基于单片机的LCD液晶显示系统设计(2)

施。

⑹OTP与掩膜

OTP是一次性写入的单片机。过去认为一个单片机产品的成熟是以投产掩膜型单片机为标志的。由于掩膜需要一定的生产周期，而OTP型单片机价格不断下降，使得近年来直接使用OTP完成最终产品制造更为流行。它较之掩膜具有生产周期短、风险小的特点。近年来，OTP型单片机需量大幅度上扬，为适应这种需求许多单片机都采用了在片编程技术（In system Programming）。未编程的OTP芯片可采用裸片Bonding技术或表面贴装技术，先焊在印刷板上，然后通过单片机上的编程线、串行数据、时钟线等对单片机编程，解决了批量写OTP芯片时容易出现的芯片与写入器接触不好的问题，使OTP的裸片得以广泛应用，降低了产品的成本。编程线与I/O线共用，不增加单片机的额外引脚。而一些生产厂商推出的单片机不再有掩膜型，全部为有ISP功能的OTP。 ⑺MTP向OTP挑战

MTP是可多次编程的意思。一些单片机厂商以MTP的性能、OTP的价位推出他们的单片机，如ATMEL AVR单片机，片内采用FLASH，可多次编程。华帮公司生产的8051兼容的单片机也采用了MTP性能，OTP的价位。这些单片机都使用了ISP技术，等安装到印刷板线路板上以后再下载程序。

2.2 C8051F020单片机实验系统[2]

C8051F020器件是完全集成的混合信号系统级MCU（微程序控制器）芯片，具有64个数字I/O引脚。下面列出了一些主要特性：

·高速、流水线结构的8051兼容的CIP-51内核(可达25MIPS（Million Instructions Per Second, 每秒百万条指令)）

·全速、非侵入式的在系统调试接口(片内)

·真正12位、100ksps的8通道ADC,带PGA和模拟多路开关 ·两个12位DAC,可编程更新时序 ·64K字节可在系统编程的FLASH存储器 ·4352(4096+256)字节的片内RAM

·可寻址64K字节地址空间的外部数据存储器接口 ·硬件实现的SPI、SMBus/I2C和两个UART串行接口 ·5个通用的16位定时器

·具有5个捕捉/比较模块的可编程计数器/定时器阵列 ·片内看门狗定时器、VDD监视器和温度传感器

具有片内VDD监视器、看门狗定时器和时钟振荡器的C8051F020是真正能独立工作

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的片上系统。所有模拟和数字外设均可由用户固件配置为使能或禁止。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。

片内FTAG调试电路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.该调试系统支持观察和修改存储器和寄存器，支持断点、观察点、单步及运行和停机命令。在使用JTAG调试时，所有的模拟和数字外设都可全功能运行。

每个MCU都可在工业温度范围(-45oC～+85oC)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。C8051020为100脚TQFP封装(见图2.1)。

图2.1 C8051F020原理框架

2.3 CIP-51

TM

CPU

·与8051完全兼容

C8051F020系列器件使用Cygnal的专利CIP-51微控制器内核。CIP-51与MCS-51TM

指令集完全兼容,可以使用标准803x/805x的汇编器和编译器进行软件开发。CIP-51内核具有标准8052的所有外设部件，包括5个16位的计数器/定时器、两个全双工UART、256字节内部RAM、128字节特殊功能寄存器(SFR)地址空间及8/4个字节宽的I/O端口。 ·速度提高

CIP-51采用流水线结构，与标准的8051结构相比指令执行速度有很大的提高。在

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一个标准的8051中，除MUL和DIV以外所有指令都需要12或24个系统时钟周期，最大系统时钟频率为12～24MHz。而对于CIP-51内核，70％的指令的执行时间为1或2个系统时钟周期，只有4条指令的执行时间大于4个系统时钟周期。 ·增加的功能

C8051F202系列MCU在CIP-51内核和外设有几项关键性的改进，提高了整体性能，更易于在最终应用中使用。

扩展的中断系统向CIP-51提供22个中断源(标准8051只有7个中断源)，允许大量的模拟和数字外设中断微控制器，一个中断驱动的系统需要较小的MCU干预，因而有更高的执行效率。在设计一个多任务实时系统时，这些增加的中断源是非常有用的。

MCU可有多达7个复位源：一个片内CDD监视器、一个看门狗定时器、一个时钟丢失检测器、一个由比较器0提供的电压检测器、一个软件强制复位、CNVSTR引脚及/RST引脚。MCU内部有一个独立运行的时钟发生器,在复位后被默认为系统时钟。如果需要,时钟源可以在运行时切换到外部振荡器，外部振荡器可以使用晶体、陶瓷谐振器、电容、RC或外部时钟源产生系统时钟。 ·片内存储器3

CIP-51有标准的8051程序和数据地址配置。它包括256字节的数据RAM,其中高128字节为双映射。用间接寻址访问通用RAM的高128字节，用直接寻址访问128字节的SFR地址空间。数据RAM的低128字节可用直接或间接寻址方式访问。前32个字节为4个通用寄存器区，接下来的16个字节既可以按字节寻址也可以按位寻址。

MCU的程序存储器包含64K字节的FLASH。该存储器以512字节为一个扇区，可以在系统编程，且不需要特别的编程电压。从0xFE00到0xFFFF的512字节被保留，由工厂使用。还有一个位于地址0x10000～0x1007F的128字节的扇区，该扇子区可作为一个小的软件常数表使用。图2.2给出了MCU系统的存储器结构。

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图2.2 片内存储器组织

·JTAG调试和边界扫描

C8051F020系列具有片内JTAG边界扫描和调试电路，通过4脚JTAG接口并使用安装在最终应用系统中的产品器件就可以进行非侵入式、全速的在系统调试。该JTAG接口完全符合IEEE1149.1规范，为生产和测试提供完全的边界扫描功能。

Cygnal的调试系统支持观察和修改存储器和寄存器，支持断点、观察点、堆栈指示器和单步执行。不需要额外的目标RAM、程序存储器、定时器或通信通道。在调试时所有的模拟和数字外设都正常运行，以保持同步。图2.3给出了调试环境示意图。

图2.3 调试环境示意图

·可编程数字I/O和交叉开关

该系列MCU具有标准8051的端口（0、1、2和3）。在C8051F020中有4个附加的端口（4、5、6和7），因此共有64个通用端口I/O。这些端口I/O的工作情况与标准8051相似，但有一些改进。

可能最独特的改进是引入了数字交叉开关。这是一个大的数字开关网络，允许将内部数字系统资源映射到P0、P1、P2和P3的端口I/O引脚（见图2.4）。具有标准复用数字I/O的微控制器不同，这种结构可支持所有的功能组合。

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图2.4 数字交叉开关原理框图

·可编程计数器阵列

除了5个16位的通用计数器/定时器之外，C8051F020 MCU系列还有一个片内可编程计数器/定时器阵列（PCA）。PCA包括一个专用的16位计数器/定时器时间基准和5个可编程的捕捉/比较模块。时间基准的时钟可以是下面的6个时钟源之一：系统时钟/12、系统时钟/4、定时器0溢出、外部时钟输入（ECI）、系统时钟和外部振荡器源频率/8。

C8051F020还有更多的优势，需要详细了解的请参考文献[9]。

本节主要讲了单片机的特点和C8051F020单片机实验系统的特性。C8051F020与8051完全兼容，指令采用流水线结构提高了系统速度，有可编程数字I/O和交叉开关，增加了一些功能器件，提高了C8051F020整体性能。

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