C8051F060中文资料详解

一、概述

C8051F060是由Silicon Labs（芯科实验室）推出的一款高度集成的混合信号系统级芯片（SoC），属于C8051F06x系列。该系列芯片以高速8051内核为核心，集成了丰富的模拟外设、数字外设以及通信接口，适用于需要高精度数据采集、实时控制和通信的嵌入式系统。C8051F060凭借其高性能、低功耗和灵活性，广泛应用于工业自动化、医疗设备、汽车电子、智能仪表等领域。

二、主要特性

1. 高速8051内核

C8051F060采用CIP-51内核（与标准8051兼容），具有以下特点：

• 指令执行速度：最高25 MIPS（25 MHz时钟频率下），70%的指令可在1或2个系统时钟周期内完成。

• 流水线结构：优化了指令执行效率，减少了指令执行时间。

• 中断系统：支持22个中断源，包括6个外部中断和16个内部中断，满足复杂应用的需求。

2. 存储器

• Flash程序存储器：64 KB，支持在系统编程（ISP）和在应用编程（IAP），扇区大小为512字节。

• RAM数据存储器：4352字节（4 KB + 256字节），其中4 KB位于外部数据存储器空间，支持快速访问。

• 外部存储器接口：支持64 KB的外部数据存储器，可配置为复用或非复用模式。

3. 模拟外设

C8051F060集成了高性能的模拟外设，适用于高精度数据采集和信号处理：

• 16位SAR ADC：

• 数量：2个（ADC0和ADC1）。

• 分辨率：16位，±0.75 LSB INL（积分非线性）。

• 转换速率：最高1 Msps（每秒百万次采样）。

• 输入方式：可配置为双单端输入或单差分输入。

• 功能：支持DMA传输、数据相关窗口中断、内置温度传感器。

• 10位SAR ADC（仅限部分型号）：

• 转换速率：最高200 ksps。

• 输入通道：8个外部输入，支持单端或差分方式。

• 12位DAC（仅限部分型号）：

• 数量：2个（DAC0和DAC1）。

• 功能：可通过定时器触发同步输出，适合生成无抖动波形。

• 模拟比较器：

• 数量：3个。

• 功能：支持可编程回差电压和响应时间，适用于信号检测和比较。

• 电压基准：内置高精度电压基准，支持模拟外设的参考电压需求。

• VDD监视器与欠压检测器：实时监测电源电压，确保系统稳定运行。

4. 数字外设

C8051F060提供了丰富的数字外设，支持多种接口和通信协议：

• 通用I/O引脚：

• 数量：59个（100引脚TQFP封装）或24个（64引脚TQFP封装）。

• 特性：支持5V输入，增强抗干扰能力。

• 串行通信接口：

• SMBus/I2C兼容接口：支持主/从模式，最高400 kHz。

• SPI总线接口：支持全双工和半双工模式，最高10 MHz。

• 两个UART串行端口：支持异步通信，最高115.2 kbps。

• 定时器/计数器：

• 16位计数器/定时器阵列（PCA）：包括6个捕捉/比较模块，支持PWM输出。

• 5个通用16位计数器/定时器：支持定时、计数和PWM功能。

• 专用看门狗定时器：防止程序跑飞，提高系统可靠性。

• CAN总线接口：支持Bosch CAN 2.0B协议，适用于汽车电子和工业控制。

5. 时钟源

• 内部振荡器：可编程，支持3 MHz至24.5 MHz的校准频率，默认频率为16 MHz。

• 外部振荡器：支持晶体、RC网络、陶瓷振荡器或外部时钟输入，提供更高的时钟精度。

6. 电源管理

• 供电电压：2.7V至3.6V，支持低功耗应用。

• 节能模式：支持多种休眠和停机模式，降低系统功耗。

7. 封装与工作温度

• 封装：提供100引脚TQFP和64引脚TQFP两种封装选项。

• 工作温度范围：-40°C至+85°C，适用于工业级应用。

8. 调试与开发

• JTAG调试：片上调试电路支持全速、非侵入式的在片/在系统调试，支持断点、单步、观察点等功能。

• 开发工具：提供完整的开发工具套件，包括编译器、IDE、仿真器等，支持Keil C51、Silicon Labs IDE等开发环境。

三、详细功能模块介绍

1. 16位SAR ADC

C8051F060的16位SAR ADC是其核心模拟外设之一，适用于高精度数据采集。以下是其详细功能：

• 分辨率与精度：16位分辨率，±0.75 LSB INL，保证无失码。

• 转换速率：最高1 Msps，适合高速数据采集。

• 输入方式：

• 单端输入：每个ADC支持8个单端输入通道。

• 差分输入：两个ADC可配置为差分输入模式，适用于高精度测量。

• DMA传输：支持直接存储器存取（DMA），数据可直接从ADC传输至RAM，减少CPU开销。

• 窗口中断：内置数据相关窗口中断发生器，当ADC结果超出设定范围时触发中断。

• 温度传感器：内置温度传感器，可实时监测芯片温度。

ADC配置示例

以下是一个简单的ADC配置代码示例（基于Silicon Labs IDE）：

#include <c8051F060.h>  



void ADC_Init(void) {

// 启用ADC0  

ADC0CN = 0x80;  // ADC0使能，跟踪模式为正常  

REF0CN = 0x03;  // 启用内部参考电压和缓冲器  

AMX0SL = 0x00;  // 选择ADC0.0作为输入通道  

ADC0CF = 0x01;  // 设置ADC时钟为系统时钟/2  

}



uint16_t ADC_Read(void) {

ADC0CN &= ~0x20;  // 清除ADC0转换完成标志  

ADC0CN |= 0x10;   // 启动ADC0转换  

while (!(ADC0CN & 0x20));  // 等待转换完成  

return ADC0;      // 读取ADC0结果  

}

2. 12位DAC

C8051F060的12位DAC适用于需要生成模拟信号的应用，如波形发生器、电压输出等。

• 分辨率：12位，提供4096个输出电平。

• 同步输出：支持通过定时器触发同步输出，确保波形无抖动。

• 输出范围：0V至VREF（参考电压），可通过软件配置。

DAC配置示例

以下是一个简单的DAC配置代码示例：

#include <c8051F060.h>  



void DAC_Init(void) {

DAC0CN = 0x80;  // 启用DAC0  

DAC0L = 0x00;   // 设置DAC0低字节  

DAC0H = 0x00;   // 设置DAC0高字节  

REF0CN = 0x03;  // 启用内部参考电压  

}



void DAC_SetOutput(uint16_t value) {

DAC0L = (uint8_t)(value & 0xFF);  // 设置低字节  

DAC0H = (uint8_t)((value >> 8) & 0x0F);  // 设置高字节（12位）  

}

3. CAN总线接口

C8051F060的CAN总线接口支持Bosch CAN 2.0B协议，适用于汽车电子和工业控制。

• 特性：

• 支持标准帧（11位ID）和扩展帧（29位ID）。

• 最高1 Mbps的通信速率。

• 32个消息对象，每个消息对象有自己的标志掩码。

• 应用场景：

• 汽车电子：发动机控制、车身控制等。

• 工业控制：设备联网、数据采集等。

CAN配置示例

以下是一个简单的CAN配置代码示例：

#include <c8051F060.h>  



void CAN_Init(void) {

CAN0CN = 0x00;  // 禁用CAN0  

CAN0ADDR = 0x00;

CAN0ID = 0x00;

CAN0DATH = 0x00;

CAN0DATL = 0x00;

CAN0BTR0 = 0x03;  // 设置波特率（示例值）  

CAN0BTR1 = 0x1C;

CAN0CN = 0x41;  // 启用CAN0，正常模式  

}



void CAN_SendMessage(uint32_t id, uint8_t *data, uint8_t length) {

CAN0ADDR = 0x00;  // 选择消息对象0  

CAN0ID = (uint8_t)(id & 0xFF);  // 设置ID低字节  

CAN0ID |= (uint8_t)((id >> 8) & 0xFF) << 8;  // 设置ID高字节  

// 填充数据（示例）  

for (uint8_t i = 0; i < length; i++) {

if (i < 8) {

if (i < 4) {

CAN0DATL |= data[i] << (i * 8);

} else {

CAN0DATH |= data[i] << ((i - 4) * 8);

}

}

}

CAN0CN |= 0x01;  // 发送消息  

}

四、应用场景

C8051F060凭借其高性能、低功耗和丰富的外设资源，适用于以下应用场景：

1. 工业自动化：

• 过程控制：实时数据采集和处理。

• 电机控制：高精度PWM输出和反馈控制。

• 传感器网络：多通道ADC采集和CAN总线通信。

2. 汽车电子：

• 发动机管理：传感器数据采集和执行器控制。

• 车身电子：灯光控制、门窗控制等。

• 安全系统：ABS、ESP等系统的实时控制。

3. 医疗设备：

• 便携式监测设备：心电、血压等生理信号采集。

• 生物医学传感器：高精度ADC和低功耗设计。

4. 智能仪表：

• 电表、水表、气表：数据采集和通信。

• 工业仪表：温度、压力、流量等参数测量。

五、开发工具与资源

Silicon Labs为C8051F060提供了完整的开发工具和资源，包括：

1. 开发环境：

• Keil C51：支持C语言和汇编语言开发。

• Silicon Labs IDE：集成开发环境，支持项目管理和调试。

2. 仿真器：

• C8051F060-TB开发板：提供硬件平台，支持快速原型开发。

• U-EC5仿真器：支持全速、非侵入式的在片调试。

3. 文档与示例代码：

• 数据手册：提供详细的芯片规格和功能描述。

• 应用笔记：提供典型应用的设计指南和代码示例。

C8051F060是一款功能强大、灵活性高的混合信号SoC，适用于需要高精度模拟和数字处理能力的嵌入式系统设计。其高速8051内核、丰富的模拟外设、多种通信接口以及低功耗设计，使其在工业自动化、汽车电子、医疗设备等领域具有广泛的应用前景。通过本文的详细介绍，开发者可以更好地理解C8051F060的功能和特性，为实际项目开发提供参考。