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1、ADuC812单片机原理及应用东南大学电工电子实验中心赵良法 Tel: 3792790Email: zlf_ADuC812单片机主要性能特点 ADuC812是全集成的12位数据采集系统。它在单个 芯片内,把高性能8位MCU(兼容8052) 、可重复编 程的非易失性FLASH程序存储器、高性能的自校准 多通道ADC和2个12位DAC等融于一体。 芯片融合了所有的从属功能以完全支持可编程数据 采集核心。这些从属功能包括用户FLASH存储器、 监视定时器(WDT)、电源监视器(PSM)和多种符合工 业标准的并行、串行接口。 MCU内核和模拟转换器二者均有正常、空闲及掉电 工作模式,提供了适合于低功率
2、应用的、灵活的电 源管理方案。ADuC812单片机模拟 I/O 8通道,高精度12位ADC 片内40ppm/电压基准 每秒200K高速抽样 高速ADC至RAM的DMA控制器 2个12位电压输出DAC 片内温度传感器主要功能ADuC812ADuC812单片机单片机存储器8KB片内FLASH/EE程序存储器640B片内FLASH/EE数据存储器256B片内数据RAM16MB外部数据地址空间64KB外部程序地址空间主要功能ADuC812ADuC812单片机单片机与8051兼容内核12MHz额定工作频率(最大16MHz) 3个16位定时/计数器32条可编程的I/O线大电流驱动能力端口39个中断源,2个
3、优先级主要功能ADuC812ADuC812单片机单片机电源用 3V和5V电压工作正常,空闲和掉电模式 片内外围设备UART串行接口I/O与I2C兼容的串行接口和SPI串行接口看门狗定时器电源监视器主要功能ADuC812单片机功能方块图ADuC812单片机引脚排列ADuC812单片机引脚说明ADuC812单片机引脚说明ADuC812单片机引脚说明ADuC812单片机引脚说明ADuC812单片机引脚说明ADuC812单片机系统的扩展l存储器组织和所有8052兼容器件一样,ADuC812程序存储器 和数据存储器有独立的寻址空间。附加的640B FLASH数据存储器供用户使用,可通 过一组映射在特殊功
4、能寄存器SFR范围的控制寄存 器间接访问。 SFR映射到内部数据存储空间的高128B,仅通过直 接寻址来访问(地址为X0H或X8H的SFR可位寻址 ),并提供CPU和所有片上外设间的接口。256B的内部数据存储器为用户提供了灵活、高效的 数据存储空间,具有直接寻址、间接寻址及位寻址 等多种寻址方式。ADuC812单片机系统的扩展l存储器映像程 序 存 储 器 空 间ADuC812ADuC812单片机系统的扩展单片机系统的扩展l存储器映像数据 存储 器空 间ADuC812ADuC812单片机系统的扩展单片机系统的扩展l存储器映像内部数 据存储 器的低 128BADuC812ADuC812单片机系
5、统的扩展单片机系统的扩展l存储器映像ADuC812 经SFR访 问模式ADuC812ADuC812单片机系统的扩展单片机系统的扩展l存储器映像SFR的128BADuC812ADuC812单片机系统的扩展单片机系统的扩展l片内FLASH程序存储器典型应用作为ADuC812可寻址64k程序存储器的低8k空间,用于存 放用户代码。用于系统自检时存放自检程序代码,正常运行时不占用程 序寻址空间(EA接地)。两种模式编程串行下载(在线编程)作为内嵌下载/调试核心的一部分,ADuC812便于通过 标准UART串行接口实现串行代码下载。若引脚PSEN 被外部电阻拉低,系统上电时自动进入串行下载模式 。并行编
6、程与常规的第3方FLASH/EEPROM 器件编程器完全兼 容。编程电压(12V)由片内充电泵产生。ADuC812ADuC812单片机系统的扩展单片机系统的扩展l片内FLASH数据存储器控制和配置用户FLASH/EE数据存储阵列有640B,被配置成160(00H 到页9FH)页,每页4B。和其它用户外围设备一样,通过映射在SFR空间的一组寄存 器与此存储空间相接。四个数据寄存器组(EDATA1-4)用 于保存刚被访问的4B页数据。EADRL用于保存被访问页的 8位地址。ECON是一个8位控制寄存器,它可写入5个 FLASH/EE存储器访问命令之一,以便使能各种读、写、擦除和校验功能。ADuC8
7、12ADuC812单片机系统的扩展单片机系统的扩展l片内FLASH数据存储器控 制 和 配 置ADuC812ADuC812单片机系统的扩展单片机系统的扩展l片内FLASH数据存储器控 制 和 配 置ADuC812ADuC812单片机系统的扩展单片机系统的扩展l片内FLASH数据存储器l编程一个字节l只有在FLASH/EE阵列已预先被擦除时,才能被编程(被 编程字节已保持FFH)。根据FLASH/EE的构造,擦除操 作必须发生在页级别,即最少擦除4个字节(1页)。l当用户仅请求修改页中的一个字节时,先要读取整个页, 以便擦除该页时不丢失已存在的数据。l字节编程实例ADuC812ADuC812单片
8、机系统的扩展单片机系统的扩展l片内FLASH数据存储器 典型编程/擦除时间 擦除全部阵列(640字节) 20ms 擦除单个页(4字节) 20ms 编程页(4字节) 250s 读取页(4字节) 在单个指令周期内 FLASH/EE擦除和编程定时 由主频时钟派生出来。当使用11.0592MHz的主时 钟频率时,不需要把它写到ETIM寄存器。当在其 它主时钟频率(fCLK)下工作时,必须改变ETIM的值 以避免降低数据FLASH/EE持续性和保持力。ADuC812ADuC812单片机系统的扩展单片机系统的扩展l单片机最小应用系统l电源lADuC812维持运行的电源电压范围是2.7V5.25V。只有保
9、证提供的电源电压不超出3V或5V的10%,才能保证器件达到额定性能。l将模拟和数字电源引脚(分别为AVDD和DVDD)分离,可 使AVDD不受DVDD噪声的干扰。虽然可以用各自独立的电 源驱动AVDD和DVDD ,但应保证它们之间的电压差不能超 过0.3V,以避免损坏芯片。因此,建议AVDD和DVDD不是直接相连的情况下,在它们之间连接反向相叠的肖特基二极 管。ADuC812ADuC812单片机系统的扩展单片机系统的扩展l单片机最小应用系统l电源采用两 个独立 电源供 电的处 理措施ADuC812ADuC812单片机系统的扩展单片机系统的扩展l单片机最小应用系统l电源采用一 个电源 供电时 的
10、处理 措施ADuC812ADuC812单片机系统的扩展单片机系统的扩展l单片机最小应用系统l系统时钟l当时钟频率少于400KHz时,片内ADC不能正常工作 。因此,应保证系统时钟的工作范围在400KHz 16MHz。使用片内时 钟振荡器的 时钟电路ADuC812ADuC812单片机系统的扩展单片机系统的扩展l单片机最小应用系统l系统时钟使用 片外 时钟 源的 时钟 电路ADuC812ADuC812单片机系统的扩展单片机系统的扩展l单片机最小应用系统l复位lADuC812需要外部POR(上电复位)电路。在电 源电压低于2.5V时,要使RESET引脚保持高电平 ;而且, VDD电压高于2.5V时,
11、RESET引脚保持 低电平至少10ms。外部POR电路必须在低至1.2V甚更低的电压下工作。l采用专门的 POR芯片能够很好地满足上述要求。 如ADI公司的ADM181X系列复位芯片、MAXIM公 司的MAX813等。l可增加手动复位功能,便于调试。ADuC812ADuC812单片机系统的扩展单片机系统的扩展l单片机最小应用系统l复位高电平 有效复 位芯片 的复位 电路ADuC812ADuC812单片机系统的扩展单片机系统的扩展l单片机最小应用系统l复位低电平 有效复 位芯片 的复位 电路ADuC812ADuC812单片机系统的扩展单片机系统的扩展l单片机最小应用系统l其它硬件考虑l为方便在线
12、编程,加上在线调试和仿真器,用户希望在他们的 硬件上通过一些简单的连接,能够方便的进入下载、调试和仿 真模式。l这可以通过连接ADuC812的UART端实现,如果是从PC机下 载代码,则需要一片RS-232芯片实现电平转换。 l用户仍需找到一个方法触发芯片进入下载模式。这可以通过在 PSEN引脚跨接一个1K的下拉电阻来实现。如果去掉跨接线,当系统复位后,就会进入正常运行模式 。l注意当在上电或复位期间,如果任何外部电路无意间使PSEN变为低电平,就会导致芯片进入下载状态而不能开始本来应该 进行的用户代码执行过程。 ADuC812ADuC812单片机系统的扩展单片机系统的扩展l实例单片 机最 小
13、应 用系 统的 硬件 设计ADuC812ADuC812单片机系统的扩展单片机系统的扩展l外部存储器的扩展l系统的寻址能力l程序存储器64KBl数据存储器16MBl译码控制l必须选择出该芯片,即片选l必须选择出该芯片所有存储单元l译码方法l线选法l全地址译码法ADuC812ADuC812单片机系统的扩展单片机系统的扩展l外部程序存储器的扩展l存储器的类型lROM:EPROM,EEPROM,FLASHl接口总线方式:并行l使用的控制信号lALE:低8位地址锁存控制lPSEN:外部程序存储器“读取”控制l总线lP0:分时复用的数据/地址总线lP2:高8位地址总线ADuC812ADuC812单片机系统
14、的扩展单片机系统的扩展l外部程序存储器的扩展地址锁存器 :74LS37374LS2738282GALCPLDADuC812ADuC812单片机系统的扩展单片机系统的扩展l外部数据存储器的扩展l存储器的类型lRAM:SRAM,DRAM,NVRAM,MPRAMl接口总线方式:并行,串行l使用的控制信号lALE:地址锁存控制lWR:外部数据存储器“写”控制lRD:外部数据存储器“读”控制l总线lP0:分时复用的数据/地址总线lP2:高8位地址总线ADuC812ADuC812单片机系统的扩展单片机系统的扩展l外部数据存储器的扩展(64KB)地址锁存器 :74LS37374LS2738282GALCPL
15、DADuC812ADuC812单片机系统的扩展单片机系统的扩展l外部数据存储器的扩展(16MB)地址锁存器 :74LS37374LS2738282GALCPLDADuC812ADuC812单片机系统的扩展单片机系统的扩展l并行I/O接口lP0:l当作为通用的I/O口时,P0口的引脚以“开漏”的方 式输出,所以必需外加上拉电阻l当作为外部程序或数据存储器的数据/地址总线时 ,内部控制信号为高电平,P0口的引脚可以在数 据/地址总线的作用下实现上拉,不需要外加上拉 电阻lP2:l 具有内部的上拉功能,可作为准双向口(用作输 入时引脚被拉成高电平)使用l作为外部程序或数据存储器的高地址总线ADuC8
16、12ADuC812单片机系统的扩展单片机系统的扩展l并行I/O接口lP1:l主要作为模拟输入口使用,在P1口相应的SFR上写 0可以把P1口设置为数字输入口lP3:l 具有内部的上拉功能,可作为准双向口(用作输入时引脚被拉成高电平)使用l作为专用功能引脚,相应的口锁存器必须为1状态ADuC812ADuC812单片机系统的扩展单片机系统的扩展lI/O接口的扩展lI/O接口的寻址范围lI/O接口与外部数据存储器统一编址,可使用 16MB空间的一部分作为扩展I/O的地址空间l接口总线方式l并行,串行l使用的控制信号lALE:地址锁存控制lWR:外部数据存储器“写”控制lRD:外部数据存储器“读”控制l总线lP0:分时复用的数据/地址总线lP2:高8位地址总线ADuC812ADuC812单片机系统的扩展单片机系统的扩展lI/O接口的扩展l译码控制l必须选择出该芯