SoC单片机原理与应用（基于C8051F系列）

　　C8051F系列是一种继承80（：51系列单片机的优良传统特色，并将其进行改造和创新而形成的一种SoC型单片机。本书基于C8051F系列单片机，分3篇阐述SoC型单片机的原理和应用：第1篇，全面叙述CIP一51内核的结构和工作原理，使读者了解C8051F对80C51的继承和发展；第2篇，介绍C8051F系列单片机中的数字资源（例如I／O口、外部数据存储器扩展、定时／计数器、各种串行接口总线）及其应用原理，着重说明独具特色的数字开关阵列的作用和原理；第3篇，介绍C8051F系列单片机中的模拟资源（例如12位及8位A／D转换器、12位D／A转换器、比较器、精密参考电源、温度传感器等）。 本书与实验教材《SoC单片机实验、实践与应用设计——基于C8051F系列》及C8051F单片机综合教学实验仪组成了一套完整的、基于C8051F系列单片机的新教学方案。 本书既可作为高等院校电子、自动化、机电一体化等专业本科生和研究生的教材，也可作为工程技术人员的参考用书。

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第1篇 基础篇
第1章 绪论
1.1 单片机、微控制器及片上系统3
1.1.1 单片机3
1.1.2 微控制器3
1.1.3 片上系统3
1.2 单片机的发展4
1.2.1 SCM阶段4
1.2.2 MCU阶段5
1.2.3 SoC阶段6
1.3 C8051F系列单片机简介7
1.3.1 C8051F系列单片机的基本组成7
1.3.2 C8051F020单片机引脚功能11
1.3.3 C8051F系列单片机的技术特点及分类14
1.4 课程的教学安排17
思考与练习17
第2章 CIP51 微控制器核的基本结构
2.1 CIP51 微控制器的结构18
2.1.1 中央控制器19
2.1.2 运算器21
2.2 布尔(位)处理器23
思考与练习24
第3章 CIP51 微控制器的时钟系统及电源管理模式
3.1 系统时钟电路和振荡器25
3.1.1 系统时钟信号25
3.1.2 内部振荡器26
3.1.3 外部振荡器26
3.2 时序、定时单位及指令周期30
3.3 电源管理方式30
思考与练习32
第4章CIP51微控制器的存储器系统
4.1 存储器结构33
4.2 程序存储器34
4.3 数据存储器35
4.3.1 内部数据存储器35
4.3.2 外部数据存储器39
4.4 Flash储存器的编程和安全管理40
4.4.1 Flash 存储器编程40
4.4.2 Flash 存储器的安全管理42
思考与练习45
第5章 CIP51微控制器的指令系统
5.1 概述46
5.1.1 指令分类46
5.1.2 指令格式46
5.1.3 指令系统中使用的符号47
5.2 寻址方式和寻址空间47
5.3 指令系统的分析50
5.3.1 数据传送类指令50
5.3.2 算术运算类指令54
5.3.3 逻辑运算类指令57
5.3.4 控制转移类指令60
5.3.5 布尔（位）操作类指令64
思考与练习66
第6章 CIP51微控制器的复位和中断系统
6.1 复位67
6.1.1 复位状态67
6.1.2 复位源67
6.1.3 复位中使用的寄存器71
6.2 中断系统73
6.2.1 中断源73
6.2.2 中断标志76
6.2.3 中断允许控制78
6.2.4 中断优先级81
6.2.5 中断运行和中断请求的撤除84
6.2.6 中断的响应过程和中断矢量地址85
6.3 中断应用举例86
思考与练习89
第2篇 数字外设篇
第7章 外设接口概述
7.1I/O 端口的多功能93
7.2 交叉开关译码器和数字外设的配置96
7.2.1 交叉开关译码器和数字外设配置的特殊功能寄存器97
7.2.2 交叉开关引脚分配100
7.2.3 交叉开关引脚分配示例107
思考与练习109
第8章 通用数字输入/输出端口
8.1 单片机I/O端口的操作110
8.1.1 端口引脚的输出方式111
8.1.2 端口引脚的输入方式113
8.1.3 配置无引出脚的端口113
8.2 输入/输出端口的特殊功能寄存器114
8.2.1 低端口P0～P3的特殊功能寄存器114
8.2.2 高端口P4～P7的特殊功能寄存器118
8.3 输入/输出端口应用举例120
思考与练习127
第9章 外部数据存储器接口和片内XRAM
9.1 外部数据存储器空间XRAM的访问128
9.2 外部数据存储器接口的特殊功能寄存器129
9.3 外部数据存储器接口的配置131
9.4 端口选择和配置131
9.5 复用和非复用选择132
9.6 存储器模式选择133
9.7 外部数据存储器接口操作时序135
9.8 外部数据存储器接口和片内XRAM的应用139
思考与练习149
第10章 定时/计数器
10.1 定时器0和定时器1151
10.1.1 定时器0/1交叉开关的配置151
10.1.2 定时器0/1的特殊功能寄存器152
10.1.3 定时器0/1的工作方式155
10.2 定时器2和定时器4159
10.2.1 交叉开关中I/O引脚的配置159
10.2.2 定时器2/4的特殊功能寄存器160
10.2.3 定时器2/4的工作方式164
10.3 定时器3168
10.3.1 定时器3的特殊功能寄存器168
10.3.2 定时器3的工作方式170
10.4 定时/计数器的应用举例170
思考与练习177
第11章 可编程计数器阵列
11.1 PCA的特殊功能寄存器178
11.2 PCA的工作原理182
11.2.1 PCA交叉开关配置182
11.2.2 PCA定时/计数器183
11.2.3 捕捉/比较模块184
11.3 可编程计数器阵列PCA的应用举例190
思考与练习197
第12章 系统管理总线
12.1 SMBus串行接口的结构198
12.2 SMBus协议200
12.2.1 传输握手信号和数据传输时序200
12.2.2 总线仲裁及其他传输协议202
12.3 SMBus数据传输方式203
12.3.1 数据传输方式203
12.3.2 典型传输过程分析204
12.4 SMBus特殊功能寄存器206
12.5 SMBus的操作209
12.6 SMBus的应用举例212
思考与练习228
第13章 增强型串行接口
13.1 UART0和UART1的特殊功能寄存器229
13.2 UART0/1引脚配置和工作方式234
13.2.1 UART0/1引脚的配置234
13.2.2 UART0/1工作方式234
13.3 UART0/1的多机通信238
13.4 帧错误和传输错误检测240
13.5 UART的应用举例240
思考与练习253
第14章 串行外设接口总线
14.1 SPI接口的结构原理、控制信号及交叉开关配置256
14.1.1 SPI接口的结构原理256
14.1.2 SPI控制信号256
14.1.3 交叉开关中SPI信号引脚的配置258
14.2 SPI特殊功能寄存器258
14.3 SPI工作原理261
14.3.1 SPI的操作过程261
14.3.2 串行时钟时序263
14.4 SPI的应用举例263
思考与练习270
第15章JTAG接口
15.1 JTAG接口的结构271
15.2 Flash编程命令277
15.3 JTAG接口的实现与调试支持279
15.4 单片机集成开发环境的设计280
第3篇 模拟外设篇
第16章12位模/数转换器
16.1 ADC0的组成286
16.2 ADC0的特殊功能寄存器287
16.2.1 ADC0的特殊功能寄存器简介287
16.2.2 ADC0数据字应用举例291
16.3 ADC0的工作方式292
16.4 ADC0可编程越限检测器294
16.4.1 ADC0可编程越限检测器的工作原理294
16.4.2 ADC0可编程越限检测器的工作寄存器295
16.4.3 ADC0可编程越限检测器的越限中断示例296
16.5 ADC0的基准电压299
16.6 ADC0应用举例300
思考与练习303
第17章 8位模/数转换器
17.1 模拟多路开关和可编程增益放大器305
17.1.1 ADC1模拟输入的配置305
17.1.2 ADC1输入通道的选择305
17.1.3 可编程增益放大器306
17.2 ADC1的特殊功能寄存器306
17.3 ADC1的工作方式309
17.4 ADC1的基准电压311
第18章12位电压输出数/模转换器
18.1 DAC的特殊功能寄存器313
18.2 DAC的操作316
18.3 DAC的基准电压317
18.4 DAC应用举例318
思考与练习322
第19章 比较器
19.1 比较器的组成和特点323
19.2 比较器的特殊功能寄存器323
19.3 比较器的操作326
19.4 比较器的应用举例328
第20章 基准电源及温度传感器
20.1 基准电源333
20.1.1 基准电源的组成333
20.1.2 电压基准控制寄存器335
20.2 温度传感器335
20.2.1 温度传感器的特性335
20.2.2 温度传感器的操作336
20.2.3 温度传感器的应用举例337

附录A 特殊功能寄存器一览表341
附录B 中断源一览表345
附录C CIP51指令一览表347
附录D 模拟部件电气特性351
参考文献355