第5章 80C51内核衍生型单片机芯片及应用P PA A N N第5章 MCS-51内核衍生型单片机芯片及应用增强型MCS-51作内核的衍生型嵌入式单片机芯片品种很多：8XC51RX（如P89C51RX、P89V51RD2、SST89E（V）XXRD2、 AT89C51RD2及AT89C51ED2）、LPC系列（如P87LPC76X系列、 P89LPC900系列、AT89LPC21X系列、W79E8XX系列、 STC12C54XX系列） ，以及Infeon的XC866与XC886芯片 * *单片机原理与应用单片机原理与应用5.1 P89C51RX系列单片机概述 P89C51RX系列MCU以增强型80C51作内核，硬件资源 、指令系统、引脚排列与相同封装形式的增强型MCS-51 芯片保持100%兼容。与增强型MCS-51相比，P89C51RX 系列的最大特点是扩展了片内存储器种类与容量，在 P89C51RX系列芯片中程序存储器容量最大可达64KB，片 内RAM存储器容量为5122048字节，并集成了可编程计 数器阵列PCA（完全兼容Intel 8XC51FX系列内嵌的可编程 计数器阵列）、硬件看门狗计数器WDT。可见， P89C51RX系列硬件资源丰富，一片P89C51RX芯片即可 构成一个功能相对完善的单片机应用系统。* *单片机原理与应用单片机原理与应用第5章 80C51内核衍生型单片机芯片及应用P PA A N N1Philips公司第一代P89C51RXXH系列芯片 采用增强型80C51内核，硬件资源、封装形式及引脚排列、指令系统与增强型MCS-51 芯片保持100%兼容，即P89C51RX系列完全可以替换具有相同封装形式的8XC5X、 8XC5XX2系列芯片。 扩充了片内RAM存储器容量，在P89C51RX内部，除了256字节的内部RAM外，还集成 了256768字节的内部扩展RAM（简称ERAM）。为此，在辅助功能寄存器AUXR中增加 了内部扩展RAM/外部RAM选择位EXTRAM。当EXTRAM位为0时，MOVX指令的读写对象为 内部扩展RAM；反之，当EXTRAM位为1时，MOVX指令的读写对象为外部RAM。 集成了与Intel P8XC51FX系列芯片完全兼容的可编程计数器阵列PCA模块。 可使用与 MCS-51相同的“12时钟/机器周期”模式（在标准时钟模式下，晶振频率为0 33MHz），也可以采用“6时钟/机器周期”模式（晶振频率为020MHz，指令执行速度快 了一倍）。 内置了硬件看门狗计数器WDT。 具有7个中断源（4个中断优先级）。DateDate单片机原理与应用单片机原理与应用第5章 80C51内核衍生型单片机芯片及应用P PA A N N2Philips公司第二代P89C51RX系 列芯片 第一代P89C51RX芯片时钟模式配置位FX2的记录载体为OTP ROM ，默认时为6时钟模式，可编程为12时钟模式，但编程后不能再恢复 为6时钟模式；而第二代P89C51RX系列芯片时钟模式配置位FX2的记 录载体为Flash ROM，默认时为12时钟模式，可编程为6时钟模式，但 可通过并行编程方式擦除，恢复为12时钟模式。 增加了时钟模式控制寄存器CKCON。即当FX2位处于擦除状态（未 编程，FX2位为1）时，可通过软件修改时钟控制寄存器CKCON的X2 位来选择系统时钟模式（但值得注意的是，位于Flash ROM保密字节 内的系统时钟配置位FX2比CKCON寄存器内的X2位优先，即当FX2位 被编程后，X2位无效）。 当CPU运行在“6时钟/机器周期”状态时，可通过CKCON寄存器选择 外设时钟模式 DateDate单片机原理与应用单片机原理与应用第5章 80C51内核衍生型单片机芯片及应用P PA A N N3Atmel公司T89C51RX系统芯片 部分型号芯片，如AT89C51ED2、T89C51RX全系列等，集成了2KB、可擦 写10万次的E2PROM存储器，方便了系统参数的保存与修改。 AT89C51RX系列芯片部分型号，如AT89C51RC2、AT89C51RB2、 AT89C51RD2集成了SPI串行总线接口部件。 在PLCC68封装、VQFP64封装的T89C51RX芯片品种中，增加了P4、P5两 个8位I/O口，即I/O引脚数目为48根（6口8位）。 工作电压范围宽。P89C51RX系列电源电压为5.0V10%，而T89C51RX系 列电源电压为3.05.5V；低电压版本，电源电压为2.73.6V。 集成了溢出时间可调的硬件看门狗电路。 改进了X2时钟模式，即在6时钟/机器周期状态下，可以选择每一外设的时 钟频率。即T89C51RX系列芯片内CKCON寄存器各位含义与Philips第二代 P89C51RX系列芯片相同。 可以选择外部RAM读选通、写选通脉冲宽度。默认状态下，读选通、写选 通脉冲宽度为6时钟周期（与传统的MCS-51兼容），但在T89C51RX中，可以 选择30时钟周期，以便读写存取速度慢的外部RAM存储器。 DateDate单片机原理与应用单片机原理与应用第5章 80C51内核衍生型单片机芯片及应用P PA A N N5.2 P89C51RX引脚功能 P89C51RX系列具有PDIP40、PLCC44（CLCC44） LQFP44三种封装形式，引脚排列与相同封装形式的增强 型MCS-51芯片保持兼容，如图5-2所示。由于P89C51RX 比增强型MCS-51多了5模块可编程计数器阵列PCA，因 此P1口的P1.2P1.7引脚具有复用功能，既可作为一般 I/O引脚使用，也可作为5个PCA模块的计数脉冲输入端、 捕获/比较模式外部输入/输出端。 * *单片机原理与应用单片机原理与应用第5章 80C51内核衍生型单片机芯片及应用P PA A N NDateDate单片机原理与应用单片机原理与应用第5章 80C51内核衍生型单片机芯片及应用P PA A N NDateDate单片机原理与应用单片机原理与应用第5章 80C51内核衍生型单片机芯片及应用P PA A N N图5-2 P89C51RX系列芯片封装形式及引脚排列 DateDate单片机原理与应用单片机原理与应用第5章 80C51内核衍生型单片机芯片及应用P PA A N N5.3 P89C51RX系列片内存储器结构在介绍89C51RX系列CPU内部资源前，先列出89C51RX 系列芯片特殊功能寄存器（或寄存器位），如表5-3所示 。 * *单片机原理与应用单片机原理与应用第5章 80C51内核衍生型单片机芯片及应用P PA A N N5.3.1 片内程序存储器 89C51RX系列采用Flash ROM作为片内程序存储器， 容量从8KB64KB，无须通过EPROM、Flash ROM芯片 扩展外部程序存储器，因此 引脚一般通过2.0K4.7K 电阻接电源Vcc。可以在通用编程器上对89C51RX系列芯片编程，也可 以用ISP、IAP方式进行编程。 * *单片机原理与应用单片机原理与应用5.3.2 片内数据存储器 P89C51RX数据存储器包括片内RAM和外部RAM两大 部分，其中片内RAM存储器由256字节的内部RAM（与增 强型MCS-51芯片相同）和256768字节的内部扩展RAM 组成，如图5-3所示。 图5-3 P89C51RX/87C51RX存储器结构 * *单片机原理与应用单片机原理与应用第5章 80C51内核衍生型单片机芯片及应用P PA A N N256字节内部RAM、外部RAM读写方法与增强型MCS -51相同；内部扩展RAM地址空间与外部RAM地址空间重 叠，也是通过MOVX指令读写。为区别MOVX指令的读写 对象是内部扩展RAM，还是外部RAM，在89C51RX 系列辅助功能寄存器AUXR中增加了EXTRAM选择位。当 EXTRAM为0时，MOVX指令读写对象为内部扩展RAM； 反之，当EXTRAM为1时，MOVX指令读写对象为外部 RAM。由于复位时，AUXR寄存器内容为xxxxxx00B，因 此复位后，MOVX指令读写对象为内部扩展RAM。当需 要读写外部RAM时，须通过如下指令，将EXTRAM位置1 。 DateDate单片机原理与应用单片机原理与应用第5章 80C51内核衍生型单片机芯片及应用P PA A N NOR AUXR, #00000010B;由于AUXR寄存 器不具有位寻址功能，只能通过或 ;指令将指定位置1。 MOV DPTR, #XXXXH;外部RAM地址 送DPTR。 MOVX A, DPTR;读外部RAM单 元内容。 在读写内部扩展RAM期间，P0、P2口及 、 引脚 无效，因此当以R0或R1作间接寻址寄存器读写扩展RAM 时，只能访问扩展RAM前256字节。 DateDate单片机原理与应用单片机原理与应用第5章 80C51内核衍生型单片机芯片及应用P PA A N N5.4 可编程计数器阵列PCA及应用 P89C51RX系列可编程计数器阵列含有5个结构相同 的16位捕捉/比较计数器，每个模块均可以编程为捕捉模 式、软件定时器模式、高速输出模式、脉宽调制(PWM)模 式，此外模块4还可作为看门狗定时器WDT使用，如图5- 4所示。 * *单片机原理与应用单片机原理与应用第5章 80C51内核衍生型单片机芯片及应用P PA A N N图5-4 可编程计数器阵列PCA DateDate单片机原理与应用单片机原理与应用第5章 80C51内核衍生型单片机芯片及应用P PA A N N5.4.1 PCA结构及控制 在P89C51RX中，为简化硬件结构，PCA单元电路内 五个计数模块共用一个16位加法计数器（CH和CL）作为 记时基准，计数脉冲来源由PCA模式寄存器CMOD的 CPS1、CPS0位决定，允许/禁止PCA计数器计数由PCA 控制寄存器CCON的CR位控制，如图5-5所示。 * *单片机原理与应用单片机原理与应用第5章 80C51内核衍生型单片机芯片及应用P PA A N N图5-5 PCA计数器及控制 DateDate单片机原理与应用单片机原理与应用第5章 80C51内核衍生型单片机芯片及应用P PA A N NPCA中断控制逻辑如图5-6所示。当某一模块产生捕 捉（将PCA计数器捕捉到相应模块捕捉/比较寄存器）或 匹配（PCA计数器与相应模块捕捉/比较寄存器相等）时 ，CCON寄存器相应模块匹配/捕捉标志位CCFn置1，能 否产生PCA中断请求由相应模块的ECCFn位控制。 DateDate单片机原理与应用单片机原理与应用第5章 80C51内核衍生型单片机芯片及应用P PA A N N图5-6 PCA中断控制逻辑 DateDate单片机原理与应用单片机原理与应用1. PCA模式寄存器CMOD PCA模式寄存器CMOD各位含义如下： (1) CPS1、CPS0用于选择PCA计数器计数脉冲来源。PCA内 五个模块共用一个16位加法计数器（CH和CL），计数脉冲来源由 CMOD寄存器的CPS1、CPS0位决定： CPS1、 CPS1、CPS0 计数脉冲源 00 0 0 内部时钟信号fosc/6（6时钟模式）或fosc/12（12时 钟模式） 01 0 1内部时钟信号fosc/2（6时钟模式）或fosc/4（12时钟 模式） ( (可见，PCA模块最高计数频率比T0、T1、T2高了3倍 ) 10 1 0 定时器T0的溢出脉冲。1 1 来自ECI/P1.2引脚的外部脉冲。在6时钟模式下，外部 脉冲最高频率为fosc/4；在12时钟模式下，外部脉冲最高频率为 fosc/8。* *单片