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1 NuMicro NUC131 系列规格书 The information described in this document is the exclusive intellectual property of Nuvoton Technology Corporation and shall not be reproduced without permission from Nuvoton. Nuvoton is providing this document only for reference purposes of NuMicro TM microcontroller based system design. Nuvoton assumes no responsibility for errors or omissions. All data and specifications are subject to change without notice. For additional information or questions, please contact: Nuvoton Technology Corporation. Dec. 22, 2014 Page 1 of 77 Revision 1.00

2 目录 1 概述 特性 缩写表 编号信息列表与管脚定义 NuMicro NUC131 系列选型编码 NuMicro NUC131 系列选型指南 管脚配置 NuMicro NUC131 管脚图 管脚描述 NuMicro NUC131 管脚描述 方块图 NuMicro NUC131 方块图 功能描述 ARM Cortex -M0 内核 系统管理器 概述 系统复位 系统电源分配 系统内存映射 系统定时器 (SysTick) 嵌套向量中断控制器 (NVIC) 系统控制 时钟控制器 概述 系统时钟和 SysTick 时钟 掉电模式时钟 分频器输出 Flash 存储控制器 (FMC) 概述 特性 通用 I/O (GPIO) Dec. 22, 2014 Page 2 of 77 Revision 1.00

3 6.5.1 概述 特性 定时器控制器 (TIMER) 概述 特性 PWM 发生器和捕捉时钟 (PWM) 概述 特性 基本 PWM 发生器和捕获定时器 (BPWM) 概述 特性 看门定时狗 (WDT) 概述 特性 窗口看门狗定时器 (WWDT) 概述 特性 UART 接口控制器 (UART) 概述 特性 I 2 C 总线控制器 (I 2 C) 概述 特征 串行外围设备接口 (SPI) 概述 特性 控制器局域网 (CAN) 概述 特性 模拟数字转换 (ADC) 概述 特性 應用電路 Dec. 22, 2014 Page 3 of 77 Revision 1.00

4 8 电器特性 绝对最大额定值 DC 电气特性 AC 电气特性 外部 4~24 MHz 高速晶振 外部 4~24 MHz 高速晶振 内部 MHz 高速晶振 内部 10 khz 低速晶振 模拟特性 bit SARADC 规格 LDO 和电源管理规格 低压复位规格 欠压检测规格 上电复位规格 Flash DC 电气特性 I2C 动态特性 SPI 动态特性 I2S 动态特性 封装尺寸 pin LQFP (7x7x1.4 mm footprint 2.0 mm) pin LQFP (7x7x1.4 mm footprint 2.0 mm) 修订历史 Dec. 22, 2014 Page 4 of 77 Revision 1.00

5 图集 图 4 1 NuMicro NUC131 系列选型编码 图 4 2 NuMicro NUC131SxxAE LQFP 64-pin 管脚图 图 4 3 NuMicro NUC131LxxAE LQFP 48-pin 管脚图 图 5 1 NuMicro NUC131 方块图 图 6 1 功能控制器框图 图 6 2 NuMicro NUC131 电源分布框图 图 6 3 时钟发生器框图 图 6 4 时钟发生器全局视图 图 6 5 系统时钟框图 图 6 6 SysTick 时钟控制框图 图 6 7 分频器的时钟源 图 6 8 分频器框图 图 8-1 典型晶振应用电路 图 8-2 HIRC 精度 vs 温度 图 8-3 上电条件 图 8-4 I2C 时序图 图 8-5 SPI 主机模式时序图 图 8-6 SPI 从机模式时序图 图 8-7 I2S 主机模式时序 图 8-8 I2S 从机模式时序 Dec. 22, 2014 Page 5 of 77 Revision 1.00

6 表集 表 3 1 缩写表 表 6 1 片上控制器地址空间分配 表 6 2 异常模式 表 6 3 系统中断映射 表 6 4 向量表格式 表 6 5 PWM & BPWM 特性比较表 表 6 6 PWM & BPWM 特性比较表 Dec. 22, 2014 Page 6 of 77 Revision 1.00

7 1 概述 NuMicro NUC131 系列是内嵌 ARM Cortex -M0 内核的 32 位微控制器, 最高可运行到 50MHz, 内建 36K/68K 字节的 Flash,8K 字节的 SRAM 以及用来存储升级代码的 4K LDROM 另外还有丰富的外设接口, 例如 : 定时器, 看门狗, 窗口式看门狗,UART,SPI, I2C,PWM,GPIO,LIN 总线, CAN 总线,800KSPS 高速的 12 位 ADC, 低压复位, 掉电侦测等 Dec. 22, 2014 Page 7 of 77 Revision 1.00

8 2 特性 ARM Cortex -M0 内核 - 最高可运行到 50 MHz - 一个 24 位系统时钟 - 支持低功耗掉电模式 - 单周期 32 位硬件乘法器 - 可嵌套向量中断控制器 (NVIC) 用于控制 32 个中断源, 每个中断有 4 种优先级 - 串行调试接口支持 2 个观察点 /4 个中断点 内建 LDO, 支持从 2.5V 到 5.5V 的宽电压操作 Flash 存储器 - 36K/68K 字节 flash 存储器用来存储程序代码 - KB flash 存储器用来存储 ISP 升级引导代码 - 支持在系统编程 (ISP) 和在应用编程 (IAP) 升级代码更新 - 支持 512 字节页擦除 - 通过 SWD/ICE 接口, 支持 2 线 ICP 升级 - 支持外部编程器并行高速编程模式 SRAM 存储器 - 8K 字节内嵌 SRAM 时钟控制 - 针对不同应用可灵活选择时钟 - 内置 MH 高速振荡器可用于系统运行 精度范围 ±1 % ( +25, V DD = 5 V) 精度范围 ±3 % ( -40 ~ +105,V DD = 2.5 V ~ 5.5 V) - 内置 10 khz 低速振荡器用于看门狗及掉电唤醒等功能 - 支持一组高至 200MHz 的 PLL 输出,BPWM/PWM 时钟频率高至 100MHz, 系统操作频率高至 50MHz - 外部 4~24 MHz 高速晶振用于精准的时序操作 GPIO - 四种 I/O 模式 : 准双向模式 推挽输出模式 开漏输出模式 高阻输入模式 - 可配置 TTL/Schmitt 触发输入 - I/O 管脚可配置为边沿 / 电平触发模式的中断源 定时器 - 支持 4 组 32 位定时器, 每个定时器包括一个 24 位向上计数器和一个 8 位预分频器 - 每个定时器都有独立的时钟源 - 提供 one-shot, periodic, toggle 和 continuous counting 操作模式 - 支持事件计数功能 - 支持输入捕获功能 看门狗定时器 - 多个时钟源选择 系统时钟 (HCLK) 内部 10 khz 振荡器 (LIRC) - 8 个可选的时间溢出周期, 从 1.6 毫秒 ~26 秒 ( 取决于时钟源的选择 ) - 可用作掉电模式或空闲模式的唤醒 - 看门狗溢出事件可以触发中断或者复位芯片 Dec. 22, 2014 Page 8 of 77 Revision 1.00

9 窗口看门狗 - 6 位向下计数器搭配 11 位预分频器, 用作宽范围的窗口选择 BPWM/ 捕捉 - 支持时钟频率最高达 100MHz - 支持两组 BPWM, 每组都有一个 16 位计数器和 6 个输出通道 - 支持 BPWM 输出 / 捕捉输入独立模式 - 支持 12 位从 1 到 4096 的预分频 - 支持 BPWM 计数器 16 位分辨率 向上, 向下和上下计数操作类型 - 每个 BPWM 管脚支持掩码功能和三态使能 - 支持下列事件中断 : BPWM 计数器的值为 0, 周期值或者比较的值 - 支持下列事件触发 ADC 转换 : BPWM 计数器的值为 0, 周期值或者比较值 - 支持 12 个 16 位分辨率的捕捉输入信道 - 支持上升沿, 下降沿和双边沿的捕捉条件 - 支持上升沿, 下降沿和双边沿输入捕捉中断 - 支持上升沿, 下降沿和双边沿捕捉计数器加载选项 PWM/ 捕捉 - 支持时钟频率最高达 100MHz - 支持两组 PWM, 每组都有 3 个 16 位计数器和 6 个输出通道 - 支持 PWM 输出 / 捕捉输入独立模式 - 支持 3 对互补模式输出信道 12 位分辨率的死区插入 每个周期有两个比较值 - 支持 12 位从 1 到 4096 的预分频 - 支持 PWM 计数器 16 位分辨率 向上, 向下和上下计数操作类型 - 每个 PWM 管脚支持掩码功能和三态使能 - 支持刹车功能 刹车源来自管脚和系统的安全事件 ( 时钟失败, 欠压检测和 CPU 锁住 ) 刹车源管脚有噪声滤波器 通过边沿侦测刹车源来控制刹车状态直到刹车中断清除 在刹车条件解除后通过电平侦测刹车源来自动恢复功能 - 支持下列事件中断 : PWM 计数器的值为 0, 周期值或者比较的值 发生刹车条件 - 支持下列事件触发 ADC 转换 : PWM 计数器的值为 0, 周期值或者比较值 - 支持 16 个 16 位分辨率的捕捉输入信道 - 支持上升沿, 下降沿和双边沿的捕捉条件 - 支持上升沿, 下降沿和双边沿输入捕捉中断 - 支持上升沿, 下降沿和双边沿捕捉计数器加载选项 UART - 最多 6 个串口控制器 - UART0 和 UART1 端口带流控功能 (TXD, RXD, ncts 和 nrts) - UART0,UART1 和 UART2 带 16 字节的缓存 - 支持 IrDA(SIR) 和 LIN 功能 - 支持 RS 位模式和方向控制 Dec. 22, 2014 Page 9 of 77 Revision 1.00

10 - 支持自动波特率发生器 SPI - 1 路 SPI 控制器 - 支持 SPI 主 / 从机模式 - 全双工同步串行数据传输 - 传输数据长度可为 8 到 32 位 - 首位数据传输可为 MSB 或 LSB - 在时钟上升沿或者下降沿收发数据可独立配置 - 支持 32 位传输模式下字节睡眠 - 支持三线, 无从机片选信号, 双向接口 I 2 C - 最多 2 组 I 2 C 控制器 - 支持主 / 从机模式 - 主从机间双向数据传输 - 多主机总线 ( 无中心主机 ) - 总线仲裁, 可避免主机同时传输数据时的冲突 - 串行时钟的同步机制, 用一条总线来实现设备间各种速度下的通讯 - 串行时钟同步可作为握手机制, 控制总线上数据的传输及暂停 - 可编程时钟适用于各种波特率控制 - 支持多地址识别 (4 个带屏蔽功能的从机地址 ) - 支持唤醒功能 CAN 支持一组 Can 设备 - 支持 CAN 协议 2.0 A B 部分 - 比特率高至 1M - 32 个报文对象 - 每个信息对象有自己的标识掩码 - 可编程 FIFO 模式 ( 报文级联 ) - 可屏蔽中断 - 时间触发的 CAN 应用中禁用自动重传模式 - 支持掉电唤醒系统功能 ADC - 12 位 SAR ADC 快至 800KSPS - 多至 8 信道单端输入或 4 通道差分输入 - 支持单次 / 单周期扫描 / 连续扫描模式 - 每个通道都有独立的转换结果寄存器 - 只对使能的通道扫描 - 阈电压检测 - 软件编程或外部输入可以触发 ADC 开始转换 96 位唯一 ID(UID) 128 位唯一客户 ID (UCID) 掉电检测 - 有 4 个等级 : 4.4 V/3.7 V/2.7 V/2.2 V - 支持掉电中断或复位功能 低压复位 - 复位门槛电压 : 2.0 V 操作温度 : -40 ~ 105 封装 : - 无铅封装 (RoHS) Dec. 22, 2014 Page 10 of 77 Revision 1.00

11 - LQFP 64-pin / 48-pin Dec. 22, 2014 Page 11 of 77 Revision 1.00

12 3 缩写表 缩写 ADC APB AHB BOD BPWM CAN DAP FIFO FMC GPIO HCLK HIRC HXT IAP ICP ISP LDO LIN LIRC MPU NVIC PCLK PLL PWM SPI SPS TMR UART UCID WDT WWDT 描述 Analog-to-Digital Converter Advanced Peripheral Bus Advanced High-Performance Bus Brown-out Detection Basic Pulse Width Modulation Controller Area Network Debug Access Port First In, First Out Flash Memory Controller General-Purpose Input/Output The Clock of Advanced High-Performance Bus MHz Internal High Speed RC Oscillator 4~24 MHz External High Speed Crystal Oscillator In Application Programming In Circuit Programming In System Programming Low Dropout Regulator Local Interconnect Network 10 khz internal low speed RC oscillator (LIRC) Memory Protection Unit Nested Vectored Interrupt Controller The Clock of Advanced Peripheral Bus Phase-Locked Loop Pulse Width Modulation Serial Peripheral Interface Samples per Second Timer Controller Universal Asynchronous Receiver/Transmitter Unique Customer ID Watchdog Timer Window Watchdog Timer 表 3 1 缩写表 Dec. 22, 2014 Page 12 of 77 Revision 1.00

13 4 编号信息列表与管脚定义 4.1 NuMicro NUC131 系列选型编码 NUC131 - X X X X E CPU core ARM Cortex M0 Temperature E: - 40 ~ +105 Package Type L: LQFP 48 (7x7) S: LQFP 64 (7x7) Flash ROM C: 36 KB Flash ROM D: 68 KB Flash ROM Version A: Version SRAM Size 1: 8KB SRAM 图 NuMicro NUC131 系列选型编码 Dec. 22, 2014 Page 13 of 77 Revision 1.00

14 Part Number APROM (KB) RAM (KB) Data Flash (KB) ISP ROM (KB) I/O Timer (32-bit) UART SPI I 2 C LIN CAN PWM (16-bit) ADC (12-bit) ISP/ICP/IAP Package 4.2 NuMicro NUC131 系列选型指南 Connectivity NUC131LC2AE 36 8 Configurable ch LQFP48 NUC131LD2AE 68 8 Configurable ch LQFP48 NUC131SC2AE 36 8 Configurable ch LQFP64 NUC131SD2AE 68 8 Configurable ch LQFP64 Dec. 22, 2014 Page 14 of 77 Revision 1.00

15 4.3 管脚配置 NuMicro NUC131 管脚图 NuMicro NUC131SxxAE LQFP 64 管脚 (7 mm * 7mm) UART3_RXD/ADC_CH5/PA.5 UART3_TXD/ADC_CH6/PA.6 PWM0_BRAKE1/I2C0_SCL/UART4_RXD/PC.7 PWM0_BRAKE0/I2C0_SDA/UART4_TXD/PC.6 PC.15 PC.14 BPWM1_CH5/TM0/TM0_EXT/INT1/PB.15 XT1_OUT/PF.0 nreset BPWM1_CH2/CLKO/TM0/STADC/PB.8 INT0/PB.14 PB.13 BPWM1_CH3/CLKO/PB.12 PWM1_CH5/I2C0_SCL/PF.5 PWM1_CH4/I2C0_SDA/PF.4 PWM1_CH3/I2C1_SCL/PA.11 PWM1_CH2/I2C1_SDA/PA.10 UART1_nCTS/I2C0_SCL/PA.9 UART1_nRTS/I2C0_SDA/PA.8 UART1_RXD/PB.4 UART1_TXD/PB.5 UART1_nRTS/PB.6 UART1_nCTS/PB.7 LDO_CAP VDD VSS PA.4/ADC_CH4 PA.3/ADC_CH3/PWM1_CH1/UART3_RXD PA.2/ADC_CH2/PWM1_CH0/UART3_TXD PA.1/ADC_CH1/PWM0_CH5/I2C1_SDA/UART5_RXD PA.0/ADC_CH0/PWM0_CH4/I2C1_SCL/UART5_TXD AVSS PF.6/ICE_CLK PF.7/ICE_DAT PA.12/PWM0_CH0/UART5_RXD PA.13/PWM0_CH1/UART5_TXD PA.14/PWM0_CH2 PA.15/PWM0_CH3 PC.8/PWM0_BRAKE0 PC.9/PWM0_BRAKE1 PC.10/PWM1_BRAKE0 PC.11/PWM1_BRAKE AVDD PC.0/SPI0_SS0/BPWM0_CH PC.1/SPI0_CLK/BPWM0_CH PC.2/SPI0_MISO0/BPWM0_CH2 PC.3/SPI0_MOSI0/BPWM0_CH3 PD.15/UART2_TXD/BPWM0_CH4 PD.14/UART2_RXD/BPWM0_CH PD.7/CAN0_TXD/BPWM1_CH PD.6/CAN0_RXD/BPWM1_CH1 VSS PB.3/UART0_nCTS/TM3_EXT/TM3/PWM1_BRAKE0 VDD PB.2/UART0_nRTS/TM2_EXT/TM2/PWM1_BRAKE PB.1/UART0_TXD PB.0/UART0_RXD PB.9/TM1 PB.10/TM2 VREF/ADC_CH7/PA.7 PB.11/TM3/PWM0_CH4 PE.5/TM1_EXT/TM1/PWM0_CH5 NUC131SxxAE LQFP 64-pin XT1_IN/PF.1 BPWM1_CH4/CLKO/PF.8 图 4 2 NuMicro NUC131SxxAE LQFP 64-pin 管脚图 Dec. 22, 2014 Page 15 of 77 Revision 1.00

16 NuMicro NUC131LxxAE LQFP 48 管脚 UART3_RXD/ADC_CH5/PA.5 UART3_TXD/ADC_CH6/PA.6 VREF/ADC_CH7/PA.7 PWM0_BRAKE1/I2C0_SCL/UART4_RXD/PC.7 PWM0_BRAKE0/I2C0_SDA/UART4_TXD/PC.6 BPWM1_CH5/TM0/TM0_EXT/INT1/PB.15 XT1_OUT/PF.0 nreset BPWM1_CH2/CLKO/TM0/STADC/PB.8 BPWM1_CH3/CLKO/PB.12 PWM1_CH5/I2C0_SCL/PF.5 PWM1_CH4/I2C0_SDA/PF.4 PWM1_CH3/I2C1_SCL/PA.11 PWM1_CH2/I2C1_SDA/PA.10 UART1_nCTS/I2C0_SCL/PA.9 UART1_nRTS/I2C0_SDA/PA.8 UART1_RXD/PB.4 UART1_TXD/PB.5 LDO_CAP VDD VSS PA.4/ADC_CH4 PA.3/ADC_CH3/PWM1_CH1/UART3_RXD PA.2/ADC_CH2/PWM1_CH0/UART3_TXD PA.1/ADC_CH1/PWM0_CH5/I2C1_SDA/UART5_RXD PA.0/ADC_CH0/PWM0_CH4/I2C1_SCL/UART5_TXD AVSS PF.6/ICE_CLK PF.7/ICE_DAT PA.12/PWM0_CH0/UART5_RXD PA.13/PWM0_CH1/UART5_TXD PA.14/PWM0_CH2 PA.15/PWM0_CH PC.0/SPI0_SS0/BPWM0_CH PC.1/SPI0_CLK/BPWM0_CH PC.2/SPI0_MISO0/BPWM0_CH2 AVDD PC.3/SPI0_MOSI0/BPWM0_CH PD.15/UART2_TXD/BPWM0_CH4 PD.14/UART2_RXD/BPWM0_CH5 PD.7/CAN0_TXD/BPWM1_CH0 PD.6/CAN0_RXD/BPWM1_CH PB.3/UART0_nCTS/TM3_EXT/TM3/PWM1_BRAKE PB.2/UART0_nRTS/TM2_EXT/TM2/PWM1_BRAKE NUC131LxxAE LQFP 48-pin XT1_IN/PF.1 BPWM1_CH4/CLKO/PF.8 PB.1/UART0_TXD PB.0/UART0_RXD 图 4 3 NuMicro NUC131LxxAE LQFP 48-pin 管脚图 Dec. 22, 2014 Page 16 of 77 Revision 1.00

17 4.4 管脚描述 NuMicro NUC131 管脚描述 LQFP 64-pin 管脚号. LQFP 48-pin 管脚名称 管脚类型 管脚描述 1 PB.14 I/O 通用数字输入 / 输出管脚 INT0 I 外部中断 0 输入管脚 2 PB.13 I/O 通用数字输入 / 输出管脚 PB.12 I/O 通用数字输入 / 输出管脚 3 1 CLKO O 时钟频率分频输出管脚 BPWM1_CH3 I/O BPWM1 CH3 输出 / 捕捉输入管脚 PF.5 I/O 通用数字输入 / 输出管脚 4 2 I2C0_SCL I/O I 2 C0 时钟管脚 PWM1_CH5 I/O PWM1 CH5 输出 / 捕捉输入管脚 PF.4 I/O 通用数字输入 / 输出管脚 5 3 I2C0_SDA I/O I 2 C0 数据输入 / 输出管脚 PWM1_CH4 I/O PWM1 CH4 输出 / 捕捉输入管脚 PA.11 I/O 通用数字输入 / 输出管脚 6 4 I2C1_SCL I/O I 2 C1 时钟管脚 PWM1_CH3 I/O PWM1 CH3 输出 / 捕捉输入管脚 PA.10 I/O 通用数字输入 / 输出管脚 7 5 I2C1_SDA I/O I 2 C1 数据输入 / 输出管脚 PWM1_CH2 I/O PWM1 CH2 输出 / 捕捉输入管脚 PA.9 I/O 通用数字输入 / 输出管脚 8 6 I2C0_SCL I/O I 2 C0 时钟管脚 UART1_nCTS I UART1 清零发送输入管脚 PA.8 I/O 通用数字输入 / 输出管脚. 9 7 I2C0_SDA I/O I 2 C0 数据输入 / 输出管脚 UART1_nRTS O UART1 请求发送输出管脚 10 8 PB.4 I/O 通用数字输入 / 输出管脚 UART1_RXD I UART1 数据接收器输入管脚 11 9 PB.5 I/O 通用数字输入 / 输出管脚 Dec. 22, 2014 Page 17 of 77 Revision 1.00

18 LQFP 64-pin 管脚号. LQFP 48-pin 管脚名称 管脚类型 管脚描述 UART1_TXD O UART1 数据发送输出管脚 PB.6 I/O 通用数字输入 / 输出管脚 UART1_nRTS O UART1 请求发送输出管脚 PB.7 I/O 通用数字输入 / 输出管脚 UART1_nCTS I UART1 清零发送输入管脚 LDO_CAP P LDO 输出管脚 V DD P 电源供应管脚, 为 IO 端口 内部 PLL 电路 LDO 源和数字电路提供电源 V SS P 数字电路地 PB.0 I/O 通用数字输入 / 输出管脚 UART0_RXD I UART0 数据接收器输入管脚 PB.1 I/O 通用数字输入 / 输出管脚 UART0_TXD O UART0 数据发送输出管脚 PB.2 I/O 通用数字输入 / 输出管脚. UART0_nRTS O UART0 请求发送输出管脚 TM2_EXT I Timer2 外部捕捉输入管脚 TM2 O Timer2 toggle 输出管脚 PWM1_BRAKE1 I PWM1 刹车输入管脚 PB.3 I/O 通用数字输入 / 输出管脚 UART0_nCTS I UART0 清零发送输入管脚 TM3_EXT I Timer3 外部捕捉输入管脚 TM3 O Timer3 toggle 输出管脚 PWM1_BRAKE0 I PWM1 刹车输入管脚 PD.6 I/O 通用数字输入 / 输出管脚 CAN0_RXD I CAN0 数据接收输入管脚 BPWM1_CH1 I/O BPWM1 CH1 输出 / 捕捉输入管脚 PD.7 I/O 通用数字输入 / 输出管脚 CAN0_TXD O CAN0 数据发送输出管脚 BPWM1_CH0 I/O BPWM1 CH0 输出 / 捕捉输入管脚 PD.14 I/O 通用数字输入 / 输出管脚 Dec. 22, 2014 Page 18 of 77 Revision 1.00

19 LQFP 64-pin 管脚号. LQFP 48-pin 管脚名称 管脚类型 管脚描述 UART2_RXD I UART2 数据接收器输入管脚 BPWM0_CH5 I/O BPWM0 CH5 输出 / 捕捉输入管脚 PD.15 I/O 通用数字输入 / 输出管脚 UART2_TXD O UART2 数据发送器输出管脚 BPWM0_CH4 I/O BPWM0 CH4 输出 / 捕捉输入管脚 PC.3 I/O 通用数字输入 / 输出管脚 SPI0_MOSI0 I/O SPI0 MOSI ( 主出, 从入 ) 管脚 BPWM0_CH3 O BPWM0 CH3 输出 / 捕捉输入管脚. PC.2 I/O 通用数字输入 / 输出管脚 SPI0_MISO0 I/O SPI0 MISO ( 主入, 从出 ) 管脚 BPWM0_CH2 I BPWM0 CH2 输出 / 捕捉输入管脚 PC.1 I/O 通用数字输入 / 输出管脚 SPI0_CLK I/O SPI0 串行时钟输入管脚 BPWM0_CH1 I/O BPWM0 CH1 输出 / 捕捉输入管脚 PC.0 I/O 通用数字输入 / 输出管脚 SPI0_SS0 I/O SPI0 从选择管脚 BPWM0_CH0 I/O BPWM0 CH0 输出 / 捕捉输入管脚 PE.5 I/O 通用数字输入 / 输出管脚 29 PWM0_CH5 I/O PWM0 CH5 输出 / 捕捉输入管脚 TM1_EXT I Timer1 外部捕捉输入管脚 TM1 O Timer1 toggle 输出管脚 PB.11 I/O 通用数字输入 / 输出管脚 30 TM3 I/O Timer3 事件计数器输入 / toggle 输出管脚 PWM0_CH4 I/O PWM0 CH4 输出 / 捕捉输入管脚 PB.10 I/O 通用数字输入 / 输出管脚 TM2 I/O Timer2 事件计数器输入 / toggle 输出管脚 PB.9 I/O 通用数字输入 / 输出管脚 TM1 I/O Timer1 事件计数器输入 / toggle 输出管脚 33 PC.11 I/O 通用数字输入 / 输出管脚 Dec. 22, 2014 Page 19 of 77 Revision 1.00

20 LQFP 64-pin 管脚号. LQFP 48-pin 管脚名称 管脚类型 管脚描述 PWM1_BRAKE1 I PWM1 刹车输入管脚 PC.10 I/O 通用数字输入 / 输出管脚 PWM1_BRAKE0 I PWM1 刹车输入管脚 PC.9 I/O 通用数字输入 / 输出管脚 PWM0_BRAKE1 I PWM0 刹车输入管脚 PC.8 I/O 通用数字输入 / 输出管脚 PWM0_BRAKE0 I PWM0 刹车输入管脚 PA.15 I/O 通用数字输入 / 输出管脚 PWM0_CH3 I/O PWM0 CH3 输出 / 捕捉输入管脚 PA.14 I/O 通用数字输入 / 输出管脚 PWM0_CH2 I/O PWM0 CH2 输出 / 捕捉输入管脚 PA.13 I/O 通用数字输入 / 输出管脚 PWM0_CH1 I/O PWM0 CH1 输出 / 捕捉输入管脚 UART5_TXD O UART5 数据发送器输出管脚 PA.12 I/O 通用数字输入 / 输出管脚 PWM0_CH0 I/O PWM0 CH0 输出 / 捕捉输入管脚 UART5_RXD I UART5 数据接收器输入管脚 PF.7 I/O 通用数字输入 / 输出管脚 ICE_DAT I/O SWD 调试接口数据管脚 PF.6 I/O 通用数字输入 / 输出管脚 ICE_CLK I SWD 调试接口时钟管脚 AV SS AP 模拟电路地管脚 PA.0 I/O 通用数字输入 / 输出管脚 ADC_CH0 AI ADC_CH0 模拟输入管脚 PWM0_CH4 I/O PWM0 CH4 输出 / 捕捉输入管脚 I2C1_SCL I/O I 2 C1 时钟管脚 UART5_TXD O UART5 数据发送器输出管脚 PA.1 I/O 通用数字输入 / 输出管脚 ADC_CH1 AI ADC_CH1 模拟输入管脚 PWM0_CH5 I/O PWM0 CH5 输出 / 捕捉输入管脚 Dec. 22, 2014 Page 20 of 77 Revision 1.00

21 LQFP 64-pin 管脚号. LQFP 48-pin 管脚名称 管脚类型 管脚描述 I2C1_SDA I/O I 2 C1 数据输入 / 输出管脚 UART5_RXD I UART5 数据接收器输入管脚 PA.2 I/O 通用数字输入 / 输出管脚 ADC_CH2 AI ADC_CH2 模拟输入管脚 PWM1_CH0 I/O PWM1 CH0 输出 / 捕捉输入管脚 UART3_TXD O UART3 数据发送器输出管脚 PA.3 I/O 通用数字输入 / 输出管脚 ADC_CH3 AI ADC_CH3 模拟输入管脚 PWM1_CH1 I/O PWM1 CH1 输出 / 捕捉输入管脚 UART3_RXD I UART3 数据接收器输入管脚 PA.4 I/O 通用数字输入 / 输出管脚 ADC_CH4 AI ADC_CH4 模拟输入管脚 PA.5 I/O 通用数字输入 / 输出管脚 ADC_CH5 AI ADC_CH5 模拟输入管脚 UART3_RXD I UART3 数据接收器输入管脚 PA.6 I/O 通用数字输入 / 输出管脚 ADC_CH6 AI ADC_CH6 模拟输入管脚 UART3_TXD O UART3 数据发送器输出管脚 PA.7 I/O 通用数字输入 / 输出管脚 ADC_CH7 AI ADC_CH7 模拟输入管脚 V REF AP ADC 参考电压输入管脚 AV DD AP 内部模拟电路电源输入管脚 PC.7 I/O 通用数字输入 / 输出管脚 UART4_RXD I UART4 数据接收器输入管脚 I2C0_SCL I/O I 2 C0 时钟管脚 PWM0_BRAKE1 I PWM0 刹车输入管脚 PC.6 I/O 通用数字输入 / 输出管脚 UART4_TXD O UART4 数据发送器输出管脚 I2C0_SDA I/O I 2 C0 数据输入 / 输出管脚 PWM0_BRAKE0 I PWM0 刹车输入管脚 Dec. 22, 2014 Page 21 of 77 Revision 1.00

22 LQFP 64-pin 管脚号. LQFP 48-pin 管脚名称 管脚类型 管脚描述 55 PC.15 I/O 通用数字输入 / 输出管脚 56 PC.14 I/O 通用数字输入 / 输出管脚 PB.15 I/O 通用数字输入 / 输出管脚 INT1 I 外部中断 1 输入脚 TM0_EXT I Timer0 外部捕捉输入管脚 TM0 O Timer0 toggle 输出管脚 PF.0 I/O 通用数字输入 / 输出管脚 XT1_OUT O 外部 4~24 MHz ( 高速 ) 晶体输出管脚 BPWM1_CH4 I/O BPWM1 CH4 输出 / 捕捉输入管脚 PF.1 I/O 通用数字输入 / 输出管脚 XT1_IN I 外部 4~24 MHz ( 高速 ) 晶体输入管脚 BPWM1_CH5 I/O BPWM1 CH5 输出 / 捕捉输入管脚 nreset I 外部复位输入 : 低电平有效, 带一个内部上拉. 设置该脚为低电平可复位芯片到初始状态 61 V SS P 数字电路地管脚 62 V DD P 电源供应管脚, 为 IO 端口 内部 PLL 电路 LDO 源和数字电路提供电源 PF.8 I/O 通用数字输入 / 输出管脚 CLKO O 时钟频率分频输出管脚 PB.8 I/O 通用数字输入 / 输出管脚 STADC I ADC 外部触发输入管脚 TM0 I/O Timer0 事件计数器输入 / 输出管脚 CLKO O 时钟频率分频输出管脚 BPWM1_CH2 I/O BPWM1 CH2 输出 / 捕捉输入管脚 注意 : 管脚类别 I = 数字输入, O = 数字输出 ; AI = 模拟输入 ; P = 电源 ; AP = 模拟电源 Dec. 22, 2014 Page 22 of 77 Revision 1.00

23 5 方块图 5.1 NuMicro NUC131 方块图 Clock Control Timer / PWM Analog Interface ARM Cortex TM M0 50 MHz High Speed Oscillator MHz PLL Low Speed Oscillator 10 khz 32-bit Timer X 4 Watchdog Timers X 2 12-bit ADC X 8-ch with V REF High Speed External Crystal Oscillator 4~24 MHz 16-bit PWM 24 Channels AHB Bus Bridge APB Bus Memory Power Control GPIO Connectivity APROM 36/68 KB LDO 1.8V V REF General Purpose I/O UART X 6 LDROM 4 KB Power On Reset SPI X 1 Configurable Data Flash LVR External Interrupt I²C X 2 SRAM 8KB Brownout Detection CAN X 1 图 5 1 NuMicro NUC131 方块图 Dec. 22, 2014 Page 23 of 77 Revision 1.00

24 6 功能描述 6.1 ARM Cortex -M0 内核 The Cortex -M0 处理器是一个可配置, 多级流水线的 32 位精简指令集处理器 它有 AMBA AHB- Lite 接口和嵌套向量中断控制器 (NVIC), 具有可选的硬件调试功能, 可以执行 Thumb 指令, 并与其它 Cortex-M 系列兼容 支持两种模式 - Thread 模式与 Handler 模式 异常时系统进入 Handler 模式 从 Handler 模式返回时, 执行异常返回 复位时系统进入 Thread 模式 Thread 模式也可由异常返回时进入 图 6 1 为处理器的功能图 Interrupts Cortex TM -M0 Components Cortex TM -M0 processor Wakeup Interrupt Controller (WIC) Nested Vectored Interrupt Controller (NVIC) Cortex TM -M0 Processor Core Bus Matrix Debug Breakpoint and Watchpoint Unit Debugger Interface Debug Access Port (DAP) AHB-Lite Interface Serial Wire or JTAG Debug Port 图 6 1 功能控制器框图 设备提供了以下组件及特性 低门数处理器 : - ARMv6-M Thumb 指令集 - Thumb-2 技术 - ARMv6-M 兼容 24 位系统定时器 - 一个 32 位硬件乘法器 - 系统接口支持小端 (little-endian) 数据访问 - 准确而及时的中断处理能力 - 加载 / 存储多个数据和多周期乘法指令可被终止然后重新开始从而实现快速中断处理 - C 应用程序二进制接口的异常兼容模式 (C-ABI) 这个 ARMv6-M 的模式允许用户使用纯 C 函数实现中断处理 - 使用中断唤醒 (WFI) 进入低功耗的休眠模式, 事件唤醒 (WFE) 指令或者从中断退出休眠模式 NVIC 特性 : - 32 个外部中断, 每个中断有 4 个优先级 Dec. 22, 2014 Page 24 of 77 Revision 1.00

25 调试 - 专用的不可屏蔽中断 (NMI) - 同时支持电平和脉冲中断触发 - 中断唤醒控制器 (WIC), 支持低功耗睡眠模式 - 四个硬件断点 - 两个观察点 - 用于非侵入式代码分析的程序计数采样寄存器 (PCSR) - 单步和向量捕获能力 总线接口 : - 提供简单的集成到所有系统外设和存储器的单一 32 位 AMBA-3 ABH-Lite 系统接口 - 支持 DAP (Debug Access Port) 的单一 32 位的从机端口 Dec. 22, 2014 Page 25 of 77 Revision 1.00

26 6.2 系统管理器 概述系统管理包括如下功能 : 系统复位 系统内存映射 产品 ID 芯片复位 模块功能复位和多功能管脚控制的系统管理寄存器 系统定时器 (SysTick) 嵌套中断向量控制器 (NVIC) 系统控制寄存器 系统复位系统复位可以由如下的任何一种中断实现, 这些复位中断标志可以通过寄存器 RSTSRC 读取 上电复位 nreset 引脚低电平复位 看门狗复位 低压复位 欠压检测器复位 CPU 复位 系统复位系统复位和上电复位可以复位整个芯片, 包含外围设备 系统复位和上电复位的区别在于外部晶振电路和 BS(ISPCON[1]) 位 系统复位不复位外部晶振电路和 BS(ISPCON[1]) 位, 但上电复位可以 Dec. 22, 2014 Page 26 of 77 Revision 1.00

27 6.2.3 系统电源分配该器件的电源分配包括三个部分 : 由 AVDD 和 AVSS 提供的模拟电源, 为芯片模拟部分工作提供电压 由 VDD 和 VSS 提供的数字电源, 提供一个固定的 1.8V 数字电源, 用于数字部分和 I/O 引脚工作内部的电压调节器 LDO 要求在相应的引脚上外接电容, 并尽量靠近引脚摆放 模拟电源 (AVDD) 要与数字电源 (VDD) 是同一个电压准位 图 6 2 说明了 NuMicro NUC131 的电源分布 NUC131 Power Distribution AV DD AV SS 12-bit SAR-ADC Brown-out Detector Low Voltage Reset FLASH Digital Logic Internal MHz & 10 khz Oscillator 1.8V 1.8V POR18 ULDO PLL LDO IO cell POR50 LDO_CAP 1uF GPIO VDD VSS 图 6 2 NuMicro NUC131 电源分布框图 Dec. 22, 2014 Page 27 of 77 Revision 1.00

28 6.2.4 系统内存映射 NuMicro NUC131 系列提供了 4G 字节寻址空间 片内控制器的内存地址分配如下表所示 对片上外设 的详细寄存器定义, 内存空间, 和编程指南, 将在每个章节中详细描述 NuMicro NUC131 系列只支 持小端数据格式 地址空间 标志 控制器 Flash 和 SRAM 内存空间 0x0000_0000 0x0001_0FFF FLASH_BA FLASH 存储空间 (68 KB) 0x2000_0000 0x2000_3FFF SRAM_BA SRAM 存储空间 (8 KB) AHB Controllers Space (0x5000_0000 0x501F_FFFF) 0x5000_0000 0x5000_01FF GCR_BA 系统全局控制寄存器 0x5000_0200 0x5000_02FF CLK_BA 时钟控制寄存器 0x5000_0300 0x5000_03FF INT_BA 多路中断控制寄存器 0x5000_4000 0x5000_7FFF GPIO_BA GPIO 控制寄存器 0x5000_C000 0x5000_FFFF FMC_BA Flash 内存控制寄存器 APB1 Controllers Space (0x4000_0000 ~ 0x400F_FFFF) 0x4000_4000 0x4000_7FFF WDT_BA 看门狗控制寄存器 0x4001_0000 0x4001_3FFF TMR01_BA Timer0/Timer1 控制寄存器 0x4002_0000 0x4002_3FFF I2C0_BA I 2 C0 接口控制寄存器 0x4003_0000 0x4003_3FFF SPI0_BA 带主 / 从功能的 SPI0 控制寄存器 0x4004_0000 0x4004_3FFF PWM0_BA PWM0 控制寄存器 0x4004_4000 0x4004_7FFF BPWM0_BA BPWM0 控制寄存器 0x4005_0000 0x4005_3FFF UART0_BA UART0 控制寄存器 0x4005_4000 0x4005_7FFF UART3_BA UART3 控制寄存器 0x4005_8000 0x4005_BFFF UART4_BA UART4 控制寄存器 0x400E_0000 0x400E_FFFF ADC_BA 模拟数字转换 (ADC) 控制寄存器 APB2 Controllers Space (0x4010_0000 ~ 0x401F_FFFF) 0x4011_0000 0x4011_3FFF TMR23_BA Timer2/Timer3 控制寄存器 0x4012_0000 0x4012_3FFF I2C1_BA I 2 C1 接口控制寄存器 0x4014_0000 0x4014_3FFF PWM1_BA PWM1 控制寄存器 0x4014_4000 0x4014_7FFF BPWM1_BA BPWM1 控制寄存器 0x4015_0000 0x4015_3FFF UART1_BA UART1 控制寄存器 Dec. 22, 2014 Page 28 of 77 Revision 1.00

29 0x4015_4000 0x4015_7FFF UART2_BA UART2 控制寄存器 0x4015_8000 0x4015_BFFF UART5_BA UART5 控制寄存器 0x4018_0000 0x4018_3FFF CAN0_BA CAN0 总线控制寄存器 System Controllers Space (0xE000_E000 ~ 0xE000_EFFF) 0xE000_E010 0xE000_E0FF SCS_BA 系统定时器控制寄存器 s 0xE000_E100 0xE000_ECFF SCS_BA 外围中断控制器控制寄存器 0xE000_ED00 0xE000_ED8F SCS_BA 系统控制寄存器 表 6 1 片上控制器地址空间分配 Dec. 22, 2014 Page 29 of 77 Revision 1.00

30 6.2.5 系统定时器 (SysTick) Cortex-M0 包含系统定时器 :SysTick SysTick 提供一种简单的 24 位写清零 递减 自装载同时具有可灵活控制机制的计数器 该计数器可用作实时系统 (RTOS) 的滴答定时器或一个简单的计数器 当系统定时器使能后, 将从 SysTick 的当前值寄存器 (SYST_CVR) 的值向下计数到 0, 并在下一个时钟周期, 重新加载 SysTick 重新加载值寄存器 (SYST_RVR) 的值 当计数器减到 0 时, 标志位 COUNTFLAG 置位, 读 COUNTFLAG 位使其清零 复位后,SYST_CVR 的值未知 使能前, 软件应该向寄存器写入值清零 这样确保定时器以 SYST_RVR 的值计数, 而非任意值 若 SYST_RVR 为 0, 在重新加载后, 定时器将保持当前值 0 这个功能可以在计数器使能后用来禁用独立的功能 详情请参考 ARM Cortex -M0 Technical Reference Manual 与 ARM v6-m Architecture Reference Manual Dec. 22, 2014 Page 30 of 77 Revision 1.00

31 6.2.6 嵌套向量中断控制器 (NVIC) Cortex-M0 提供中断控制器, 用于总体管理异常, 称之为 嵌套向量中断控制器 (NVIC) NVIC 和处理器内核紧密相连, 它提供以下特征 : 支持嵌套和向量中断 自动保存和恢复处理器状态 简化的和确定的中断时间 NVIC 依照优先级处理所有支持的异常, 所有异常在 处理器模式 处理 NVIC 结构支持 32 个 (IRQ[31:0]) 离散中断, 每个中断可以支持 4 级离散中断优先级 所有的中断和大多数系统异常可以配置为不同优先级 当中断发生时,NVIC 将比较新中断与当前中断的优先级, 如果新中断优先级高, 则立即处理新中断 当接受任何中断时,ISR 的开始地址可从内存的向量表中取得 不需要确定哪个中断被响应, 也不要软件分配相关中断服务程序 (ISR) 的开始地址 当开始地址取得时,NVIC 将自动保存处理状态到栈中, 包括以下寄存器 PC, PSR, LR, R0~R3, R12 的值 在 ISR 结束时,NVIC 将从栈中恢复相关寄存器的值, 进行正常操作, 因此花费少量且确定的时间处理中断请求 NVIC 支持末尾连锁 Tail Chaining, 有效处理背对背中断 back-to-back interrupts, 即无需保存和恢复当前状态从而减少在切换当前 ISR 时的延迟时间 NVIC 还支持迟到 Late Arrival, 改善同时发生的 ISR 的效率 当较高优先级中断请求发生在当前 ISR 开始执行之前 ( 保持处理器状态和获取起始地址阶段 ),NVIC 将立即处理更高优先级的中断, 从而提高了实时性 详情请参考 ARM Cortex -M0 Technical Reference Manual 与 ARM v6-m Architecture Reference Manual. Dec. 22, 2014 Page 31 of 77 Revision 1.00

32 异常模式和系统中断映射 NuMicro NUC131 系列支持如表 6-2 所列的异常模式 与所有中断一样, 软件可以对其中一些中断设置 4 级优先级 最高优先级为 0, 最低优先级为 3, 所有用户可配置的优先级的默认值为 0 注意 : 优先级为 0 在整个系统中为第 4 优先级, 排在 Reset, NMI 与 Hard Fault 之后 异常名称 向量号 优先级 Reset 1-3 NMI 2-2 Hard Fault 3-1 Reserved 4 ~ 10 保留 SVCall 11 可配置 Reserved 12 ~ 13 保留 PendSV 14 可配置 SysTick 15 可配置 Interrupt (IRQ0 ~ IRQ31) 16 ~ 47 可配置 表 6 2 异常模式 向量号 中断号 ( 内核中的中断寄存器的对应位 ) 中断名称源模块中断描述 1 ~ 系统异常 16 0 BOD_INT Brown-out 欠压检测中断 17 1 WDT_INT WDT 看门狗定时器中断 18 2 EINT0 GPIO PB.14 管脚上的外部信号中断 19 3 EINT1 GPIO PB.15 管脚上的外部信号中断 20 4 GPAB_INT GPIO PA[15:0]/PB[13:0] 的外部信号中断 21 5 GPCDEF_INT GPIO PC[15:0]/PD[15:0]/PE[15:0]/ PF[8:0] 的外部信号中断 保留 保留 24 8 TMR0_INT TMR0 Timer 0 中断 25 9 TMR1_INT TMR1 Timer 1 中断 TMR2_INT TMR2 Timer 2 中断 TMR3_INT TMR3 Timer 3 中断 Dec. 22, 2014 Page 32 of 77 Revision 1.00

33 28 12 UART02_INT UART0/2 UART0 和 UART2 中断 UART1_INT UART1 UART1 中断 SPI0_INT SPI0 SPI0 中断 UART3_INT UART3 UART3 中断 UART4_INT UART4 UART4 中断 UART5_INT UART5 UART5 中断 I2C0_INT I 2 C0 I 2 C0 中断 I2C1_INT I 2 C1 I 2 C1 中断 CAN0_INT CAN0 CAN0 中断 保留 PWM0_INT PWM0 PWM0 中断 PWM1_INT PWM1 PWM1 中断 BPWM0_INT BPWM0 BPWM0 中断 BPWM1_INT BPWM1 BPWM1 中断 BRAKE0_INT PWM0 PWM0 刹车中断 BRAKE1_INT PWM1 PWM1 刹车中断 PWRWU_INT CLKC 从掉电状态唤醒的时钟控制器中断 ADC_INT ADC ADC 中断 CKD_INT CLKC 时钟检测中断 保留 表 6 3 系统中断映射 Dec. 22, 2014 Page 33 of 77 Revision 1.00

34 向量表响应中断时, 处理器自动从内存的向量表中取出中断服务例程 (ISR) 的起始地址 对于 ARMv6-M, 向量表的基地址为 0x 向量表包括复位后堆栈的初始值以及所有异常处理器的入口地址 上一页的向量号表示处理异常的先后次序 向量表字偏移地址 描述 0 SP_main 主栈指针 向量号 异常入口指针, 用向量号表示 表 6 4 向量表格式 操作说明 通过写相应中断使能置位寄存器或清使能寄存器, 可以使能 NVIC 中断或禁用 NVIC 中断, 这些寄存器使用写 1 使能和写 1 清零机制, 寄存器可以读取当前相应中断的使能状态 当中断禁用时, 中断声明将使中断挂起, 因此中断不被激活, 如果在禁用时中断被激活, 该中断就保持在激活状态, 直到通过复位或异常返回来清除 清使能位可以阻止新的相应中断被激活 NVIC 中断可以使用互补的寄存器对来挂起 / 取消挂起以使能 / 禁用这些中断, 这些寄存器分别为 Set- Pending Register 与 Clear-Pending, 可以写 1 使能和写 1 禁用, 这些寄存器读取返回当前相应中断的状态 寄存器 Clear-Pending 在中断响应时的不影响执行状态 NVIC 中断依次更新 32 位寄存器中的各个 8 位字段 ( 每个寄存器支持 4 个中断 ) 与 NVIC 相关的的通用寄存器都可以在内存系统控制空间寄存器 (SCS_BA) 其中的一块寄存器区域中设置, 下一节将作出描述 Dec. 22, 2014 Page 34 of 77 Revision 1.00

35 6.2.7 系统控制 系统控制寄存器控制了 Cortex-M0 的状态和操作模式, 包括 CPUID,Cortex-M0 的中断优先级和 Cortex-M0 的电源管理 详情请参考 ARM Cortex -M0 Technical Reference Manual 与 ARM v6-m Architecture Reference Manual Dec. 22, 2014 Page 35 of 77 Revision 1.00

36 6.3 时钟控制器 概述 时钟控制器为整个芯片提供时钟源, 包括系统时钟和所有外围设备时钟 该控制器还通过单独时钟的开或关, 时钟源选择和分频器来进行功耗控制 PWR_DOWN_EN (PWRCON[7]) 位和 PD_WAIT_CPU (PWRCON[8]) 位同时设置为 1, 同时 CPU Cortex -M0 内核执行 WFI 指令, 芯片将进入掉电模式 直到唤醒中断发生, 芯片才会退出掉电模式 在掉电模式下, 时钟控制器关闭外部 4~24MHz 晶振和内部 MHz 高速 RC 振荡器, 以降低整个系统功耗 下图展示了时钟发生器和时钟源控制的大概 时钟发生器由如下 4 个时钟源组成 : 外部 4~24 MHz 高速晶振 (HXT) 可编程的 PLL 输出时钟频率 (PLL 由外部 4~24 MHz 晶振或内部 MHz 振荡器提供时钟源 ) 内部 MHz 高速振荡器 (HIRC) 内部 10 khz 低速 RC 振荡器 (LIRC) XTL12M_EN (PWRCON[0]) HXT XT1_OUT XT1_IN 4~24 MHz HXT OSC22M_EN (PWRCON[2]) PLL_SRC (PLLCON[19]) 0 PLL 1 PLL FOUT MHz HIRC HIRC OSC10K_EN (PWRCON[3]) 10 khz LIRC LIRC Legend: HXT = 4~24 MHz external high speed crystal oscillator HIRC = MHz internal high speed RC oscillator LIRC = 10 khz internal low speed RC oscillator 图 6 3 时钟发生器框图 Dec. 22, 2014 Page 36 of 77 Revision 1.00

37 MHz 4~24 MHz MHz 10 khz PLLFOUT /(HCLK_N+1) CPUCLK HCLK CPU ISP 10 khz MHz 4~24 MHz PLLCON[19] MHz HCLK 4~24 MHz Reserved 4~24 MHz CLKSEL0[2:0] 1 0 1/2 1/2 1/2 PLLFOUT MHz 10 khz External trigger HCLK Reserved 4~24 MHz CLKSEL1[22:20] CLKSEL1[18:16] CLKSEL1[14:12] CLKSEL1[10:8] PCLK MHz CPUCLK 1 0 SYST_CSR[2] I2C 0~1 CAN 0 TMR 3 TMR 2 TMR 1 TMR 0 FMC SysTick Reserved 4~24 MHz CLKSEL0[5:3] PCLK PLLFOUT CLKSEL3[16] CLKSEL3[17] CLKSEL3[18] CLKSEL3[19] 1 0 HCLK CLKSEL2[17:16] 10 khz 1/ PWM 0 PWM 1 BPWM 0 BPWM 1 WWDT HCLK 1/ khz WDT CLKSEL1[1:0] MHz 11 PLLFOUT 4~24 MHz HCLK PLLFOUT 1 0 SPI 0 CLKSEL1[25:24] CLKSEL1[4] MHz 11 1/(UART_N+1) UART 0~5 HCLK 10 1/(ADC_N+1) ADC PLLFOUT 4~24 MHz CLKSEL1[3:2] MHz HCLK Reserved khz BOD FDIV 4~24 MHz 00 CLKSEL2[3:2] 图 6 4 时钟发生器全局视图 Dec. 22, 2014 Page 37 of 77 Revision 1.00

38 6.3.2 系统时钟和 SysTick 时钟 系统时钟有 4 个时钟源, 由时钟发生器发生 时钟源切换取决于寄存器 HCLK_S (CLKSEL0[2:0]). 如图 6 5 所示 HCLK_S (CLKSEL0[2:0]) MHz 10 khz PLLFOUT Reserved 4~24 MHz CPU in Power Down Mode 1/(HCLK_N+1) HCLK_N (CLKDIV[3:0]) CPUCLK HCLK PCLK CPU AHB APB 图 6 5 系统时钟框图 Cortex -M0 内核的 SysTick 时钟源可以选择 CPU 时钟或外部时钟 (SYST_CSR[2]) 如果使用外部时钟,SysTick 时钟 (STCLK) 有 4 个时钟源 时钟源切换取决于寄存器 STCLK_S (CLKSEL0[5:3]) 如图 6 6. STCLK_S (CLKSEL0[5:3]) MHz HCLK 4~24 MHz Reserved 4~24 MHz 1/2 1/2 1/ STCLK 图 6 6 SysTick 时钟控制框图 Dec. 22, 2014 Page 38 of 77 Revision 1.00

39 6.3.3 掉电模式时钟 当芯片进入掉电模式, 系统时钟, 一些时钟源和一些外设时钟将被关闭 也有一些时钟源与外设时钟仍在工作 如下时钟仍在工作 : 时钟发生器 - 10 khz 内部低速 RC 振荡器 WDT/Time 外设时钟 ( 当时钟源使用 10 khz 内部低速 RC 振荡器 ) Dec. 22, 2014 Page 39 of 77 Revision 1.00

40 6.3.4 分频器输出 该设备带有一个 2 的若干次幂的频率分频器, 该分频器由 16 个链式的二分频器组成的移位寄存器 其中 哪一级的值被输出, 由一个 16 选 1 的多路转换器选择, 该多路转换器接到 CLKO 管脚上 因此共有 2 的 16 种次幂的时钟分频选择, 分频范围从 Fin/21 到 Fin/216, 此处 Fin 是到时钟分频器的时钟输入频率 输出公式 :F out = F in /2 (N+1), 其中 F in 为输入时钟频率,F out 为时钟分频器输出频率,N 为 FSEL(FRQDIV[3:0]) 中的 4 位值 往 DIVIDER_EN (FRQDIV[4]) 写 1, 分级计数器开始计数 往 DIVIDER_EN (FRQDIV[4]) 写 0, 分级计数器禁止 如果 DIVIDER1(FRQDIV[5]) 设置为 1, 分频器时钟 (FRQDIV_CLK) 将忽略 2 的若干次幂分频器 时钟频率将直接输出到 CLKO FRQDIV_S (CLKSEL2[3:2]) MHz HCLK Reserved 4~24 MHz FDIV_EN (APBCLK[6]) FRQDIV_CLK 图 6 7 分频器的时钟源 FRQDIV_CLK DIVIDER_EN (FRQDIV[4]) Enable divide-by-2 counter 16 chained divide-by-2 counter 1/2 1/2 2 1/ /2 15 1/ : : FSEL (FRQDIV[3:0]) 16 to 1 MUX DIVIDER1 (FRQDIV[5]) 0 1 CLKO 图 6 8 分频器框图 Dec. 22, 2014 Page 40 of 77 Revision 1.00

41 6.4 Flash 存储控制器 (FMC) 概述 NuMicro NUC131 系列具有 68/36K 字节的片上 FLASH, 用于存储应用程序 (APROM), 用户可以通过 ISP 更新这些 FLASH. 在系统编程 (ISP) 用户可以直接更新已经焊接在 PCB 板上芯片的程序 上电后,Config0 的启动选择 (CBS) 决定 Cortex-M0 CPU 从 APROM 或 LDROM 读取代码 NuMicro NUC131 系列也提供了数据 flash, 用来存储用户想要的数据 NuMicro NUC131 的数据 flash 是由 config0,config1 寄存器灵活配置的,Config0 中的 DFVSEN 位决定了数据 flash 的大小是否可以由用户配置,DFEN 位使能数据 flash,config1 中的 DFBADR 域决定了数据 flash 的起始地址 当 DFVSEN 为 1 时, 数据 flash 的大小固定 4K, 起始地址为 :0x0001_F000,APROM 空间为 64/32K 当 DFVSEN 为 0 且 DFEN 为 1 时, 数据 flash 空间为 0, APROM 空间为 68/36K 字节 当 DFVSEN 为 0 且 DFEN 为 0 时,APROM 和数据 flash 共享 68/36K 连续地址空间, 数据 flash 的起始地址由 Config1 中的 DFBADR 域决定 特性 连续地址读访问零等待状态时, 最高可达 50 MHz 所有嵌入 Flash 支持 512 字节页擦除 68/36 KB 应用程序存储空间 (APROM) 4KB 在系统编程 (ISP) 加载程序空间 (LDROM) 可配置数据 FLASH 空间 支持在应用编程 (IAP) 在 APROM 和 LDROM 之间切换代码, 不用复位 支持在系统编程 (ISP) 更新片上 Flash Dec. 22, 2014 Page 41 of 77 Revision 1.00

42 6.5 通用 I/O (GPIO) 概述 NuMicro NUC131 系列多达 56 个通用 I/O 管脚和其他功能管脚共享, 这取决于芯片的配置 56 个管脚分配在 GPIOA, GPIOB, GPIOC, GPIOD, GPIOE 与 GPIOF 六个端口上 GPIOA/B 最多有 16 个管脚, GPIOC 最多有 12 个管脚,GPIOD 最多有 4 个管脚,GPIOE 最多有 1 个管脚,GPIOF 最多 7 个管脚 每个管脚都是独立的, 都有相应的寄存器位来控制管脚功能模式与数据 I/O 管脚的 I/O 类型可由软件独立地配置为输入, 输出, 开漏或准双向模式 复位之后, 所有管脚的 I/O 类型取决于 Config0[10] 的设置 在准双向模式中,I/O 管脚有一个阻值为 110K~300K 的弱上拉电阻接到 V DD 上,V DD 范围从 5.0 V 到 2.5 V 特性 四种 I/O 模式 : - 准双向模式 - 推挽输出 - 开漏输出 - 高阻态输入 通过 GPx_MFP[31:16] 中的 Px_TYPE[15:0], 可选 TTL/Schmitt 触发输入 I/O 可以配置为边沿 / 电平触发的中断源 通过 Config0[10] 可配置所有 I/O 复位之后的默认模式 - 如果 Config[10] 是 0, 复位后所有的 GPIO 管脚是三态 ( 高阻 ) 模式 - 如果 Config[10] 是 1, 复位后所有的 GPIO 管脚是准双向模式 I/O 脚仅在准双向模式, 内部上拉电阻才使能 使能管脚中断功能也将同时使能了唤醒功能 Dec. 22, 2014 Page 42 of 77 Revision 1.00

43 6.6 定时器控制器 (TIMER) 概述 定时器控制器包含 4 组 32 位定时器,TIMER0~TIMER3, 提供用户便捷的计数定时功能 定时器可执行很多功能, 如频率测量, 时间延迟, 时钟发生, 外部输入管脚事件计数和外部捕捉管脚脉宽测量等 特性 4 组 32 位定时器, 带 24 位向上定时器和一个 8 位的预分频计数器 每个定时器都有独立的时钟源 提供 one-shot, periodic, toggle 和 continuous 四种计数操作模式 超时周期 =( 输入的定时器时钟周期 )* (8 位预分频计数器 + 1) *(24 位 TCMP) 最大计数周期 = (1 / T MHz) * (2 8 ) * (2 24 ),T 是定时器周期 通过 TDR (TDRx[23:0]) ( 定时器数据寄存器 ) 可读取内部 24 位向上计数器的值 支持事件计数功能可用于计数外部管脚的事件 (TM0~TM3) 支持外部管脚捕捉 (TM0_EXT~TM3_EXT), 可用于脉宽测量 支持外部引脚捕捉 (TM0_EXT~TM3_EXT), 可用于复位 24 位向上定时器 如果定时器中断信号产生, 支持芯片从空闲 / 掉电模式唤醒 Dec. 22, 2014 Page 43 of 77 Revision 1.00

44 6.7 PWM 发生器和捕捉时钟 (PWM) 概述 NUC131 提供了两路 PWM 发生器 -PWM0 和 PWM1, 每路 PWM 支持 6 通道 PWM 输出或输入捕捉 12 位的预分频器可以为 16 位比较器和计数器灵活配置时钟 PWM 计数器支持向上, 向下, 上下计数方式 PWM 用比较器和计数器的比较来产生事件, 这些事件用来产生 PWM 脉冲, 中断,ADC 转换的触发信号 PWM 发生器支持两个标准 PWM 输出模式 : 独立模式和互补模式, 它们是不同的架构 互补模式, 两个比较器产生产生各种带 12 位死区时间的 PWM 脉冲 PWM 输出控制单元, 支持极性输出, 独立管脚屏蔽, 三态输出使能和刹车功能 PWM 也支持输入捕捉功能, 当输入信道有向上跳变 向下跳变 或者两者都有的跳变时, 捕捉到的 PWM 计数值将锁存到相应的寄存器中 特性 PWM 功能特性 支持时钟频率最高达 100MHz 支持两个 PWM 模块, 每个模块提供 6 个输出通道 支持独立模式的 PWM 输出 / 输入捕捉 支持 3 组互补信道的互补模式 12 位分辨率的死区插入 每个周期两个比较值 支持 12 位从 1 到 4096 的预分频 支持 16 位分辨率的 PWM 计数器, 每个模块提供 3 个 PWM 计数器 向上, 向下和上下计数操作类型 支持 PWM 管脚屏蔽功能和三态使能 支持刹车功能 刹车源来自管脚和系统安全事件 ( 时钟故障, 欠压监测和 CPU 锁住 ) 刹车源管脚噪声滤波器 通过边缘检测刹车源来控制刹车状态直到刹车中断清除 刹车条件解除后电平检测刹车源自动恢复功能 支持下列事件中断 : PWM 计数器值为 0 周期值或比较值 发生刹车条件 支持下列事件触发 ADC PWM 计数器值为 0 周期值或比较值 Dec. 22, 2014 Page 44 of 77 Revision 1.00

45 捕捉功能特性 支持 12 个 16 位分辨率的输入捕捉信道 支持上升 / 下降沿捕捉条件 支持输入上升 / 下降沿捕捉中断 支持计数器重载选项的上升 / 下降沿捕捉 PWM & BPWM 特性比较表 特性 PWM BPWM 计数器数目 2 个通道共享 1 个定时器, 一共 6 个定时器 6 个通道共享 1 个定时器, 一共 1 个定时器 互补模式 V X 停滞时间功能 V X 剎车功能 V X 捕获加载 2 个通道加载一个定时器 6 个通道加载一个定时器 表 6 5 PWM & BPWM 特性比较表 Dec. 22, 2014 Page 45 of 77 Revision 1.00

46 6.8 基本 PWM 发生器和捕获定时器 (BPWM) 概述 NUC131 提供 2 组 BPWM 发生器 BPWM0 和 BPWM1 每组 BPWM 提供 6 个 BPWM 输出或输入捕获通道 有一个 12 位预分频器来支持灵活的时钟, 用于带有 16 位比较器的 16 位 BPWM 计数器 BPWM 计数器支持递增计数, 递减计数和可逆计数,6 个通道共享一个计数器 BPWM 使用比较器与计数器比较来产生中断 这些中断用于产生 BPWM 脉冲, 中断和触发 ADC 启动转换的信号 BPWM 输出控制单元, 支持极性输出, 独立的管脚屏蔽和三态输出使能 BPWM 产生器也支持输入捕获功能, 当输入信道有一个上升转变, 下降转变或上下两种转变时, 可以锁存 BPWM 计数器值到对应寄存器 特性 BPWM 功能特性 支持最大的频率达到 100MHz 支持两组 BPWM, 每组提供 6 个通道 支持独立的模式用于 BPWM 输出或捕获输入通道 支持从 1 到 4096 的 12 位预分频器 支持 16 位分辨率计数器, 每个模块提供 1 个 BPWM 计数器 递增, 递减和可逆计数器操作模式 每个 BPWM 管脚支持屏蔽功能和三态使能 支持对于如下事件的中断 : BPWM 计数器计数到 0, 周期值或比较值 支持触发 ADC 基于如下事件 : BPWM 计数器计数 0, 周期值或比较值 捕获功能特性 支持最多 12 个捕获输入通道,16 位分辨率 支持上升或下降捕获条件 支持输入上升 / 下降捕获中断 支持带有计数器重载选项的上升 / 下降捕获 Dec. 22, 2014 Page 46 of 77 Revision 1.00

47 PWM & BPWM 特性比较表 特性 PWM BPWM 计数器数目 2 个通道共享 1 个定时器, 一共 6 个定时器 6 个通道共享 1 个定时器, 一共 1 个定时器 互补模式 V X 停滞时间功能 V X 剎车功能 V X 捕获加载 2 个通道加载一个定时器 6 个通道加载一个定时器 表 6 6 PWM & BPWM 特性比较表 Dec. 22, 2014 Page 47 of 77 Revision 1.00

48 6.9 看门定时狗 (WDT) 概述 设计看门狗定时器的目的是, 当系统运行到一个未知状态时, 通过它来使系统复位 这种做法可以预防系统进入到无限期的死循环 此外, 该看门狗定时器支持系统从 Idle/Power-down 模式唤醒功能 特性 18 位的看门狗定时器可满足用户溢出时间间隔要求 溢出时间间隔 (24 ~ 218) 个 WDT_CLK 时钟周期可选, 如 WDT_CLK = 10 khz, 那么溢出时间间隔是 104 ms ~ s 系统复位保持时间 (1 / WDT_CLK) * 63 支持看门狗定时器复位延时周期 - 可选的复位延时周期包括 ( or 3) * WDT_CLK 个复位延时周期 当 CWDTEN (CONFIG0[31] 看门狗使能 ) 位被置为 0, 支持芯片上电或复位条件下看门狗强制打开 支持看门狗定时器溢出唤醒功能, 此时时钟源必须选择内部低速 10k 时钟源 Dec. 22, 2014 Page 48 of 77 Revision 1.00

49 6.10 窗口看门狗定时器 (WWDT) 概述 窗口看门狗定时器用于在一个窗口时间内执行系统复位, 以防止程序在不可预知条件下跑到一个不可控的状态 特性 6 位向下计数值 (WWDTVAL[5:0]) 和 6 位比较窗口值 (WWDTCR[21:16]), 使得窗口周期更加灵活 支持 4 位值选择看门狗预分频值, 预分频计数器最大可达 11 位 Dec. 22, 2014 Page 49 of 77 Revision 1.00

50 6.11 UART 接口控制器 (UART) 概述 NuMicro NUC131 系列提供多达 6 个通用异步串行接口 (UART) UART0/UART1/UART2 支持 16 个字 节 FIFO, 而 UART3/UART4/UART5 仅支持 1 个字节数据缓存 并且, 只有 UART0 和 UART1 支持流量控 制 UART 控制器的接收过程是把外设的串行数据转为并行数据, 发送过程是把 CPU 的并行数据转成串 行数据发送出去 UART 控制器还支持 IrDA 串行功能 UART0/UART1 支持 RS-485 功能模式 UART0/UART1/UART2 支持 LIN 主 / 从功能 特性 全双工, 异步通讯口 独立的接收 / 发送 16/16 字节 FIFO( 仅 UART0/UART1/UART2 支持 ), 以及 1/1 字节数据 缓存区 ( 仅 UART3/UART4/UART5 支持 ) 支持硬件自动流控功能 (CTS, RTS),RTS 自动流控触发电平可设 (UART0 和 UART1 支持该功能 ) 接收 FIFO 区域触发等级的数据长度可设 每个通道波特率可单独设置 支持 CTS 引脚触发唤醒功能 ( 仅 UART0 和 UART1 支持此功能 ) 支持 7 位接收缓存定时溢出检测功能 可通过设置 DLY (UA_TOR [15:8]) 寄存器的相应位来设置两个数据间 ( 从上一个 stop 位到下一个 start 位之间 ) 的时间间隔 支持 break error, frame error, parity error 和收发缓冲区溢出检测等功能 可编程串行接口特性 - 数据位长度可设为 5~8 位 - 校验位可设为奇 偶校验 无校验或固定校验位的产生和检测 - 可设置停止位长度为 1 位,1.5 位或 2 位 IrDA SIR 功能模式 - 支持正常模式下 3/16 位宽功能 LIN 功能模式 (UART0/UART1/UART2 支持 ) - 支持 LIN 主 / 从模式 - 支持传输中产生 break 功能可设 - 支持接收器 break 检测功能 RS-485 模式 ( 仅 UART0 和 UART1 支持 ) - 支持 RS 位模式 Dec. 22, 2014 Page 50 of 77 Revision 1.00

51 - 支持软硬件控制 RTS 管脚, 用于控制 RS-485 传送方向 Dec. 22, 2014 Page 51 of 77 Revision 1.00

52 6.12 I 2 C 总线控制器 (I 2 C) 概述 I 2 C 为双线, 双向串行总线, 通过简单有效的连线方式实现器件间的数据交换 I 2 C 标准是多主机总线, 包括冲突检测和仲裁以防止在两个或多个主机尝试同时控制总线时发生的数据损坏 特征 I 2 C 通过 I2Cn_SDA 及 I2Cn_SCL 两条线与连接在总线上的设备传输信息, 总线的主要特征 : 支持最多两个 I 2 C 总线控制器 支持主机 / 从机模式 主从机之间双向数据传输 多主机总线支持 ( 无中心主机 ) 多主机间同时传输数据仲裁, 避免总线上串行数据损坏 总线采用串行同步时钟, 可实现设备之间以不同的速率传输 内建 14 位溢出定时器, 当 I 2 C 总线中止且定时器溢出, 产生 I 2 C 中断 时钟源可设以适用于不同速率控制 支持 7 位从地址模式 (4 个带掩码从地址 ) I 2 C 总线控制器支持多地址识别 (4 组从机地址带 mask 选项 ) 支持唤醒功能 Dec. 22, 2014 Page 52 of 77 Revision 1.00

53 6.13 串行外围设备接口 (SPI) 概述 串行外围设备接口 (SPI) 是一个工作于全双工模式的同步串行数据通讯协议. 设备可工作在主 / 从模式, 利用 4 线双向接口相互通讯. NuMicro NUC131 系列带一套 SPI 控制器, 当从一个外围设备接收数据时,SPI 执行串 - 并的转换, 而在数据向外围设备发送时执行并 - 串的转换 该 SPI 控制器可以配置为主设备或从设备. SPI 控制器支持可变串行时钟, 以适应用于一些特殊的应用 特性 一组 SPI 控制器 支持主机和从机工作模式 支持双 I/O 传输模式 一个事务传输的数据长度可配置为 8 到 32 位 提供独立的 8 级深度发送和接收 FIFO 缓存 支持 MSB 或 LSB 优先传输 支持字节重排序功能 支持字节或者字休眠模式 在主机模式下, 支持可变串行时钟频率 支持三线, 没有从机选择信号的双向接口 Dec. 22, 2014 Page 53 of 77 Revision 1.00

54 6.14 控制器局域网 (CAN) 概述 C_CAN 由 CAN 内核, 报文 RAM, 报文处理器, 控制寄存器和模块接口 ( 参看錯誤! 找不到參照來源 ) 组成 CAN 内核通信符合 CAN 协议规范 2.0A 和 2.0B 位速率最高可达 1Mbit/s 为与物理层相连, 还需另外外接收发器硬件 关于 CAN 网络的通讯, 各个报文对象是可以配置的 报文对象和用于在接收时进行报文过滤的标识符掩码都存储在报文 RAM 中 所有与报文处理相关的功能都在报文处理器中执行 这些功能包括接收过滤 CAN 内核与报文 RAM 之间的报文传输 处理传送请求以及模块中断的产生 C-CAN 的寄存器组可以通过模块接口被软件直接访问 这些寄存器用来控制 / 配置 CAN 内核和报文处理器, 以及访问报文 RAM 特性 支持 CAN 协议规范 2.0A 和 2.0 B 位速率最高可达 1 Mbit/s. 32 个报文对象 每个报文对象都有自己的标示符掩码 可编程 FIFO 模式 ( 链接报文对象 ) 中断可屏蔽 禁用时间触发 CAN 应用下的自动重传模式 支持用于自检测的可编程环回模式 连接到 AMBA APB 总线上的 16 位模块接口 支持唤醒功能 Dec. 22, 2014 Page 54 of 77 Revision 1.00

55 6.15 模拟数字转换 (ADC) 概述 NuMicro NUC131 系列包含一个 12 位 8 通道逐次逼近式的模拟 - 数字转换器 (SAR A/D converter) A/D 转换器支持三种操作模式 : 单一 (single), 单周期扫描 (single-cycle scan ) 和连续扫描模式 (continuous scan mode) A/D 转换器可由软件 PWM BPWM 触发器和外部 STADC 管脚启动转换 特性 模拟输入电压范围 :0~V REF 12 位分辨率和 10 位精确度保证 多达 8 路单端模拟输入通道或 4 路差分模拟输入通道 高达 1M SPS 的转换速率 ( 芯片工作电压为 5V) 三种操作模式 : - 单一模式 : 对指定的一个通道只进行一次 A/D 转换 - 单周期扫描模式 : 对所有指定通道完成一次 A/D 转换, 转换顺序从最小号信道到最大号信道 - 连续扫描模式 :A/D 转换器持续执行单周期扫描直到软件停止 A/D 转换 A/D 转换开始条件 : - 软件向 ADST(ADCR[11]) 位写 1 - PWM 和 BPWM 触发 - 外部 STADC 管脚 每个通道的转换结果都存储在对应的数据寄存器中, 并且带有 valid/overrun 标志 支持 2 路数字比较器 转换结果可与指定的值进行比较 当转换值和指定比较寄存器中的设定值相同时, 用户还可以选择是否产生一个中断请求 通道 7 支持 2 路输入源 : 外部模拟电压, 内部带隙电压 Dec. 22, 2014 Page 55 of 77 Revision 1.00

56 7 應用電路 AVCC Power 0.1uF DVCC 0.1uF FB FB AVDD VDD VSS SPISS0 SPICLK0 MISO_0 MOSI_0 [1] CS CLK MISO MOSI VDD VSS DVCC SPI Device AVSS DVCC DVCC SWD Interface Crystal 20p 20p 4~24 MHz crystal VDD ICE_CLK ICE_DAT nrst VSS XT1_IN XT1_OUT NUC131 Series 4.7K 4.7K SCL SDA CLK DIO CAN Transceiver CAN_TX D CAN_H VDD VSS ODB Port I 2 C Device DVCC CAN_RX R CAN_L CAN Reset Circuit 10K 10uF/25V nreset RXD TXD RS232 Transceiver ROUT RIN TIN TOUT PC COM Port UART LDO_CAP LDO 1uF Note: For the SPI device, the chip supply voltage must be equal to SPI device working voltage. For example, when the SPI Flash working voltage is 3.3 V, the NUC131 chip supply voltage must also be 3.3V. Dec. 22, 2014 Page 56 of 77 Revision 1.00

57 8 电器特性 8.1 绝对最大额定值 参数 符号 最小值 最大值 单位 直流电源电压 V DD V SS V 输入电压 V IN V SS-0.3 V DD+0.3 V 晶振频率 1/t CLCL 4 24 MHz 工作温度 T A C 贮存温度 T ST C V DD 最大流入电流 ma V SS 最大流出电流 120 ma 单一管脚最大灌电流 35 ma 单一管脚最大输出电流 35 ma 所有管脚最大灌电流总和 100 ma 所有管脚最大输出电流总和 100 ma 注 : 如果芯片工作条件超过上表所列最大极限值, 可能会对芯片负载能力和稳定性造成伤害. Dec. 22, 2014 Page 57 of 77 Revision 1.00

58 8.2 DC 电气特性 ( 如无特殊说明, 测试环境为 :V DD-V SS=5.5 V, T A = 25 C, F OSC = 50 MHz ) 参数 符号 规格 最小值. 典型值最大值 单位 测试条件 工作电压 V DD V V DD = 2.5V ~ 5.5V 最高可达 50 MHz 电源地 V SS AV SS V LDO 输出电压 V LDO V V DD 2.5V 带隙电压 V BG 1.20 V V DD = 2.5 V ~ 5.5 V, T A = 25 C V V DD = 2.5 V ~ 5.5 V, T A = -40 C~105 C 模拟工作电压 AV DD V DD V 如果系统用到模拟功能, 请参考 TRM6.5 章中相应的模拟工作电压 工作电流正常运行模式工作频率为 50 MHz 在 flash 中执行 while(1){} V LDO =1.8 V 工作电流 正常运行模式 工作频率为 MHz 在 flash 中执行 while(1){} V LDO =1.8 V 工作电流 正常运行模式 工作频率为 12 MHz 在 flash 中执行 while(1){} V LDO =1.8 V 工作电流 正常运行模式 工作频率为 4MHz I DD1 26 ma V DD HXT HIRC PLL 所有数字模块 5.5V 12 MHz X V V I DD2 12 ma 5.5V 12 MHz X V X I DD3 24 ma 3.3V 12 MHz X V V I DD4 11 ma 3.3V 12 MHz X V X I DD ma 5.5V X V X V I DD ma 5.5V X V X X I DD ma 3.3V X V X V I DD ma 3.3V X V X X I DD9 8.3 ma 5.5V 12 MHz X X V I DD ma 5.5V 12 MHz X X X I DD ma 3.3V 12 MHz X X V I DD ma 3.3V 12 MHz X X X I DD ma 5.5V 4 MHz X X V I DD ma 5.5V 4 MHz X X X I DD ma 3.3V 4 MHz X X V Dec. 22, 2014 Page 58 of 77 Revision 1.00

59 参数 符号 规格 最小值. 典型值最大值 单位 测试条件 在 flash 中执行 while(1){} V LDO =1.8 V 工作电流 正常运行模式 工作频率为 10KHz 在 flash 中执行 while(1){} V LDO =1.8 V 工作电流 空闲模式 工作频率为 50MHz V LDO =1.8 V I DD ma 3.3V 4 MHz X X X I DD A VDD HXT/LXT LIRC (khz) PLL 所有数字模块 5.5V X 10 X V I DD A 5.5V X 10 X X I DD23 98 A 3.3V X 10 X V I DD24 96 A 3.3V X 10 X X I IDLE1 21 ma VDD HXT HIRC PLL 所有数字模块 5.5V 12 MHz X V V I IDLE2 8 ma 5.5V 12 MHz X V X I IDLE3 20 ma 3.3V 12 MHz X V V 工作电流 空闲模式 工作频率为 MHz V LDO =1.8 V 工作电流 空闲模式 工作频率为 12MHz V LDO =1.8 V 工作电流 空闲模式 工作频率为 4MHz V LDO =1.8 V 工作电流 空闲模式 工作频率为 10KHz I IDLE4 6.7 ma 3.3V 12 MHz X V X I IDLE ma 5.5V X V X X I IDLE ma 5.5V X V X X I IDLE ma 3.3V X V X V I IDLE ma 3.3V X V X X I IDLE9 7.3 ma 5.5V 12 MHz X X V I IDLE ma 5.5V 12 MHz X X X I IDLE ma 3.3V 12 MHz X X V I IDLE ma 3.3V 12 MHz X X X I IDLE ma 5.5V 4 MHz X X V I IDLE ma 5.5V 4 MHz X X X I IDLE ma 3.3V 4 MHz X X V I IDLE ma 3.3V 4 MHz X X X I IDLE A V DD HXT/LXT LIRC (khz) PLL 所有数字模块 5.5V X 10 X V I IDLE A 5.5V X 10 X X I IDLE23 97 A 3.3V X 10 X V Dec. 22, 2014 Page 59 of 77 Revision 1.00

60 参数 符号 规格 最小值. 典型值最大值 单位 测试条件 I IDLE24 95 A 3.3V X 10 X X V DD HXT/HIRC PLL LXT (khz) RTC RAM retension I PWD1 15 A 5.5V X X X V 待机电流掉电模式 ( 深度睡眠模式 ) V LDO =1.6 V I PWD2 15 A 5.5V X X X V I PWD3 17 A 3.3V X V V I PWD4 17 A 3.3V X V V I PWD5 10 A 5.5V X X X X I PWD6 9 A 3.3V X X X X PA, PB, PC, PD, PE, PF ( 准双向模式 ) 输入电流 I IN A V DD = 5.5V, V IN = 0V or V IN=V DD PA, PB, PC, PD, PE, PF 输入漏电流 I LK A V DD = 5.5V, 0<V IN<V DD 仅在开漏模式或输入模式 PA~PF ( 准双向模式 ) 从逻辑 1 转变为 0 时电流 I TL [3] A V DD = 5.5V, V IN=2.0V PA, PB, PC, PD, PE, PF (TTL 输入 ) 低电压输入 PA, PB, PC, PD, PE, PF (TTL 输入 ) 高电压输入 V IL1 V IH V DD = 4.5V V V DD = 2.5V V DD +0.2 V DD = 5.5V V V DD +0.2 V DD =3.0V XT1_IN [*2] 低电压输入 V IL3 XT1_IN [*2] 高电压输入 V IH V DD = 4.5V V V DD = 3.0V V DD +0.3 V V DD = 5.5V V DD +0.3 V DD = 3.0V nreset 脚负向电压阀值 ( 施密特输入 ), nreset 脚正向电压阀值 ( 施密特输入 ), nreset 脚内部上拉电阻 负向电压阀值 ( 施密特输入 ), 正向电压阀值 ( 施密特输入 ), V ILS V DD V V IHS 0.7 V DD - V DD +0.3 V R RST kω V ILS VDD V V IHS 0.7 V DD - V DD +0.3 V Dec. 22, 2014 Page 60 of 77 Revision 1.00

61 参数 符号 规格 最小值. 典型值最大值 单位 测试条件 PA, PB, PC, PD, PE, PF ( 准双向模式 ) 拉电流 PA, PB, PC, PD, PE, PF ( 推挽模式 ) 拉电流 PA, PB, PC, PD, PE, PF ( 准双向模式和推挽模式 ) 灌电流 I SR A V DD = 4.5V, V S = 2.4V I SR A V DD = 2.7V, V S = 2.2V I SR A V DD = 2.5V, V S = 2.0V I SR ma V DD = 4.5V, V S = 2.4V I SR ma V DD = 2.7V, V S = 2.2V I SR ma V DD = 2.5V, V S = 2.0V I SK ma V DD = 4.5V, V S = 0.45V I SK ma V DD = 2.7V, V S = 0.45V I SK ma V DD = 2.5V, V S = 0.45V 注意 : 1. nreset 脚为施密特触发输入 2. 晶振为 CMOS 输入 3. PA, PB, PC, PD, PE 和 PF 管脚被外部由 1 驱动到 0 时, 可作来输出电流的源端, 在 VDD=5.5V 时, 当 Vin 接近 2V 时, 输出电流达到最大值 Dec. 22, 2014 Page 61 of 77 Revision 1.00

62 8.3 AC 电气特性 外部 4~24 MHz 高速晶振 t CLCL 0.7 V DD 0.3 V DD t CHCL t CLCH t CLCX t CHCX 90% 10% 注 : 占空比为 50%. 符号 参数 条件 最小值 典型值 最大值 单位 t CHCX 时钟高电平时间 ns t CLCX 时钟高低平时间 ns t CLCH 时钟上升沿时间 2-15 ns t CHCL 时钟下降沿时间 2-15 ns 外部 4~24 MHz 高速晶振 符号参数条件最小值典型值最大值单位 V HXT 工作电压 V DD V T A 温度 I HXT 工作电流 12 MHz at V DD = 5V ma 12 MHz at V DD = 3V 0.8 ma f HXT 时钟频率外部晶振 4 24 MHz 外部晶振的典型应用电路 晶振 C1 C2 R 4 MHz ~ 24 MHz 10~20pF 10~20pF 无 Dec. 22, 2014 Page 62 of 77 Revision 1.00

63 XT1_OUT XT1_IN C2 R C1 图 8-1 典型晶振应用电路 内部 MHz 高速晶振符号参数条件最小值典型值最大值单位 V HRC 工作电压 V DD V 中心频率 MHz f HRC 校准后内部晶振频率 +25 ; V DD =5 V % -40 ~+105 ; V DD=2.5 V~5.5 V % I HRC 工作电流 V DD =5 V ua Dec. 22, 2014 Page 63 of 77 Revision 1.00

64 Percentage(%) HIRC oscillator accuracy vs. temperature Min Max Temperature( ) 图 8-2 HIRC 精度 vs 温度 内部 10 khz 低速晶振 符号 参数 条件 最小值 典型值 最大值 单位 V LRC 工作电压 V DD V f LRC 中心频率 khz +25 ; V DD =5 V % - 校准后内部晶振频率 -40 ~+105 ; V DD=2.5 V~5.5 V % Dec. 22, 2014 Page 64 of 77 Revision 1.00

65 8.4 模拟特性 bit SARADC 规格 符号 参数 最小值 典型值 最大值 单位 - 分辨率 Bit DNL 非线性差分误差 - -1~2-1~4 LSB INL 非线性整型误差 - ±2 ±4 LSB E O 偏移误差 LSB E G 增益误差 ( 传输增益 ) E A 绝对误差 LSB - 一致性 保证 F ADC ADC 时钟频率 (AV DD = 4.5V~5.5V) MHz F S 采样率 (F ADC/T CONV) ksps T ACQ 采集时间 ( 采样阶段 ) 2~9 1/F ADC T CONV 总共转换时间 16~23 1/F ADC V DDA 工作电压 V I DDA 工作电流 ( 平均.) 2.9 ma V IN 输入电压 0 - AV DD V C IN 输入电容 6 pf R IN 输入负载 6.5 kω Dec. 22, 2014 Page 65 of 77 Revision 1.00

66 E F (Full scale error) = E O + E G Gain Error E G Offset Error E O Ideal transfer curve ADC output code Actual transfer curve 2 DNL 1 1 LSB Offset Error E O Analog input voltage (LSB) LDO 和电源管理规格 符号参数最小值典型值最大值单位备注 V DD 输入电压 V DD V V DD 输入电压 V LDO 输出电压 V V DD > 2.5 V T A 工作温度 注 : 1. 建议在设备的 VDD 和与之最近的 VSS 管脚间接一颗 0.1μF 的旁路电容 2. 为保证电压稳定, 必需在 LDO_CAP 与最近 VSS 之间接一颗 1μF 电容 Dec. 22, 2014 Page 66 of 77 Revision 1.00

67 8.4.3 低压复位规格 符号 参数 条件 最小值 典型值 最大值 单位 AV DD 工作电压 V T A 静态电流 AV DD=5.5 V A I LVR 工作温度 TA = V V LVR 阀值电压 TA = V TA = V 欠压检测规格 符号 参数 条件 最小值 典型值 最大值 单位 AV DD 工作电压 V T A 温度 I BOD 静态电流 AVDD=5.5 V μa BOD_VL[1:0]= V V BOD V BOD 欠压电压 ( 下降沿 ) 欠压电压 ( 上升沿 ) BOD_VL [1:0]= V BOD_VL [1:0]= V BOD_VL [1:0]= V BOD_VL[1:0]= V BOD_VL [1:0]= V BOD_VL [1:0]= V BOD_VL [1:0]= V 上电复位规格 符号参数条件最小值典型值最大值单位 T A 工作电压 V POR 复位电压 V V V POR RR VDD 确保上电复位时 VDD 启动电压 确保上电复位时 VDD 上升率 mv V/ms Dec. 22, 2014 Page 67 of 77 Revision 1.00

68 t POR 确保上电复位时 VDD 固定在 VPOR 的最小时间 ms V DD t POR RR VDD V POR Time 图 8-3 上电条件 Dec. 22, 2014 Page 68 of 77 Revision 1.00

69 8.5 Flash DC 电气特性 符号参数条件最小值典型值最大值单位 V FLA [1] 工作电压 V [2] [2] N ENDUR 寿命 周期 T RET 数据保持 At 年 T ERASE 页擦除时间 ms T MER 块擦除时间 ms T PROG 写入时间 μs 注意 : - 1. V FLA 源自芯片 LDO 输出电压 - 2. 擦写周期数 Dec. 22, 2014 Page 69 of 77 Revision 1.00

70 8.6 I2C 动态特性 符号 参数 [1][2] 标准模式 [1][2] 快速模式 最小值. 最大值最小值最大值. 单位 t LOW SCL 低电平周期 us t HIGH SCL 高电平周期 us t SU; STA 重复启动信号准备时间 us t HD; STA 启动信号保持时间 us t SU; STO 停止信号准备时间 us t BUF 总线释放时间 4.7 [3] [3] - us t SU;DAT 数据准备时间 ns t HD;DAT 数据保持时间 0 [4] 3.45 [5] 0 [4] 0.8 [5] us t r SCL/SDA 上升时间 Cb 300 ns t f SCL/SDA 下降时间 ns C b 每个总线的电容负载 pf 注意 : 1. 设计值, 未经生产测试 2. 为达到最大标准模式 I2C 频率,HCLK 必须高于 2 MHz 为达到最大快速模式 I2C 频率,HCLK 必须高于 8 MHz 3. 在从机模式下, 收到停止信号后 I2C 控制器必须立即重新触发 4. 为渡过 SCL 下降沿期间不明确区域, 设备内部必须确保 SDA 信号至少保持 300ns 的时间 5. 如果接口没有延伸 SCL 信号的低电平时段, 那么必须满足起始信号的最大保持时间 STOP START Repeated START STOP SDA tbuf tlow SCL tr tf thigh thd;sta thd;dat tsu;dat tsu;sta tsu;sto 图 8-4 I2C 时序图 Dec. 22, 2014 Page 70 of 77 Revision 1.00

71 8.7 SPI 动态特性 符号 参数 最小值 典型值 最大值 单位 SPI 主机模式 (VDD = 4.5 V ~ 5.5 V, 0 pf 负载电容 ) t DS 数据准备时间 ns t DH 数据保持时间 ns t V 数据输出有效时间 ns SPI 主机模式 (VDD = 3.0 V ~ 3.6 V, 0 pf 负载电容 ) t DS 数据准备时间 ns t DH 数据保持时间 ns t V 数据输出有效时间 ns SPI 从机模式 (VDD = 4.5 V ~ 5.5 V, 0 pf 负载电容 ) t DS 数据准备时间 ns t DH 数据保持时间 ns t V 数据输出有效时间 ns SPI 从机模式 (VDD = 3.0 V ~ 3.6 V, 0 pf 负载电容 ) t DS 数据准备时间 ns t DH 数据保持时间 ns t V 数据输出有效时间 ns SPICLK CLKP=0 CLKP=1 t V MOSI MISO Data Valid Data Valid t DS Data Valid t DH Data Valid CLKP=0, TX_NEG=1, RX_NEG=0 or CLKP=1, TX_NEG=0, RX_NEG=1 t V MOSI MISO Data Valid t DS t DH Data Valid Data Valid Data Valid CLKP=0, TX_NEG=0, RX_NEG=1 or CLKP=1, TX_NEG=1, RX_NEG=0 图 8-5 SPI 主机模式时序图 Dec. 22, 2014 Page 71 of 77 Revision 1.00

72 SPICLK CLKP=0 CLKP=1 t DS t DH MOSI MISO Data Valid Data Valid t v Data Valid Data Valid CLKP=0, TX_NEG=1, RX_NEG=0 or CLKP=1, TX_NEG=0, RX_NEG=1 t DS t DH MOSI MISO t v Data Valid Data Valid Data Valid Data Valid CLKP=0, TX_NEG=0, RX_NEG=1 or CLKP=1, TX_NEG=1, RX_NEG=0 图 8-6 SPI 从机模式时序图 Dec. 22, 2014 Page 72 of 77 Revision 1.00

73 8.8 I2S 动态特性 符号参数最小值最大值单位测试条件 t w(ckh) I 2 S 时钟高电平时间 42 - t w(ckl) I 2 S 时钟低电平时间 37 - 主机 f PCLK = MHz, 数据 : 24 bits, 音频 = 256 khz t v(ws) WS 有效时间 7 - 主机模式 ns t h(ws) WS 保持时间 1 - 主机模式 t su(ws) WS 准备时间 34 - 从机模式 t h(ws) WS 保持时间 0 - 从机模式 DuCy (SCK) I 2 S 从机输入时钟占空比 % 从机模式 t su(sd_mr) 0 - 主机接收器 数据输入准备时间 t su(sd_sr) 0 - 从机接收器 t h(sd_mr) 0 - 主机接收器 数据输入保持时间 t h(sd_sr) 0 - 从机接收器 ns t v(sd_st) 数据输出有效时间 - 32 从机传输 ( 在使能信号边沿之后 ) t h(sd_st) 数据输出保持时间 16 - 从机传输 ( 在使能信号边沿之后 ) t v(sd_mt) 数据输出有效时间 - 5 主机传输 ( 在使能信号边沿之后 ) t h(sd_mt) 数据输出保持时间 0 - 主机传输 ( 在使能信号边沿之后 ) CK output CPOL = 0 CPOL = 1 t w (CKH) t v (WS) t w (CKL) t h (WS) WS output t v (SD_ST) t h (SD_ST) SD transmit LSB transmit (2) MSB transmit Bitn transmit LSB transmit t su (SD_MR) t h (SD_MR) SD receive LSB receive (2) MSB receive Bitn receive LSB receive 图 8-7 I2S 主机模式时序 Dec. 22, 2014 Page 73 of 77 Revision 1.00

74 CK Input CPOL = 0 CPOL = 1 t w (CKH) t w (CKL) t h (WS) WS input t su (WS) t v (SD_ST) t h (SD_ST) SD transmit LSB transmit (2) MSB transmit Bitn transmit LSB transmit t su (SD_SR) t h (SD_SR) SD receive LSB receive (2) MSB receive Bitn receive LSB receive 图 8-8 I2S 从机模式时序 Dec. 22, 2014 Page 74 of 77 Revision 1.00

75 9 封装尺寸 pin LQFP (7x7x1.4 mm footprint 2.0 mm) Dec. 22, 2014 Page 75 of 77 Revision 1.00

76 pin LQFP (7x7x1.4 mm footprint 2.0 mm) H H Controlling dimension : Millimeters Symbol A A1 A2 b c D E e HD HE L L 1 Y 0 Dimension in inch Dimension in mm Min Nom Max Min Nom Max Dec. 22, 2014 Page 76 of 77 Revision 1.00

77 10 修订历史 版本日期描述 , 2014 初版 Important Notice Nuvoton Products are neither intended nor warranted for usage in systems or equipment, any malfunction or failure of which may cause loss of human life, bodily injury or severe property damage. Such applications are deemed, Insecure Usage. Insecure usage includes, but is not limited to: equipment for surgical implementation, atomic energy control instruments, airplane or spaceship instruments, the control or operation of dynamic, brake or safety systems designed for vehicular use, traffic signal instruments, all types of safety devices, and other applications intended to support or sustain life. All Insecure Usage shall be made at customer s risk, and in the event that third parties lay claims to Nuvoton as a result of customer s Insecure Usage, customer shall indemnify the damages and liabilities thus incurred by Nuvoton. Dec. 22, 2014 Page 77 of 77 Revision 1.00