51内核的单片机介绍

前面的文章有介绍过ARM内核的几款单片机（或MCU，或MPU），现在在嵌入式领域，早期的各种小众的内核基本上被淘汰，或者主导的公司放弃掉了，现在主流还是ARM，且RISC-V也在逐步增长。如果现在计划学习和熟悉嵌入式系统，那么选择ARM和RISC-V的主控芯片开始是比较合适的。而对单片机（或MCU，或MPU）掌握并通过项目实践精通了之后，如果实际项目用到其他内核的芯片的选型和开发，切换起来也是很快速的。

其实在ARM和RISC-V之前，嵌入式（或者说是单片机）开发，以前是51内核的芯片最流行，现在有些学校教材或者项目可能还是51内核的。51内核单片机以8位微处理器为主，在计算执行比较简单的应用中，能够将成本做到非常低廉，所以市场上有些产品甚至是维护中的项目，还是有些是51内核单片机的。

所以不论是单片机、或MCU、或MPU，还是CPU，其核心就是计算机系统的计算执行单元，不同的名称有的是因为时代发展演进出来的名字，有的是表示其计算处理的能力一种简单划分，但是并没有完全能够明确的界限，更多的时候是在用于做比较的语境下。除了计算处理能力的不同，另外就是芯片设计和制造的复杂程度不同，有的电路比较少，有的则是非常复杂，需要采用的工艺也需要最尖端才行。

本文以回顾的视角，从开发的角度对一片之前实际用来做过项目开发的51内核的单片机进行介绍，对于熟悉的是一种回顾，对于没了解过的，可以当做是以往开发的故事来看。

本文目录

Contents

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关于C8051F320

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C8051F320的时钟工作机制

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关于C8051F320

C8051F320微控制器(MCU)具有板载通用串行总线(usb2.0)功能控制器，集成收发器和片上时钟恢复。USB应用不需要外部电阻、晶体、稳压器、EEPROM或其他组件。该MCU包括一个功能强大的8051核心，具有25mhz的性能，以及16 kB Flash和2.25 kB RAM。片上包括10位、200 ksps ADC，±1.5内部振荡器，2个比较器，和一个温度传感器。在7x7毫米的QFP32中集成了额外的通信接口和丰富的模拟功能。

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C8051F320的时钟工作机制

时钟是MCU的心脏，C8051F320是带有内置时钟的，可以不用外接晶振电路就可以驱动MCU工作。C8051F320的许多功能都是与时钟相关的，像有时序要求的通信：串口，SPI等，以及定时器等。我在电路设计时就考虑用内部时钟的，因此没有设计外部时钟电路，下面也会重点记录内部时钟的使用。

C8051F320的时钟：可编程内部时钟+外部晶振驱动电路+4倍时钟乘法器。C8051F320的时钟分为系统时钟SYSCLK和USB时钟USBCLK。

可编程内部时钟：这是系统复位后的默认时钟，通过OSCICL寄存器编程。

f_BASE是复位后的内部时钟，C8051F320是12MHz，deta_T是时钟周期。系统时钟可以由内部时钟1分频/2分频/4分频/8分频，具体的分频设置在OSCICN寄存器的IFCN位，系统复位后默认使用的是8分频。

OSCICL复位值会使内部时钟频率为12MHz（12MHz适用于USB通信），而系统时钟复位后默认是对内部时钟进行8分频，即1.5MHz。可以通过软件修改内部时钟值，但修改后就不适合用于USB通信了。

内部时钟有挂起模式，当往OSCICN的SUSPEND位写1后内部时钟就挂起了。

外部时钟驱动电路：可以是外部晶振，陶瓷谐振器，电容或RC网络。CMOS时钟也可以提供时钟输入。使用外部时钟时需要配置对应的端口引脚的功能。

4倍时钟乘法器：由名字可知，能将12MHz的时钟乘以4倍变成48MHz，这个时钟是用于全速USB通信的。当然对这个乘以4倍的时钟分频后也可以为系统提供时钟的。4倍时钟乘法器的配置要通过CLKMUL寄存器。如果用外部时钟作为4倍时钟乘法器的源，则要保证外部时钟足够稳定。

系统时钟和USB时钟的选择：配置CLKSEL寄存器的CKLSL[1:0]位决定了使用哪个时钟源作为系统时钟。配置CLKSEL寄存器的USBCLK[2:0]位决定了使用哪个时钟源作为USB时钟（USB0工作于全速模式时需要48MHz时钟，工作于低速模式时需要6MHz时钟）。

在了解了C8051F320的基本功能和配置，知道了其时钟如何工作后，其实就可以设计制作C8051F320的最小系统了，最小系统的PCB设计制作出来后，烧录简单基本的固件后，芯片就能初始化并运行程序了。如果还需要其处理更多特定的事务，就还需要在软硬件上进行完善和升级设计。