存器沒有定義MOV SFCM, #0BH;扇區(qū)擦除操作碼送SFCM寄存器。;當采用查詢方式檢測擦;除操作是否結(jié)束時，SFCM.7為0或;MOV SFCM, #8BH ; 當采用 中斷檢測操作是否完成時，SFCM.7為19/24/2022(3)字節(jié)編程操作ORL SFCF, #40H;IAPEN位置1，允許IAP操作MOV SFAH, #XXH;單元地址高8位送SFAH寄存器MOV SFAL, #XXH;單元地址低位送S

56、FAL寄存器MOV SFDT, #XXH;寫入信息送數(shù)據(jù)寄存器SFDTMOV SFCM, #0EH;字節(jié)編程操作命令碼0EH送SFCM6-0,;當采用查詢方式檢測塊擦除操作是否結(jié)束時，;SFCM.7為0或MOV SFCM, #8EH;當采用 中斷檢測操作是否完成時，;SFCM.7為19/24/2022(1) 字節(jié)校驗操作(讀操作) ORL SFCF, #40H;IAPEN位置1，允許IAP操作MOV SFAH, #XXH;待讀出單元地址高8位送SFAH寄存器MOV SFAL, #XXH;待讀出單元地址地址低位送SFAL寄存器MOV SFCM, #0CH;字節(jié)校驗操作碼0CH送SFCM。在校驗操

57、作中，無須查詢;Flash Busy位狀態(tài)或等待 中斷有效;指定單元信息出現(xiàn)在數(shù)據(jù)寄存器SFDT中當然，當IAP編程操作的目的地址PC可以訪問時，也可以用“MOVC A, A+DPTR”指令直接讀出。但考慮到程序升級的方便，最好使用如下程序段從指定單元中讀取數(shù)據(jù)。;從Flash ROM單字節(jié)讀程序段;入口參數(shù)：DPTR指向讀出單元地址;出口參數(shù)：A存放讀出的數(shù)據(jù)SF_READ: ORL SFCF, #40H;將IAPEN位置1，允許IAP操作 MOV SFAH, DPH;待讀出單元地址高8位送SFAH寄存器 MOV SFAL, DPL;待讀出單元地址低8位送SFAL寄存器 MOV SFCM,

58、#0CH;字節(jié)校驗操作碼0CH送SFCM。在校驗操作中，無須查詢 MOV A, SFDT ;單元信息送Acc ;關閉IAP編程，防止數(shù)據(jù)意外丟失 ANL SFCF, #10111111B;IAPEN位清0，禁止IAP操作，防止數(shù)據(jù)以外丟失9/24/20224. 軟件復位 當Flash ROM配置存放器SFCF的SWR(b1)位置1時，將觸發(fā)軟件復位操作：初始化特殊功能存放器，程序計數(shù)器PC置為0000H(但內(nèi)部RAM保持不變)。9/24/20225.9.4 SPI串行總線 SST89E(V)系列內(nèi)置了SPI（Serial Peripheral Interface，即串行外設接口）部件。SPI是

59、一種高速、全雙工、同步串行通信方式，數(shù)據(jù)傳輸率比I2C串行總線高，通訊協(xié)議簡單，是單片機應用系統(tǒng)常用的一種串行通訊方式之一。SPI總線有主、從兩種工作模式，使用MOSI(即Master Out/Salve In的簡稱)引腳、MISO(即Master In/Salve Out的簡稱)引腳、輸入/輸出同步時鐘信號SPICLK、 片選信號來完成兩個SPI接口設備之間的數(shù)據(jù)傳輸。 9/24/20221. SPI總線控制 SST89E564RD/V564RD SPI總線最大數(shù)據(jù)傳輸率為10Mb/s，與SPI總線通信有關的特殊功能存放器包括了SPI總線控制存放器SPCR(即SPI Control Regi

60、ster的簡稱)、SPI總線狀態(tài)存放器SPSR即SPI Status Register的簡稱、SPI數(shù)據(jù)存放器SPDR(即SPI Data Register的簡稱)。 (1) SPI控制存放器SPCRSPI總線工作方式由SPI總線控制存放器SPCR控制，各位含義如圖5-23所示。9/24/2022圖5-23 SPI總線控制寄存器SPCR各位含義 9/24/2022SPIESPI中斷允許。當SPIE=1時，允許SPI中斷；反之禁止SPI中斷。在SST89E(V)系列芯片中，UART串行發(fā)送結(jié)束中斷TI/串行接收有效中斷RI以及SPI傳送結(jié)束中斷SPIF相或后作為一個中斷源，共用同一中斷入口地址，