設計目標規格書

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1 ARM Cortex -M0 32 位微控制器 NuMicro M051 BN 系列 M058/M0516 系列规格书 版本 V1.01

2 目录 1 概述 7 2 特征 8 3 方块图 12 4 选型表 13 5 管脚配置 QFN 33 pin LQFP 48 pin 管脚描述 16 6 功能描述 ARM Cortex -M0 内核 系统管理器 概述 系统复位 系统电源架构 系统存储器映射 系统存储器映射表 系统定时器 (SysTick) 嵌套向量中断控制器 (NVIC) 时钟控制器 概述 时钟发生器方块图 系统时钟 & SysTick 时钟 AHB 时钟源选择 外设时钟源选择 掉电模式 ( 深度睡眠模式 ) 时钟 分频器输出 通用 I/O 概述 I2C 总线控制器 ( 主机 / 从机 ) 概述 特征 PWM 发生器和捕捉定时器 概述 特征 串行外设接口 (SPI) 控制器 概述 特性 版本 V1.01

3 6.8 定时器控制器 概述 特征 看门狗定时器 (WDT) 概述 特征 UART 接口控制器 概述 特性 模拟数字转换 (ADC) 概述 特征 模拟比较器 (ACMP) 概述 特性 外部总线接口 (EBI) 概述 特性 Flash 内存控制器 (FMC) 概述 特性 55 7 典型应用电路 56 8 电气特性 绝对最大额定值 DC 电气特性 AC 电气特性 外部高速晶振 外部振荡器 外部高速晶振的典型应用电路 内部 MHz RC 振荡器 内部 10kHz RC 振荡器 模拟量特性 bit SARADC 规格 LDO 规格 & Power 管理 低压复位规格 欠压检测规格 上电复位规格 (5V) 温度传感器规格 比较器规格 69 文件更新日期 :: 4 月 10 日, 版本 V1.01

4 8.5 Flash DC 电器特性 70 9 封装尺寸 LQFP-48 (7x7x1.4mm 2 Footprint 2.0mm) QFN-33 (5X5 mm 2, Thickness 0.8mm, Pitch 0.5 mm) 版本历史 版本 V1.01

5 LIST OF FIGURES 图 NuMicro M051 系列方块图 图 NuMicro 命名规则 图 NuMicro M051 系列 QFN33 引脚图 图 NuMicro M051 系列 LQFP-48 引脚图 图 功能框图 图 NuMicro M051 系列电源架构图 图 时钟发生器方块图 图 系统时钟框图 图 SysTick 时钟控制框图 图 AHB 时钟源 HCLK 图 外设时钟源选择 PCLK 图 分频器的时钟源 图 分频器框图 图 推挽输出 图 开漏输出 图 准双端 I/O 模式 图 I2C 总线时序 图 中断时序与复位信号时序 图 典型晶振应用电路 文件更新日期 :: 4 月 10 日, 版本 V1.01

6 LIST OF TABLES 表 NuMicro M051 系列产品选型指南 表 NuMicro M051 系列引脚描述 表 片上模块的地址空间分配 表 片上模块的地址空间分配 表 异常模式 表 系统中断映射 表 向量表格式 表 看门狗超时间隔选择 表 UART 波特率方程 表 UART 波特率设置表 版本 V1.01

7 1 概述 NuMicro M051 系列是以 ARM Cortex -M0 为内核的 32 位微控制器, 应用于工业控制和需要丰富通信接口的领域. Cortex -M0 是 ARM 最新的 32 位嵌入式处理器, 成本仅相当于传统的 8 位微控制器 NuMicro M051 系列包括 M052, M054, M058 和 M0516. M058/M0516 运行频率最高可达 50MHz, 因此可应用于各种各样的工业控制和需要高性能 CPU 的领域. M058/M0516 内嵌有 32K/64K- 字节的 flash 存储器, 4K 字节数据 flash 存储器,4K 字节在系统编程 (ISP) 的 flash 存储器, 及 4K 字节 SRAM 存储器. 许多系统级外设功能, 如 I/O 端口 EBI ( 外部总线接口 ) Timer UART SPI I2C PWM ADC, 看门狗定时器和欠压检测, 都已经被集成在 M058/M0516, 以减少系统外围元器件数量, 节省电路板空间和系统成本. 这些功能使 M058/M0516 适用于广泛应用 此外,M058/M0516 带有 ISP( 在系统编程 ) 和 ICP( 在电路编程 ) 功能, 允许用户无需取下芯片, 直接在电路板上对程序存储器进行升级 文件更新日期 :: 4 月 10 日, 版本 V1.01

8 2 特征 内核 ARM Cortex -M0 内核运行频率可达 50MHz. 一个 24 位系统定时器 支持低功耗睡眠模式. 单指令周期 32 位硬件乘法器. 嵌套向量中断控制器 NVIC 支持 32 个中断输入, 每个中断有 4 个优先级 支持串行调试 (SWD) 接口,2 个观察点 /4 断点 内建一组 LDO 支持宽工作电压范围 :2.5V~5.5V 存储器 32KB/64KB Flash 用于存储用户程序 (APROM) 4KB Flash 用于存储数据 (DataFlash) 4KB Flash 用于存储 ISP 引导代码 (LDROM) 4KB 字节 SRAM 用作内部高速暂存存储器 时钟控制 可编程的系统时钟源 4~24 MHz 外部高速晶振输入 MHz 内部高速振荡器 ( 精度可达 3%) 低功耗 10KHz 的低速振荡器用于看门狗及睡眠模式唤醒 CPU PLL 支持 CPU 最高运行在 50MHz I/O 端口 在 LQFP-48 管脚封装中, 最多支持 40 个通用 I/O 端口 (GPIO) 4 种 I/O 工作模式 : 准双向模式推挽输出模式开漏输出模式高阻抗输入模式 可选择 TTL 输入或施密特触发输入 I/O 管脚可被配置为边沿 / 电平触发模式的中断源 较强的拉电流驱动能力和灌电流承受能力 版本 V1.01

9 定时器 4 组 32 位定时器, 每组定时器均带有 24 位上数计数器和 8 位预分频器 每个定时器有独立的时钟源 24 位定时器当前值可由定时器数据寄存器 (TDR) 读出 提供 3 种工作模式 : 单脉冲模式, 周期模式, 开关模式 支持事件计数功能 提供外部信号捕获 / 复位计数器功能, 等同于 8051 Timer2 看门狗定时器 多路时钟源选择 支持在掉电模式和休眠模式下唤醒 CPU 的功能 看门狗定时器溢出时可选择产生中断 / 系统复位 PWM 内建 4 个 16 位 PWM 发生器, 提供 8 路 PWM 输出或 4 对互补的 PWM 输出 每个 PWM 发生器配有单独的时钟源选择器, 时钟分频器,8 位时钟预分频器, 和死区发生器 PWM 中断与 PWM 周期同步 16 位捕捉定时器 ( 与 PWM 定时器共享 ) 支持输入信号的上升沿 / 下降沿的捕捉功能 支持捕捉中断 UART 最多两组 UART 设备 可编程波特率发生器 接收器和发送器支持缓冲, 均带有 15bytes 的 FIFO 缓冲 流控功能供选择 (CTS 和 RTS) 支持 IrDA(SIR) 功能 支持 RS485 功能 支持 LIN 功能 SPI 最高支持 2 组 SPI 设备 支持 SPI 主机 / 从机模式 全双工同步串行数据传输 从模式下, 支持 3 线模式 数据长度可改变 ( 从 1 到 32 位 ) 可设置 MSB 或 LSB 优先的传输模式 文件更新日期 :: 4 月 10 日, 版本 V1.01

10 I2C ADC Rx 可在串行时钟的上升 / 下降沿锁存数据 Tx 可在串行时钟的上升 / 下降沿发送数据 32 位传输模式下支持字节暂停模式 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 ) 多主机同时发送数据仲裁, 总线上串行数据不会被损坏 串行时钟同步使得不同比特率的设备可以通过一条串行总线传输数据 串行时钟同步可用握手机制来暂停和恢复串行传输 可编程配置的时钟可适应多样化的传输速率控制. 支持多地址识别 (4 组从机地址带屏蔽选项 ) 12 位逐次逼近式模数转换器 ADC, 转换速率达 760k SPS 最多 8 通道单端输入或 4 通道差分输入 支持单次转换模式 / 突发模式 / 单周期扫描模式 / 连续扫描模式 差分模式下, 支持 2 个互补 / 无符号格式的转换结果 每通道有独立的存放转换结果的寄存器 支持转换值监测 ( 或比较 ), 用于门槛电压检测 转换开始可由软件或外部触发 ACMP 最多两个模拟比较器 负端可以选择内部带隙电压或者外部输入电压 当比较结果发生改变时发生中断 支持掉电模式下唤醒 CPU 的功能 EBI ( 外部总线接口 ), 用于外部存储器映射设备的访问 可访问的空间 : 8 位模式下为 64KB,16 位模式下为 128KB 支持 8bit/16bit 数据宽度 16bit 数据宽度下, 支持字节写功能 在系统编程 (ISP) 与在电路编程 (ICP) 内嵌温度传感器,1 分辨率 欠压检测 版本 V1.01

11 支持四级检测电压 : 4.3V/3.7V/2.7V/2.2V 支持欠压中断和复位选择 96-bit 唯一 ID 号 LVR ( 低电压复位 ) 门槛电压 : 2.0V 工作温度 : -40 ~85 封装 : 无铅封装 (RoHS) 48-pin LQFP, 33-pin QFN 文件更新日期 :: 4 月 10 日, 版本 V1.01

12 3 方块图 CONFIG Info DATAFLASH Option Cortex-M0 50 MHz CLK_CTL 10K OSC ISP 4KB AHB P L L 22M OSC EXT. 12M XTAL Flash Control 64KB(M0516) 32KB(M058) AHB arbiter SRAM 4KB AHB arbiter APB- Bridge GPIO P0~P4 LDO 2.5 ~ 5.5V AD[15:0] Watch Dog Timer ADC SPI 0/1 ADC 8ch/12bit SARADC 600K SPS ncs nrd nwr mclk ALE EBI Timer 0/1 Timer 2/3 UART 0/1 PWM 0~7 I2C PAD Control POR Brown-Out LVR 图 NuMicro M051 系列方块图 版本 V1.01

13 4 选型表 NuMicro M051 系列产品选型指南 Part number APROM RAM Data Flash LDROM I/O Timer Connectivity UART SPI I2C COMP PWM ADC EBI ISP ICP Package M058LBN 32KB 4KB 4KB 4KB 40 4x32-bit x12-bit v v LQFP48 M058ZBN 32KB 4KB 4KB 4KB 24 4x32-bit x12-bit v QFN33 M0516LBN 64KB 4KB 4KB 4KB 40 4x32-bit X12-bit v v LQFP48 M0516ZBN 64KB 4KB 4KB 4KB 24 4x32-bit X12-bit v QFN33 表 NuMicro M051 系列产品选型指南 M05X - X X X CPU core ARM Cortex M0 Part Number 58 : 32K Flash ROM 516 : 64K Flash ROM Temperature N : - 40 ~ +85 E : - 40 ~+105 C : - 40 ~+125 Package Reserved L : LQFP 48 Z : QFN 33 图 NuMicro 命名规则 文件更新日期 :: 4 月 10 日, 版本 V1.01

14 5 管脚配置 5.1 QFN 33 pin RXD1, RTS1, P0.1 TXD1, CTS1, P0.0 VDD AVDD AIN0, T2, P1.0 RXD1, AIN2, P1.2 TXD1, AIN3, P1.3 CPN0, AIN4, P CPP0, AIN5, P1.5 RST CPN1, RXD, P3.0 AV SS CPP1, TXD, P3.1 T0EX, STADC, INT0, P3.2 SDA, T0, P3.4 SCL, T1, P QFN 33-Pin 33 VSS P0.4, SPISS1 P0.5, MOSI_1 P0.6, MISO_1 P0.7, SCLK1 P4.7, ICE_DAT P4.6, ICE_CLK P2.6, PWM6, CPO1 P2.5, PWM5 P3.6, CKO, CPO0 XTAL1 XTAL2 VSS P2.4, PWM4 P2.3, PWM3 P2.2, PWM2 LDO_CAP Top transparent view 图 NuMicro M051 系列 QFN33 引脚图 版本 V1.01

15 5.2 LQFP 48 pin RXD, RTS0, AD3, P0.3 TXD, CTS0, AD2, P0.2 RXD1, RTS1, AD1, P0.1 TXD1, CTS1, AD0, P0.0 VDD AVDD nwrl, T2,AIN0,P1.0 nwrh, T3,AIN1,P1.1 RXD1,AIN2, P1.2 TXD1,AIN3,P1.3 CPN0, SPISS0,AIN4,P1.4 PWM2, P CPP0, MOSI_0, AIN5, P P4.1, PWM1, T3EX MISO_0, AIN6, P P0.4, AD4, SPISS1 SPICLK0, AIN7, P P0.5, AD5, MOSI_1 RST 4 33 P0.6, AD6, MISO_1 CPN1, RXD, P P0.7, AD7, SPICLK1 AV SS CPP1, TXD, P pin LQFP P4.7, ICE_DAT P4.6, ICE_CLK T0EX, STADC, INT0, P P4.5, ALE T1EX, MCLK, INT1, P P4.4, /CS SDA, T0, P P2.7, AD15, PWM7 SCL, T1, P P2.6, AD14, PWM6, CPO1 PWM3, P P2.5, AD13, PWM P4.0, PWM0, T2EX P2.4, AD12, PWM4 P2.3, AD11, PWM3 P2.2, AD10, PWM2 P2.1, AD9, PWM1 P2.0, AD8, PWM0 LDO_CAP VSS XTAL1 XTAL2 P3.7, RD P3.6, WR, CKO, CPO0 图 NuMicro M051 系列 LQFP-48 引脚图 文件更新日期 :: 4 月 10 日, 版本 V1.01

16 5.3 管脚描述 管脚号复用功能符号 QFN33 LQFP [1] 类型 描述 XTAL1 I (ST) 晶振脚 1: 内部反向放大器输入管脚 当 FOSC[1:0] (CONFIG3[1:0]) 都为 1( 默认值 ) 时, 系统时钟由外部高速晶振或谐振器输入 XTAL2 O 晶振脚 2: 内部反向放大器输出管脚 此管脚输出晶振脚 1 的反向信号 VDD P 电源输入脚 : 提供数字电源 V DD VSS P 地 : 数字电源地 AVDD P 模拟电源输入脚 : 提供模拟电源 AV DD 4 6 AVSS P 地 : 模拟电源地 LDO_C AP P LDO: LDO 输出管脚 注 : 必须外接 1uF 电容 2 4 /RST I (ST) 复位脚 : /RST 管脚为施密特触发输入管脚, 用于芯片复位 当该管脚上接入 低 电位, 并保持 768 个内部 22 MHz RC 高速晶振时钟周期后, 芯片复位 /RST 管脚具有上拉电阻, 对该管脚通过外部电容接地, 就可以完成上电复位 P0.0 CTS1 AD P0.1 RTS1 AD1 NC 38 P0.2 CTS0 AD2 NC 37 P0.3 RTS0 AD3 TXD1 [2] D, I/O RXD1 [2] D, I/O TXD [2] D, I/O RXD [2] D, I/O 端口 0: 端口 0 是 8 位的, 具有四种输出模式,2 种输入模式的管脚 并与下列功能复用, 包括 CTS1, RTS1, CTS0, RTS0, TXD1, RXD1, TXD, RXD, SPISS1, MOSI_1, MISO_1, 及 SPCLK1 当外部总线接口 (EBI) 被使能时,P0 可复用为 AD[7:0] SPISS1, MOSI_1, MISO_1, 和 SPICLK1 引脚用于 SPI 功能 版本 V1.01

17 管脚号复用功能符号 QFN33 LQFP [1] 类型 描述 P0.4 SPISS1 AD P0.5 MOSI_1 AD P0.6 MISO_1 AD6 D, I/O D, I/O D, I/O CTS0/1: UART0/1 清除发送输入引脚 RTS0/1: UART0/1 请求发送输出引脚 RXD/TXD : 用于 UART0 功能 RXD1/TXD1 : 用于 UART1 功能 P0.7 SPISCLK 1 AD7 D, I/O P1.0 T2 AIN0 WRL I/O 端口 1: 端口 1 是 8 位的, 具有四种输出模式,2 种输入模式的管脚 并与下列功能复用, 包括 T2, T3, RXD1, TXD1, NC 44 P1.1 T3 AIN1 WRH I/O WRL, WRH, SPISS0, MOSI_0, MISO_0, 及 SPICLK P1.2 RXD1 AIN2 I/O P1.3 TXD1 AIN3 I/O P1.4 SPISS0 AIN4 CPN0 I/O 1 1 P1.5 MOSI_0 AIN5 CPP0 I/O NC 2 P1.6 MISO_0 AIN6 I/O NC 3 P1.7 SPICLK0 AIN7 I/O T2:Timer2 的外部事件计数器输入管脚 T3:Timer3 的外部事件计数器输入管脚 SPISS0, MOSI_0, MISO_0, 和 SPICLK0 引脚用于 SPI 功能 AIN0~AIN7: 用于 12 位 ADC 的模拟信号输入脚 RXD1/TXD1: 供 UART1 使用 WRL / WRH :EBI 模式下,16-bit 数据宽度时, 用于输出低 / 高字节写使能信号. CPN0/CPP0 : 用于比较器 0 的正负端输入. NC 19 P2.0 PWM0 AD8 NC 20 P2.1 PWM1 AD P2.2 PWM2 AD P2.3 PWM3 AD11 D, I/O D, I/O D, I/O D, I/O 端口 2: 端口 2 是 8 位的, 具有 4 种输出模式,2 种输入模式的管脚 并与下列功能复用 当外部总线接口 (EBI) 被使能时,P2 可复用为 AD[15:8] PWM0~PWM7 用于 PWM 输出功能 CPO1: 比较器 1 的输出引脚 P2.4 PWM4 AD12 D, I/O 文件更新日期 :: 4 月 10 日, 版本 V1.01

18 管脚号复用功能符号 QFN33 LQFP [1] 类型 描述 P2.5 PWM5 AD13 D, I/O P2.6 PWM6 AD14 CPO1 D, I/O NC 27 P2.7 PWM7 AD15 D, I/O P3.0 P3.1 P3.2 RXD TXD INT 0 STADC CPN1 CPP1 T0EX I/O I/O I/O 端口 3: 端口 3 是 8 位的, 具有 4 种输出模式,2 种输入模式的管脚 并与下列功能复用 包括 RXD,TXD, INT 0, INT 1,T0,T1, WR, RD,STADC, MCLK,SDA,SCL,CKO,CPN1,CPP1,T0EX, T1EX 及 CPO0 NC 9 P3.3 INT 1 MCLK T1EX I/O T0:Timer0 的外部事件计数器输入管脚 T1:Timer1 的外部事件计数器输入管脚 7 10 P3.4 T0 SDA I/O 8 11 P3.5 T1 SCL I/O 9 13 P3.6 WR CKO CPO0 I/O RXD/TXD: 供 UART0 使用 SDA/SCK : 供 I2C 功能使用 MCLK:EBI 时钟输出脚 CKO:HCLK 时钟输出 STADC:ADC 外部触发信号脚 NC 14 P3.7 RD I/O CPN1/CPP1: 比较器 1 的正 / 负端输入引脚. CPO0: 比较器 0 的输出引脚 T0EX/T1EX :Timer0/1 的外部捕获 / 复位功能输入引脚. NC 24 P4.0 PWM0 T2EX I/O 端口 4: 端口 4 是 8 位的, 具有 4 种输出模式,2 种输入模式 的管脚 并与下列功能复用 包括 /CS, ALE, NC 36 P4.1 PWM1 T3EX I/O ICE_CLK 及 ICE_DAT NC 48 P4.2 PWM2 I/O NC 12 P4.3 PWM3 I/O NC 28 P4.4 /CS I/O NC 29 P4.5 ALE I/O /CS EBI 的片选信号脚 ALE ( 地址锁存使能脚 ) : 用于使能地址锁存, 在端口 0 和端口 2 上把地址从数据中分离出来 ICE_CLK/ICE_DAT: 用于 JTAG 仿真 当 EBI 使能,P4.0-P4.3 可用作 PWM0-3 T2EX/T3EX:Timer2/3 的外部捕获 / 复位功能输入引脚 P4.6 ICE_CLK I/O 版本 V1.01

19 管脚号复用功能符号 QFN33 LQFP [1] 类型 描述 P4.7 ICE_DAT I/O 表 NuMicro M051 系列引脚描述 [1] I/O 类型描述 I: 输入,O: 输出,I/O: 准双向,D: 开漏, P: 电源管脚,ST:Schmitt 触发器 [2] 引脚特性由软件设定, 但是某一时刻只有一个功能可以被选择. 文件更新日期 :: 4 月 10 日, 版本 V1.01

20 6 功能描述 6.1 ARM Cortex -M0 内核 Cortex -M0 处理器是 32 位多级可配置的 RISC 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 该系列处理器支持两种操作模式 -Thread 模式和 Handler 模式 当有异常发生时, 处理器进入 Handler 模式 异常返回只能在 Handler 模式下发生 当复位时, 处理器会进入 Thread 模式, 处理器也可在异常返回时进入到 Thread 模式 图 显示了处理器内核的各个功能模块. Cortex-M0 components Cortex-M0 processor Debug Interrupts Nested Vectored Interrupt Controller (NVIC) Cortex-M0 Processor Core Breakpoint and Watchpoint Unit Wakeup Interrupt Controller (WIC) Bus matrix Debugger interface Debug Access Port (DAP) AHB-Lite interface Serial Wire or JTAG debug port 图 功能框图 设备提供 : 低门数处理器特性 : ARMv6-M Thumb 指令集 Thumb-2 技术 ARMv6-M 兼容,24-bit SysTick 定时器 32-bit 硬件乘法器 系统接口支持小端 (little-endian) 数据访问 具有确定性, 固定延迟的中断处理能力 可以丢弃和重新开始多次加载 / 存储和多周期乘法以保证快速中断处理 与 C 应用程序二进制接口兼容的异常模式 (C-ABI) ARMv6-M(C-ABI) 兼容异常模式允许用户使用纯 C 函数实现中断处理 使用等待中断 (WFI), 等待事件 (WFE) 指令, 或者从中断返回时的 sleep-on-exit 特性可以进入低功耗的休眠模式 版本 V1.01

21 NVIC 特征 : 32 个外部中断输入, 每个中断具有 4 级优先级 不可屏蔽中断输入 (NMI) 支持电平和脉冲触发中断 中断唤醒控制器 (WIC), 支持极低功耗休眠模式 调试 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 : 单一 32 位的 AMBA-3 AHB-Lite 系统接口, 为所有的系统外设和存储器提供方便的集成 支持 DAP(Debug Access Port) 的单一 32 位的从机端口 文件更新日期 :: 4 月 10 日, 版本 V1.01

22 6.2 系统管理器 概述系统管理器包括如下功能 系统复位 系统存储器映射 用于产品 ID, 芯片复位及片上模块复位, 多功能管脚控制的系统管理寄存器 系统定时器 (SysTick) 嵌套向量中断控制器 (NVIC) 系统控制寄存器 系统复位有如下事件之一发生时, 系统复位, 这些复位事件标志可以由寄存器 RSTRC 读出. 上电复位 (POR) 复位脚 (/RESET) 上有低电平 看门狗定时溢出复位 (WDT) 低电压复位 (LVR) 欠压检测复位 (BOD) CPU 复位 系统复位 系统电源架构 该器件的电源架构分为三个部分 : 由 AVDD 和 AVSS 提供的模拟电源, 为模拟部分提供工作电压 由 VDD 与 VSS 提供的数字电源, 为内部稳压器提供电压, 内部稳压器向数字操作和 I/O 管脚提供固定的 1.8V 电压 内部电压稳压器 (LDO) 的输出, 需要在相应管脚附近接一颗电容 图 示出了该设备的电源架构 : 版本 V1.01

23 NuMicro-M051 Power Distribution AVDD AVSS 12-bit SAR-ADC Low Voltage Reset Brown Out Detector FLASH Digital Logic (Timer/UART/I2C/SPI ) IRC MHz & 10KHz Osc. PLL POR25 POR50 5V to 2.5V LDO 2.5V IO cell LDO_CAP 10uF P0~P4 VSS VDD VSS 图 NuMicro M051 系列电源架构图 文件更新日期 :: 4 月 10 日, 版本 V1.01

24 6.2.4 系统存储器映射 NuMicro M051 系列提供 4G 字节的寻址空间 每个片上模块存储器地址分配情况在表 中示出 详细的寄存器地址分配和编程将在后续的各个片上外设描述章节被描述 NuMicro M051 系列仅支持小端数据格式 表 片上模块的地址空间分配 地址空间标志模块 Flash & SRAM 内存空间 0x0000_0000 0x0000_FFFF FLASH_BA FLASH 内存空间 (64KB) 0x2000_0000 0x2000_0FFF SRAM_BA SRAM 内存空间 (4KB) EBI 空间 (0x6000_0000 ~ 0x6001_FFFF) 0x6000_0000 0x6001_FFFF EBI_BA EBI 空间 AHB 模块空间 (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 (P0~P4) 控制寄存器 0x5000_C000 0x5000_FFFF FMC_BA Flash 存储器控制寄存器 0x5001_0000 0x5001_3FFF EBI_CTL_BA EBI 控制寄存器 (128KB) APB 模块空间 (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 I2C_BA I2C 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 0x4003_4000 0x4003_7FFF SPI1_BA 带主 / 从功能的 SPI1 控制寄存器 0x4004_0000 0x4004_3FFF PWMA_BA PWM0/1/2/3 控制寄存器 0x4005_0000 0x4005_3FFF UART0_BA UART0 控制寄存器 0x400D_0000 0x400D_3FF ACMP_BA 模拟比较器控制寄存器 版本 V1.01

25 0x400E_0000 0x400E_FFFF ADC_BA 模数转换器 (ADC) 控制寄存器 0x4011_0000 0x4011_3FFF TMR23_BA Timer2/Timer3 控制寄存器 0x4014_0000 0x4014_3FFF PWMB_BA PWM4/5/6/7 控制寄存器 0x4015_0000 0x4015_3FFF UART1_BA UART1 控制寄存器 System Control Space (0xE000_E000 ~ 0xE000_EFFF) 0xE000_E010 0xE000_E0FF SCS_BA System 定时器控制寄存器 0xE000_E100 0xE000_ECFF SCS_BA 外部中断控制器控制寄存器 0xE000_ED00 0xE000_ED8F SCS_BA System 控制寄存器 表 片上模块的地址空间分配 文件更新日期 :: 4 月 10 日, 版本 V1.01

26 6.2.5 系统存储器映射表 M052/54/58/516 4 GB 0xFFFF_FFFF Reserved System Control Reserved EBI Reserved AHB Reserved APB System Control 0xE000_F000 System Timer Control 0xE000_E000 SCS_BA 0xE000_EFFF 0xE000_E000 0xE000_E00F 0x6002_0000 0x6001_FFFF 0x6000_0000 0x5FFF_FFFF 0x5020_0000 AHB peripherals 0x501F_FFFF EBI Control 0x5001_0000 EBI_CTL_BA 0x5000_0000 FMC 0x5000_C000 FLASH_BA 0x4FFF_FFFF GPIO Control 0x5000_4000 GPIO_BA Interrupt Multiplexer Control 0x5000_0300 INT_BA Clock Control 0x5000_0200 CLK_BA 0x4020_0000 System Global Control 0x5000_0000 GCR_BA 0x401F_FFFF 1 GB 0x4000_0000 0x3FFF_FFFF APB peripherals Reserved UART1 Control 0x4015_0000 UART1_BA 0x2000_1000 PWM4/5/6/7 Control 0x4014_0000 PWMB_BA 0x2000_0FFF Timer2/Timer3 Control 0x4011_0000 TMR23_BA ADC Control 0x400E_0000 ADC_BA 4 KB SRAM (M052/M054/M058/M0516) COMP control 0x400D_0000 ACMP_BA UART0 Control 0x4005_0000 UART0_BA 0.5 GB 0x2000_0000 PWM0/1/2/3 Control 0x4004_0000 PWMA_BA Reserved 0x1FFF_FFFF SPI1 Control 0x4003_4000 SPI1_BA SPI0 Control 0x4003_0000 SPI0_BA I2C Control 0x4002_0000 I2C_BA 0x0001_0000 Timer0/Timer1 Control 0x4001_0000 TMR01_BA 64 KB on-chip Flash (M0516) 0x0000_FFFF WDT Control 0x4000_4000 WDT_BA 32 KB on-chip Flash (M058) 0x0000_7FFF 16 KB on-chip Flash (M054) 0x0000_3FFF 0x0000_1FFF 8 KB on-chip Flash (M052) 0 GB 0x0000_ 版本 V1.01

27 6.2.6 系统定时器 (SysTick) Cortex-M0 包含一个集成的系统定时器, SysTick. SysTick 提供一种简单,24 位写清零, 下数计数, 计数至 0 后自动重装载的计数器, 有一个灵活的控制机制 计数器可作为实时操作系统的节拍定时器或者一个简单的计数器 使能后, 系统定时器从 SysTick 当前值寄存器 (SYST_CVR) 的值向下计数到 0, 并在下一个时钟边沿, 重新加载 SysTick 重装载值寄存器 (SYST_RVR) 的值到 SysTick 当前值寄存器 (SYST_CVR), 然后随接下来的时钟递减 当计数器减到 0 时, 标志位 COUNTFLAG 置位, 读系统定时器的控制与状态寄存器 (SYST_CSR) 将清零标志位 COUNTFLAG 复位后,SYST_CVR 的值未知 使能前, 软件应该向寄存器写入 0 这样确保定时器在使能后以 SYST_RVR 中的值计数, 而非任意值 若 SYST_RVR 是 0, 在重新加载后, 定时器将保持当前值 0, 这种机制可以用来在不使用系统定时器的使能位的情形下禁用系统定时器 详情请参考 ARM Cortex -M0 Technical Reference Manual 与 ARM v6-m Architecture Reference Manual. 文件更新日期 :: 4 月 10 日, 版本 V1.01

28 6.2.7 嵌套向量中断控制器 (NVIC) Cortex-M0 提供中断控制器, 作为异常模式的组成部分, 称之为 嵌套向量中断控制器 (NVIC) 它与处理器内核紧密联系, 并具有以下特性 : 支持嵌套和向量中断 自动保存和恢复上下文 可动态改变优先级 简化的精确的中断延迟 NVIC 对所有支持的异常按优先级排序并处理, 所有异常在 处理模式 处理. NVIC 结构支持具有四级优先级的 32 个 (IRQ[31:0]) 离散中断 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于当前中断, 则新中断将代替当前中断被处理 当任何中断被响应时, 中断服务程序 ISR 的起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) 的起始地址 当起始地址取得时,NVIC 将自动保存处理状态, 包括以下寄存器 PC, PSR, LR, R0~R3, R12 的值到栈中 在 ISR 结束时, NVIC 将从栈中恢复相关寄存器的值, 恢复正常操作, 因此处理器将花费更少的确定的时间去处理中断请求 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从当前 ISR 结束切换到挂起的 ISR 的延迟时间 NVIC 还支持晚到 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 ( 保存处理器状态和获取起始地址阶段 ),NVIC 将立即选择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 版本 V1.01

29 异常模式和系统中断映射 表 列出了 NuMicro M051 系列支持的异常模式 软件可以对其中一些异常以及所有中断设置 4 级优先级 最高用户可配置优先级记为 0, 最低优先级记为 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 异常号 向量地址 中断号 (Bit in Interrupt Registers) 中断名源 IP 中断描述 掉电唤醒 x00-0x3C 系统异常 16 0x40 0 BOD_OUT Brown- Out 欠压检测中断 Yes 17 0x44 1 WDT_INT WDT 看门狗定时器中断 Yes 18 0x48 2 EINT0 GPIO P3.2 脚上的外部信号中断 Yes 19 0x4C 3 EINT1 GPIO P3.3 脚上的外部信号中断 Yes 20 0x50 4 GP01_INT GPIO P0[7:0] / P1[7:0] 外部信号中断 Yes 21 0x54 5 GP234_INT GPIO P2[7:0]/P3[7:0]/P4[7:0] 外部信号中断, 除 P32 和 P33 Yes 22 0x58 6 PWMA_INT PWM0~3 PWM0, PWM1, PWM2 和 PWM3 中断 No 23 0x5C 7 PWMB_INT PWM4~7 PWM4, PWM5, PWM6 和 PWM7 中断 No 24 0x60 8 TMR0_INT TMR0 Timer 0 中断 No 25 0x64 9 TMR1_INT TMR1 Timer 1 中断 No 26 0x68 10 TMR2_INT TMR2 Timer 2 中断 No 27 0x6C 11 TMR3_INT TMR3 Timer 3 中断 No 28 0x70 12 UART0_INT UART0 UART0 中断 Yes 29 0x74 13 UART1_INT UART1 UART1 中断 Yes 30 0x78 14 SPI0_INT SPI0 SPI0 中断 No 31 0x7C 15 SPI1_INT SPI1 SPI1 中断 No x80-0x x88 18 I2C_INT I2C I2C 中断 No x8C- 0xAC xA4 25 ACMP_INT ACMP 模拟比较器 0 和模拟比较器 1 的中断 Yes 42-0xA 文件更新日期 :: 4 月 10 日, 版本 V1.01

30 43 0xAC 44 0xB0 28 PWRWU_INT CLKC 从掉电状态唤醒的时钟控制器中断 Yes 45 0xB4 29 ADC_INT ADC ADC 中断 No xB8-0xBC 表 异常模式 异常名称向量号优先级 Reset 1-3 NMI 2-2 Hard Fault 3-1 保留 4 ~ 10 保留 SVCall 11 可配置 保留 12 ~ 13 保留 PendSV 14 可配置 SysTick 15 可配置 Interrupt (IRQ0 ~ IRQ31) 16 ~ 47 可配置 表 系统中断映射 版本 V1.01

31 向量表 当任何中断被响应时, 处理器会自动从内存的向量表中获取中断服务程序 (ISR) 的起始地址 对于 ARMv6-M, 向量表的基地址固定在 0x 向量表包括复位后栈指针的初始值, 所有异常处理函数的入口地址 在上一页定义的向量号定义向量表中与上一部分说明的异常处理函数入口相关的入口顺序 向量表字偏移量 描述 0 SP_main - 主堆栈指针 Vector Number 异常入口指针, 用向量号表示 操作描述 表 向量表格式 通过写相应中断使能设置寄存器或清使能寄存器位域, 可以使能 NVIC 中断或禁用 NVIC 中断, 这些寄存器通过写 1 使能和写 1 清零, 读取这两种寄存器均返回当前相应中断的使能状态 当某一个中断被禁用时, 中断声明将使该中断挂起, 然而, 该中断不会被激活 如果某一个中断在被禁用时处于激活状态, 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 清使能位可以阻止相关中断被再次激活 NVIC 中断可以使用互补的寄存器对来挂起 / 解除挂起以使能 / 禁用这些中断, 这些寄存器分别为 Set- Pending 寄存器与 Clear-Pending 寄存器, 这些寄存器使用写 1 使能和写 1 清楚的方式, 读取这两种寄存器返回当前相应中断的挂起状态 Clear-Pending 寄存器不会对处于激活状态的中断的执行状态产生任何影响 NVIC 中断通过更新 32 位寄存器中的各个 8 位字段 ( 每个寄存器支持 4 个中断 ) 来分配中断的优先级 与 NVIC 相关的通用寄存器都可以从内存系统控制空间的一块区域访问, 下一节将作出描述. 文件更新日期 :: 4 月 10 日, 版本 V1.01

32 6.3 时钟控制器 概述 时钟控制器为整个芯片提供时钟, 包括系统时钟和所有外设时钟 时钟控制器还利用独立的时钟 ON/OFF 控制 时钟源选择和时钟分频器, 实现电源控制功能 在 CPU 置位掉电使能位 (PWR_DOWN_EN) 且 Cortex-M0 执行 WFI 指令之后, 芯片会进入掉电模式, 在那之后, 芯片等待唤醒中断源被触发以离开掉电模式 在掉电模式下, 时钟控制器关闭外部高速晶振和内部 MHz 高速振荡器, 以降低整个系统的功耗 时钟发生器方块图 时钟发生器由如下 4 个时钟源组成 : 一个外部 4~24 MHz 高速晶振 一个内部 MHz RC 高速振荡器 一个可编程的 PLL FOUT(PLL 时钟源可以选择外部 4~24MHz 高速晶振和内部 MHz 高速振荡器 ) 一个内部 10KHz 低速振荡器 版本 V1.01

33 MHz 4~12 MHz 10 khz MHz 4~24 MHz PLLCON[19] MHz HCLK 4~24 MHz Reserved 4~24 MHz MHz 10 khz PLLFOUT Reserved 4~24 MHz CLKSEL0[2:0] 1/2 1/2 1/2 CLKSEL0[5:3] PLLFOUT /(HCLK_N+1) MHz HCLK Reserved 4~24 MHz CLKSEL1[22:20] CLKSEL1[18:16] CLKSEL1[14:12] CLKSEL1[10:8] MHz HCLK Reserved 4~24 MHz CPUCLK HCLK PCLK CPUCLK SYST_CSR[2] MHz 1 0 CPU EBI ACMP I2C SPI 0-1 TMR 0 TMR 1 TMR 2 TMR 3 FMC SysTick FDIV PWM 6-7 PWM 4-5 PWM 2-3 PWM 0-1 CLKSEL2[7:2] CLKSEL1[31:28] 10 khz BOD 11 HCLK 1/ WDT MHz HCLK PLLFOUT Reserved 01 CLKSEL1[1:0] 1/(ADC_N+1) ADC 4~24 MHz 00 CLKSEL1[3:2] MHz 11 PLLFOUT 01 1/(UART_N+1) UART 0-2 4~24 MHz 00 CLKSEL1[25:24] 图 时钟发生器方块图 文件更新日期 :: 4 月 10 日, 版本 V1.01

34 6.3.3 系统时钟 & SysTick 时钟 系统时钟有 4 个时钟源, 由时钟发生器模块产生 使用寄存器 HCLK_S(CLKSEL0[2:0]) 可以切换不同的时钟, 系统时钟框图如下所示 HCLK_S (CLKSEL0[2:0]) MHz 10 khz PLLFOUT Reserved Ext. Crystal 1xx CPU in Power Down Mode 1/(HCLK_N+1) HCLK_N (CLKDIV[3:0]) CPUCLK HCLK PCLK CPU AHB APB 图 系统时钟框图 在 Cortex-M0 核中的 SysTick 的时钟源可以使用 CPU 时钟或者外部时钟 (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] 的设置 SysTick 时钟框图在图 示出 STCLK_S (CLKSEL0[5:3]) MHz 1/2 1xx HCLK Ext. Crystal Ext. Crystal 1/2 1/ STCLK 图 SysTick 时钟控制框图 版本 V1.01

35 6.3.4 AHB 时钟源选择 HCLK EBI_EN (AHBCLK[3]) EBI (External Bus Interface) HCLK ISP_EN (AHBCLK[2]) ISP (In System Programmer) 图 AHB 时钟源 HCLK 文件更新日期 :: 4 月 10 日, 版本 V1.01

36 6.3.5 外设时钟源选择 不同的外设, 其时钟有不同的时钟源切换设置 请参考 CLKSEL1 & APBCLK 寄存器的描述 PCLK WDT_EN (APBCLK[0]) Watch Dog Timer TMR0_EN (APBCLK[2]) Timer0 TMR1_EN (APBCLK[3]) Timer1 TMR2_EN (APBCLK[4]) Timer2 TMR3_EN (APBCLK[5]) Timer3 FDIV_EN (APBCLK[6]) Frequency Divider I2C_EN (APBCLK1[8]) I2C SPI0_EN (APBCLK[12]) SPI0 SPI1_EN (APBCLK[13]) SPI1 UART0_EN (APBCLK[16]) UART0 UART1_EN (APBCLK[17]) UART1 PWM01_EN (APBCLK[20]) PWM01 PWM23_EN (APBCLK[21]) PWM23 PWM45_EN (APBCLK[22]) PWM45 PWM67_EN (APBCLK[23]) PWM67 ADC_EN (APBCLK[28]) ADC ACMP_EN (APBCLK[30]) ACMP 图 外设时钟源选择 PCLK 版本 V1.01

37 6.3.6 掉电模式 ( 深度睡眠模式 ) 时钟 当芯片进入掉电模式后, 大部分时钟源 外设时钟和系统时钟将会被禁用, 如果在 CPU 进入掉电模式之前没有关闭内部 10K, 它将保持有效, 一些选择 10K 做时钟源的外设仍可以处于激活状态 如下外设仍然可以保持激活 : 外设时钟 ( 当这些 IP 采用内部 10KHz 低速振荡器作时钟源时 ) 看门狗时钟 Timer 0/1/2/3 时钟 PWM 时钟 分频器输出 该设备包含一个由 16 级 2 分频移位寄存器组成的分频器 其中哪一级的值被输出由一个 16 选 1 的多路转换器选择, 并被映射到 P3.6 输出 所以有 16 种以 2 为幂的时钟分频选择, 频率从 Fin/2 1 到 Fin/2 17, 其中 Fin 为输入到时钟分频器的时钟频率 输出公式 : F out = F in /2 (N+1), 其中 F in 为输入时钟频率, F out 为时钟分频输出频率, N 为 FSEL(FRQDIV[3:0]) 中的 4 位值 当写 1 到 DIVIDER_EN(FRQDIV[4]), 链计数器开始计数, 当写 0 到 DIVIDER_EN(FRQDIV[4]), 链计数器持续计数直到分频时钟达到低状态并停留在低状态 FRQDIV_S (CLKSEL2[3:2]) MHz HCLK Reserved 4~24 MHz FDIV_EN(APBCLK[6]) FRQDIV_CLK 图 分频器的时钟源 文件更新日期 :: 4 月 10 日, 版本 V1.01

38 DIVIDER_EN (FRQDIV[4]) Enable divide-by-2 counter FRQDIV_CLK 16 chained divide-by-2 counter 1/2 1/2 2 1/ /2 15 1/ : : to 1 MUX CLKO FSEL (FRQDIV[3:0]) 图 分频器框图 版本 V1.01

39 6.4 通用 I/O 概述 这款 MCU 有 40 个通用 I/O 引脚, 并和某些功能复用引脚 40 个引脚分配在 P0, P1, P2, P3 和 P4 五个端口上, 每个端口最多 8 个引脚 每个引脚都是独立的, 都有相应的寄存器来控制引脚工作模式与数据 每个 I/O 引脚上的 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 默认所有的 I/O 引脚处于准双向模式, 端口数据寄存器 Px_DOUT[7:0] 的值为 0x000_00FF 每个 I/O 引脚配有一个非常弱的独立的上拉电阻,VDD 从 5.0V 到 2.5V 时, 内部弱上拉电阻阻值大约为 110KΩ~300KΩ 输入模式说明 设置 Px_PMD(PMDn[1:0]) 为 00b,Px[n] 为输入模式,I/O 引脚为三态 ( 高阻态 ), 没有输出驱动能力 Px_PIN 的值反映相应端口引脚的状态 输出模式说明 设置 Px_PMD(PMDn[1:0]) 为 2 b01,px[n] 为输出模式,I/O 引脚支持数字输出功能, 有拉电流 / 灌电流能力 Px_DOUT 相应位的值被送到相应引脚上 VDD P Port Pin Port Latch Data N Input Data 图 推挽输出 文件更新日期 :: 4 月 10 日, 版本 V1.01

40 开漏模式说明 设置 Px_PMD(PMDn[1:0]) 为 2 b10,px[n] 为开漏模式,I/O 支持数字输出功能, 但仅有灌电流能力, 为了把 I/O 引脚拉到高电平状态, 需要外接一颗上拉电阻. 如果 Px_DOUT 相应位 bit [n] 的值为 0, 引脚上输出低电平. 如果 Px_DOUT 相应位 bit [n] 的值为 1, 该引脚输出为高电平, 由内部上拉电阻或外部上拉电阻控制 Port Pin Port Latch Data N Input Data 准双向模式说明 图 开漏输出 设置 Px_PMD(PMDn[1:0]) 为 2 b11,px[n] 引脚为准双向模式,I/O 同时支持数字输出和输入功能, 但拉电流仅达数百 ua. 要实现数字输入, 需要先将 Px_DOUT 相应位置 1 准双向输出是 80C51 及其派生产品所共有的模式 若 Px_DOUT 相应位 bit[n] 为 0, 引脚上输出为 低电平. 若 Px_DOUT 相应位 bit[n] 为 1, 该引脚将核对引脚值. 若引脚值为高, 没有任何动作, 若引脚值为低, 该引脚置为强高 2 个时钟周期, 然后禁用强输出驱动, 引脚状态由内部上拉电阻控制 注 : 准双向模式的拉电流能力仅有 200uA 到 30uA( 相应 VDD 的电压从 5.0V 到 2.5V) VDD 2 CPU Clock Delay P P Very P Strong Weak Weak Port Pin Port Latch Data N Input Data 图 准双端 I/O 模式 版本 V1.01

41 6.5 I2C 总线控制器 ( 主机 / 从机 ) 概述 I2C 为双线, 双向串行总线, 为设备之间的数据通讯提供了简单有效的方法 标准 I2C 是多主机总线, 包括冲突检测和仲裁机制以防止在两个或多个主机试图同时控制总线时发生数据冲突 依靠 SCL 时钟同步, 数据在主机与从机间在 SDA 数据线上一字节一字节的传输, 每个字节为 8 位长度, 一个 SCL 时钟脉冲传输一个数据位, 数据由最高位 MSB 首先传输, 每个传输字节后跟随一个应答位, 每个位在 SCL 为高时采样 ; 因此,SDA 线只有在 SCL 为低时才可以改变, 在 SCL 为高时 SDA 必须保持稳定 当 SCL 为高时,SDA 线上的跳变视为一个命令 (START 或 STOP), 更多详细的 I2C 总线时序请参考图 STOP START Repeated START STOP SDA tbuf tlow SCL tr tf thigh thd;sta thd;dat tsu;dat tsu;sta tsu;sto 图 I2C 总线时序 该设备的片上 I2C 提供符合 I2C 总线标准模式规范的串行接口,I2C 端口自动处理字节传输, 将 I2CON 的 ENS1 位设置为 1, 可以使能该端口 I2C H/W 接口通过两个引脚连接到 I2C 总线 :SDA ( 串行数据线 ) 与 SCL ( 串行时钟线 ) 当这两个引脚被配置为开漏模式时, 引脚 SDA 与 SCL 用于 I2C 操作需要上拉电阻 在作为 I2C 端口使用时, 用户必须先将这两个引脚设置为 I2C 功能 特征 I2C 总线通过两根线 (SDA 和 SCL) 在连接在总线上的设备间传输数据, 总线的主要特征 : 支持主机和从机模式 主从机之间双向数据传输 多主机总线支持 ( 无中心主机 ) 多主机间同时发送数据仲裁, 总线上串行数据不会被损坏 串行时钟同步使得不同比特率的器件可以通过一条串行总线传输数据 串行时钟同步可用作握手方式来暂停和恢复串行传输 内建一个 14 位超时计数器, 当 I2C 总线挂起并且计数器溢出时, 该计数器将请求 I2C 中断 需要外部上拉用于高电平输出 可编程的时钟适用于不同速率控制 文件更新日期 :: 4 月 10 日, 版本 V1.01

42 支持 7 位寻址模式 I2C 总线控制器支持多地址识别 (4 组从机地址带屏蔽选项 ) 版本 V1.01

43 6.6 PWM 发生器和捕捉定时器 概述 NuMicro M051 系列有 2 个 PWM 组, 共有 4 组 PWM 发生器, 可配置成 8 个独立的 PWM 输出, PWM0~PWM7, 或者 4 个互补的 PWM 对, (PWM0, PWM1), (PWM2, PWM3), (PWM4, PWM5) 和 (PWM6, PWM7), 带 4 个可编程的死区发生器. 每组 PWM 发生器带有 8 位预分频器, 一个时钟分频器提供 5 种分频 (1, 1/2, 1/4, 1/8, 1/16), 两个 PWM 定时器包括 2 个时钟选择器, 两个 16 位 PWM 向下计数计数器用于 PWM 周期控制, 两个 16 位比较器用于 PWM 占空比控制以及一个死区发生器 4 组 PWM 发生器提供 8 个独立的 PWM 中断标志, 这些中断标志当相应的 PWM 周期向下计数器达到零时由硬件置位 每个 PWM 中断源和它相应的中断使能位可以引起 CPU 请求 PWM 中断 PWM 发生器可以配置为单触发模式产生仅仅一个 PWM 周期或自动重载模式连续输出 PWM 波形 当 PCR.DZEN01 置位, PWM0 与 PWM1 执行互补的 PWM 对功能, 这一对 PWM 的时序, 周期, 占空比和死区时间由 PWM0 定时器和死区发生器 0 决定 同样,PWM 互补对 (PWM2, PWM3),(PWM4, PWM5) 与 (PWM6, PWM7) 分别由 PWM2,PWM4 与 PWM6 定时器和死区发生器 2,4,6 控制, 参考下图查看 PWM 定时器架构 为防止 PWM 输出不稳定波形,16 位向下计数器和 16 位比较器采用双缓存 当用户向计数器 / 比较器缓冲寄存器内写入值, 只有当向下计数器的值达到 0 时, 被更新的值才会被装载到 16 位计数器 / 比较器 该双缓冲特性避免 PWM 输出波形上产生毛刺 当 16 位向下计数器达到 0 时, 中断请求产生 如果 PWM 定时器被配置为自动重装载模式, 当向下计数器达到 0 时, 会自动重新装载 PWM 计数器寄存器 (CNRx) 的值, 并开始递减计数, 如此连续重复 如果定时器设为单触发模式, 当向下计数器达到 0 时, 向下计数器停止计数, 并产生一个中断请求 PWM 计数器比较器的值用于高电平脉冲宽度调制, 当向下计数器的值与比较寄存器的值相同时, 计数器控制逻辑反转输出为高电平 PWM 定时器可复用为数字输入捕捉功能 如果捕捉功能使能,PWM 的输出引脚将被切换至捕捉输入模式 捕捉器 0 和 PWM0 使用同一个定时器, 捕捉器 1 和 PWM1 使用另一组定时器, 以此类推 因此在使用捕捉功能之前, 用户必须预先配置 PMW 定时器 捕捉功能使能后, 捕捉器在输入通道的上升沿将 PWM 计数器值锁存至捕捉上升沿锁存寄存器 (CRLR), 在输入通道的下降沿将 PWM 计数器值锁存至捕捉下降沿锁存寄存器 (CFLR) 捕捉通道 0 中断是可编程的, 通过设定 CCR0.CRL_IE0[1] ( 上升沿锁存中断使能 ) 和 CCR0.CFL_IE0[2]] ( 下降沿锁存中断使能 ) 来决定中断发生的条件 通过设置 CCR0.CRL_IE1[17] 和 CCR0.CRL_IE1[18], 捕捉通道 1 有同样的特性 通过设置相应的控制位, 每组的通道 0 到通道 3 有同样的特性 对于每一组, 不管捕捉何时产生中断 0/1/2/3,PWM 计数器 0/1/2/3 都将在该时刻重载 最大的捕捉频率受捕捉中断延迟限制 捕捉中断发生时, 软件至少要执行三个步骤 : 读 PIIRx 以得到中断源, 读 PWM_CRLx/PWM_CFLx(x=0 到 3) 以得到捕捉值, 写 1 清 PIIRx 如果中断延迟要花时间 T0 完成, 在这段时间内 (T0), 捕捉信号一定不能翻转 在这种情况下, 最大的捕捉频率将是 1/T0 例如 : HCLK = 50 MHz, PWM_CLK = 25 MHz, 中断延迟时间 900 ns 因此最大的捕捉频率将是 1/900ns 1000 khz 文件更新日期 :: 4 月 10 日, 版本 V1.01

44 6.6.2 特征 PWM 功能特性 : PWM 组有两个 PWM 发生器 每个 PWM 发生器支持一个 8 位的预分频器, 一个时钟分频器, 两个 PWM 定时器 ( 向下计数 ), 一个死区发生器和两路 PWM 输出 最高 16 位分辨率 PWM 中断请求与 PWM 周期同步 单触发模式或自动重载模式 2 个 PWM 组 (PWMA/PWMB) 支持 8 个 PWM 通道 捕捉功能模块特性 : 与 PWM 发生器共享时序控制逻辑 8 路捕捉输入通道与 8 个 PWM 输出通道复用 每个通道支持一个上升沿锁存寄存器 (CRLR), 一个下降沿锁存寄存器 (CFLR) 和捕捉中断标志 (CAPIFx) 版本 V1.01

45 6.7 串行外设接口 (SPI) 控制器 概述 串行外围设备接口 (SPI) 是一个工作于全双工模式下的同步串行数据通讯协议 设备通过 4 线双向接口工作于主机 / 从机模式进行通讯 NuMicro M051 系列包括最多 2 组 SPI 控制器, 将从外设接收到的数据进行串并转换, 或将要发送到外设的数据进行并串转换 每组 SPI 控制器都可被设置成主机 ; 也可设置为被片外主机设备控制的从机 为了某些特别的应用, 控制器支持可变串行时钟 特性 最多两组 SPI 控制器 支持主 / 从机模式 比特长度可配置, 一个传输字最多可达 32 比特 ; 传输次数可配置, 一次最多可传输 2 笔, 所以一次数据传输的最大比特长度是 64 比特 支持 burst 操作模式, 在一次传输过程中, 发送 / 接收最多一次可以传输两个字 支持 MSB 或 LSB 优先传输 字节或字休眠模式 主机模式下支持两种可编程的串行时钟频率 从机模式下支持 3 线模式, 没有从设备片选 SPI 时钟频率可以配置等于系统时钟频率 文件更新日期 :: 4 月 10 日, 版本 V1.01

46 6.8 定时器控制器 概述 定时器控制器包括 4 组 32 位的定时器,TIMER0~TIMER3, 方便用户的定时控制应用 定时器模块可支持例如频率测量, 计数, 间隔时间测量, 时钟产生, 延迟时间等功能 定时器可在计时溢出时产生中断信号, 也可在计数过程中提供计数的当前值 特征 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 4 种工作模式 : 单脉冲模式 (one-shot), 周期模式 (periodic), 反转输出模式 (toggle) 和连续计数 (continuous counting) 模式操作模式 超时周期 = ( 定时器时钟源的周期 ) * (8-bit 预分频 + 1) * (24-bit TCMP) 最大计数周期 = (1 / T MHz) * (2 8 ) * (2 24 ), T 是定时器时钟源的周期 24 位向上计数器的值, 通过 TDR( 定时器数据寄存器 ) 可读取 支持事件计数功能, 可以数外部输入信号的事件个数 支持输入捕捉功能, 可以捕捉或者复位计数器的值 版本 V1.01

47 6.9 看门狗定时器 (WDT) 概述 看门狗定时器用于在软件运行至未知状态时执行系统复位功能, 可以防止系统无限制地挂机, 除此之外, 看门狗定时器还可将 CPU 由掉电模式唤醒 看门狗定时器包含一个 18 位的自由运行的计数器, 可编程其定时溢出间隔. 设置 WTE(WDTCR[7]) 使能看门狗定时器,WDT 计数器开始向上计数. 当计数器达到选择的定时溢出间隔, 如果看门狗定时器中断使能位 WTIE 置位, 看门狗定时器中断标志 WTIF 被立即置位, 并请求 WDT 中断, 同时, 跟随在时间溢出事件之后有一个指定延时 (1024 * T WDT ), 用户必须在该延时时间结束前设置 WTR(WDTCR[0]) ( 看门狗定时器复位 ) 为高, 重置 18 位 WDT 计数器, 防止 CPU 复位 WTR 在 WDT 计数重置后自动由硬件清零 通过设置 WTIS(WDTCR[10:8]) 可选择 8 个带有指定延时的定时溢出间隔. 如果在特定延迟时间终止后,WDT 计数没有被清零, 看门狗定时器将置位看门狗定时器复位标志 (WTRF) 并使 CPU 复位. 这个复位将持续 63 个 WDT 时钟, 然后 CPU 重启, 并从复位向量 (0x ) 开始执行程序. 看门狗复位后 WTRF 位不会被清除 用户可用软件查询 WTFR 来识别复位源 WDT 还提供唤醒功能 当芯片掉电, 且看门狗唤醒使能位 (WDTR[4]) 置位时, 如果 WDT 计数器达到由 WTIS (WDTCR [10:8]) 定义的时间间隔时, 芯片就会由掉电状态唤醒 第一个例子, 如果 WTIS 被设置为 000,CPU 从掉电状态被唤醒的时间间隔是 2 4 * T WDT 当掉电命令被软件设置,CPU 进入掉电状态, 在 2 4 * T WDT 时间过后,CPU 由掉电状态唤醒 第二个例子, 如果 WTIS 被设置为 111,CPU 从掉电状态被唤醒的时间间隔是 2 18 * T WDT 当掉电命令被软件设置,CPU 进入掉电状态, 在 2 18 * T WDT 时间过后,CPU 由掉电状态唤醒 注意, 如果 WTRE (WDTCR [1]) 被置位, 再 CPU 被唤醒之后, 软件应当尽可能快的通过置位 WTR(WDTCR [0]) 来清零看门狗定时器计数器, 否则, 如果在从 CPU 唤醒到软件清零看门狗定时器计数器的时间超过 1024 * T WDT, 看门狗定时器计数器没有通过置位 WTR(WDTCR [0]) 被清零, 看门狗定时器将复位 CPU WTIS Timeout Interval Selection T TIS Interrupt Period T INT WTR Timeout Interval (WDT_CLK=10 khz) MIN. T WTR ~ MAX. T WTR * T WDT 1024 * T WDT 1.6 ms ~ 104 ms * T WDT 1024 * T WDT 6.4 ms ~ ms * T WDT 1024 * T WDT 25.6 ms ~ 128 ms * T WDT 1024 * T WDT ms ~ ms * T WDT 1024 * T WDT ms ~ 512 ms * T WDT 1024 * T WDT s ~ s * T WDT 1024 * T WDT s ~ s * T WDT 1024 * T WDT s ~ s 表 看门狗超时间隔选择 文件更新日期 :: 4 月 10 日, 版本 V1.01

48 T WDT INT T TIS T INT 1024 * T WDT RST Minimum T WTR Maximum T WTR T RST 63 * T WDT T WDT : Watchdog Engine Clock Time Period T TIS : Watchdog Timeout Interval Selection Period T INT : Watchdog Interrupt Period T RST : Watchdog Reset Period T WTR : Watchdog Timeout Interval Period 图 中断时序与复位信号时序 特征 18- 位自由运行的计数器以防止 CPU 在延迟时间结束之前发生看门狗定时器复位 超时间隔可选 (2^4 ~ 2^18), 超时时间范围在 104 ms ~ s ( 如果 WDT_CLK = 10 KHz). 复位周期 = (1 / 10 khz) * 63, 如果 WDT_CLK = 10 KHz 版本 V1.01

49 6.10 UART 接口控制器 NuMicro M051 提供 2 个通用异步收 / 发器 (UART) 通道,UART0~1 支持普通速度 UART, 并支持流控制 概述 通用异步收 / 发器 (UART) 对从外设收到的数据执行串到并的转换, 对从 CPU 发送的数据执行并到串的转换 该串口同时支持 IrDA SIR 功能和 RS-485 模式. 每个 UART 通道有 5 种类型的中断, 它们是, 发送 FIFO 空中断 (Int_THRE), 接收阀值到达中断 (Int_RDA), 线状态中断 ( 奇偶校验错误或者帧错误或者 break 中断 ) (Int_RLS), 接收缓冲器超时中断 (Int_Tout), 调制解调器 / 唤醒状态中断 (Int_Modem), 缓冲错误中断 (INT_BUF_ERR) 和 LIN 接收到 break 域中断 (INT_LIN_RX_BREAK) UART0 的中断号为 12( 中断向量为 28),UART1 的中断号为 13( 中断向量 29), 参考嵌套向量中断控制器. UART0~1 内嵌一个 16 字节发送 FIFO (TX_FIFO) 和一个 16 字节接收 FIFO (RX_FIFO), 可以降低 CPU 的中断次数 CPU 可以随时读 UART 的状态 返回的状态信息包括正在被 UART 执行的传输操作的类型和条件, 在接收数据时还可能发生 3 个错误 ( 奇偶校验错误 帧错误 break 中断 ) 状况 UART 包括一个可编程的波特率发生器, 它可以将输入时钟分频来得到收发器需要的时钟. 波特率公式是 Baud Rate = UART_CLK / M * [BRD + 2]. 其中 M 和 BRD 在波特率分频寄存器 UA_BAUD 中定义. 表 列出了不同条件下波特率方程, 表 列出了 UART 波特率设置表 Mode DIV_X_EN DIV_X_ONE Divider X BRD 波特率公式 B A UART_CLK / [16 * (A+2)] B A UART_CLK / [(B+1) * (A+2)], B must >= Don t care A UART_CLK / (A+2), A must >=3 表 UART 波特率方程 系统时钟 = MHz 波特率模式 0 模式 1 模式 x A=0,B=11 A= A= A= A= A=22 A=1,B=15 A=2,B=11 A=4,B=15 A=6,B=11 A=10,B=15 A=14,B=11 A=22,B=15 A=30,B=11 A=46 A=94 A=190 A=382 文件更新日期 :: 4 月 10 日, 版本 V1.01

50 38400 A= A= A= A=286 A=62,B=8 A=46,B=11 A=34,B=15 A=126,B=8 A=94,B=11 A=70,B=15 A=254,B=8 A=190,B=11 A=142,B=15 A=510,B=8 A=382,B=11 A=286,B=15 A=574 A=1150 A=2302 A=4606 表 UART 波特率设置表 UART0 与 UART1 控制器支持自动流控制功能, 它使用 2 种低电平信号, /CTS (clear-to-send, 允许发送 ) 和 /RTS (request-to-send, 请求发送 ), 来控制 UART 和外部驱动器 (ex: Modem) 之间的数据流传递. 当自动流控功能使能时,UART 被禁止接收数据直到 UART 向外发出 /RTS 信号. 当 Rx FIFO 中字节数量和 RTS_TRI_LEV (UA_FCR [19:16]) 的值相等时, /RTS 信号变成无效. 当 UART 控制器从外部驱动器侦测到 /CTS 有效时,UART 向外发送数据如果 /CTS 无效, UART 将不向外发送数据. UART 控制器提供串行 IrDA (SIR, 串行红外 ) 功能 ( 用户需置位 rda_en (UA_FUN_SEL[1:0]) 使能 IrDA 功能 ). SIR 规范定义短程红外异步串行传输模式为 1 bit 开始位, 8 bit 数据位, 和 1 bit 停止位. 最大数据速率为 Kbps ( 半双工 ). IrDA SIR 模块包括一个 IrDA SIR 协议编码 / 解码器. IrDA SIR 只是半双工协议. 因此不能同时发送和接收数据. IrDA SIR 物理层规定在发送和接收之间至少要有 10ms 传输延时. 该特性必须由软件实现. UART 控制器的另一功能是支持 RS 位模式, 由 RTS 控制方向或通过软件编程 GPIO (P0.3 对应于 RTS0 and P0.1 对应于 RTS 1) 执行该功能. RS-485 模式通过设置 UA_FUN_SEL 寄存器选定 使用来自异步串行口的 RTS 控制信号来使能 RS-485 驱动器, 执行 RS-485 驱动器控制 在 RS-485 模式下,RX 与 TX 的许多特性与 UART 相同 版本 V1.01

51 特性 全双工, 异步通信 独立的接收 / 发送 16 字节 (UART0/UART1) FIFO 数据装载区 支持硬件自动流控制 / 流控制功能 (CTS, RTS) 和可编程的 RTS 流控制触发电平 (UART0 与 UART1 支持 ) 可编程的接收缓冲触发级别 每个通道都支持独立的可编程的波特率发生器 支持 CTS 唤醒功能 支持 8 位接收缓冲超时功能 通过设置 UA_TOR [DLY] 可以编程在上一个停止与下一个开始位之间数据发送的延迟时间 支持 break 错误, 帧错误, 奇偶校验错误和接收 / 发送缓冲溢出检测功能 完全可编程的串行接口特性 可编程的数据位, 5, 6, 7, 8 位 可编程的奇偶校验位, 偶校验 奇校验 无校验位或 stick 校验位发生和检测 可编程停止位, 1, 1.5, 或 2 停止位产生 支持 IrDA SIR 功能 普通模式下支持 3/16 位持续时间 支持 LIN 功能 支持 LIN 主 / 从模式 支持发送端可编程的 break 产生功能 支持接收端 break 检测功能 支持 RS-485 模式. 支持 RS 位模式 支持硬件或软件编程 RTS 引脚控制收发器的传输方向 文件更新日期 :: 4 月 10 日, 版本 V1.01

52 6.11 模拟数字转换 (ADC) 概述 NuMicro M051 系列包含一个 8 通道 12 位的逐次逼近式模拟 数字转换器 (SAR A/D 转换器 ). A/D 转换器支持四种工作模式 : 单次转换模式 突发转换模式 单周期扫描模式和连续扫描模式. A/D 转换可以通过软件和外部 STADC/P3.2 引脚启动 特征 模拟输入电压范围 : 0~0~AVDD( 最大 5.0V). 12 位分辨率和 10 位精度保证. 最多 8 路单端模拟输入通道或 4 路差分模拟输入通道. 最大 ADC 时钟频率 16MHz. 高达 760k SPS 转换速率. 四种操作模式 - 单次转换模式 :A/D 在指定通道完成一次转换. - 单周期扫描模式 :A/D 转换在所有指定通道完成一次转换 ( 从低序号通道到高序号通道 ). - 连续扫描模式 :A/D 转换器连续执行单周期扫描模式直到软件停止 A/D 转换. - 突发模式 :A/D 转换在指定单个通道连续进行, 并将结果顺序地存入 FIFO. A/D 转换开始条件 - 软件向 ADST 位写 1 - 外部引脚 STADC 触发 每个通道的转换结果存储在相应数据寄存器内, 并带有有效或溢出标志. 转换结果可和指定的值相比较, 当转换结果和比较寄存器的设定值相匹配时, 用户可设定是否产生中断请求. 通道 7 支持 3 种输入源 : 外部模拟电压, 内部带隙电压和温度传感器的输出 版本 V1.01

53 6.12 模拟比较器 (ACMP) 概述 NuMicro M051 系列包含两个比较器. 比较器可以一些不同的配置下使用 当正端输入大于负端输入时, 比较器输出逻辑 1, 否则输出 0 每个比较器可以配置当比较器输出值改变时发生中断 框图如 Error! Reference source not found. 所示 特性 模拟输入电压范围 : 0~5.0V 支持迟滞功能 两个模拟比较器负端可以选择输入内部参考电压 两个比较器共享一个中断向量 文件更新日期 :: 4 月 10 日, 版本 V1.01

54 6.13 外部总线接口 (EBI) 概述 NuMicro M051 系列配备一个外部总线接口 (EBI), 以供外部设备使用. 为节省外部设备与芯片的连接引脚数,EBI 支持地址总线与数据总线复用模式. 且地址锁存使能 (ALE) 信号支持区分地址与数据周期 特性 外部总线接口有下列功能 : 1. 支持外部设备最大 64K 字节 (8 位数据宽度 )/128K 字节 (16 位数据宽度 ) 2. 外部总线基本时钟频率可调 (MCLK) 3. 支持 8 位或 16 位数据宽度 4. 数据访问时间 (tacc), 地址锁存使能时间 (tale) 和地址保持时间 (tahd) 可调 5. 支持地址总线和数据总线复用以节省地址管脚 6. 空闲周期可配置用于不同的访问条件 : 写命令结束 (W2X), 连续读 (R2R) 版本 V1.01

55 6.14 Flash 内存控制器 (FMC) 概述 NuMicro M051 系列具有 64K/32K/16K/8K 字节的片上 FLASH EPROM, 用于存储应用程序 (APROM), 用户可以通过 ISP/IAP 更新 FLASH 中的程序. 在系统编程 (ISP) 允许用户更新焊接在 PCB 板上的芯片中的程序 上电后, 通过设置 Config0 的启动选择位 (CBS) 决定 Cortex-M0 CPU 从 APROM 还是 LDROM 读取代码. 此外,NuMicro M051 系列为用户提供额外的 4k 字节的数据 FLASH, 以供用户在 64/32/16/8K 字节 APROM 的 M051 系列芯片上系统掉电之前存储数据 特性 高达 50MHz 的零等待连续地址读访问 64/32/16/8KB 应用程序存储空间 (APROM) 4kB 在系统编程 (ISP) 空间 (LDROM) 固定的 4kB 数据 FLASH, 带有 512 字节页擦除单位 在系统编程 (ISP)/ 在应用编程 (IAP) 更新片上 Flash EPROM 文件更新日期 :: 4 月 10 日, 版本 V1.01

56 7 典型应用电路 DVDD DVDD L1 FB AVDD DVDD DVDD L2 FB R1 10K CB1 0.1 uf AD0 AD1 AD2 AD3 AD4 AD5 AD6 AD7 ALE CB6 0.1 uf D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D LE OE 10 VCC 20 GND AA4 AA3 AA2 AA1 AA0 ncs AD0 AD1 AD2 AD3 DVDD DVSS AD4 AD5 AD6 AD7 nwr DVSS DVSS AA15 AA14 AA13 U1 74F373 2 Q0 5 Q1 6 Q2 9 Q3 12 Q4 15 Q5 16 Q6 19 Q AA0 AA1 AA2 AA3 AA4 AA5 AA6 AA7 U3 44 AA5 A4 A5 43 AA6 A3 A6 42 AA7 A2 A7 41 nrd A1 OE 40 A0 UB CS LB AD15 I/O0 I/O15 37 AD14 I/O1 I/O14 36 AD13 I/O2 I/O13 I/O3 I/O12 35 AD12 34 DVSS VCC VSS DVDD VSS VCC AD11 I/O4 I/O11 31 AD10 I/O5 I/O10 30 AD9 I/O6 I/O9 29 I/O7 I/O8 WE NC 28 AD8 27 AA8 A17 A8 26 AA9 A16 A9 25 AA10 A15 A10 24 AA11 A14 A11 23 AA12 A13 A12 BS616LV4017EG70(TSOP-44) EBI CB2 0.1 uf AD8 AD9 AD10 AD11 AD12 AD13 AD14 AD15 ALE D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D LE OE 10 VCC 20 GND U2 74F373 2 Q0 5 Q1 6 Q2 9 Q3 12 Q4 15 Q5 16 Q6 19 Q7 CB5 0.1 uf AA8 AA9 AA10 AA11 AA12 AA13 AA14 AA15 CON1 1X2 HEADER ADC Input ADC C3 820pF MOSI_0 MISO_0 SCLK0 nticerst RXD0 AVSS TXD0 P32 P33 SDA SCL P43 U4 M052_LQFP_ P11 RXD1 TXD1 nss0 P42 MOSI_0/AIN5/P1.5 MISO_0/AIN6/P1.6 SCLK0/AIN7/P1.7 RST RXD/P3.0 AVSS TXD/P3.1 INT0/P3.2 MCLK/INT1/P3.3 SDA/T0/P3.4 SCL/T1/P3.5 P4.3 CB3 0.1 uf AVSS AVDD DVDD DVSS CB4 0.1 uf 48 P AIN3/SS0/P AIN3/TXD1/P AIN2/RXD1/P AIN1/T2/P AIN0/T2/P1.0 AVDD 42 VDD P0.0/AD0/CTS1 39 P0.1/AD1/RTS1 38 P0.2/AD2/CTS0 37 P0.3/AD3/RTS0 36 P P0.4/AD4/SS1 34 P0.5/AD5/MOSI_1 33 P0.6/AD6/MISO_1 32 M052_54 LQFP 48 P0.7/AD7/SCLK1 P4.7/ICE_DAT 31 P4.6/ICE_CLK P4.5/ALE P4.4/CS P2.7/AD15/PWM7 26 P2.6/AD14/PWM6 25 P2.5/AD13/PWM P3.6/WR/CKO 15 P3.7/RD 16 XTAL2 17 XTAL1 18 VSS 19 LDO_CAP 20 P2.0/AD8/PWM0 21 P2.1/AD9/PWM1 22 P2.2/AD10/PWM2 23 P2.3/AD11/PWM3 24 P2.4/AD12/PWM4 P4.0 AD0 AD1 AD2 AD3 P41 AD4 AD5 AD6 AD7 TICEDAT TICECLK ALE ncs AD15 AD14 AD13 ICE Interface SPI nticerst C1 10uF/10V TANT-A Reset Circuit C2 20p C4 20p X1 12MHz XTAL3-1 Crystal ICEJP HEADER 5X2 HEADER5X2 TICEDAT TICECLK nticerst D12MO D12MI UART_RXD UART_TXD S1 SW DIP-4 SWDIP RXD0 TXD0 RXD1 TXD1 nwr nrd D12MO D12MI C5 10uF TANT-B P40 AD12 AD11 AD10 AD9 AD8 nss1 MISO_1 DVDD RSPI1 4.7K MET USPI1 W25X16VSSIG CS# DO WP# GND CB7 0.1 uf VCC 8 HOLD# 7 CLK 6 5 DI RSPI2 4.7K MET23 DVDD DVDD SCLK1 MOSI_1 SOIC-8P P1 11 VSS DB9-M ( 公 ) DB9L-HP C6 1uF TANT-A VDD C8 1uF TANT-A NET10 NET11 R3 33 R5 33 C7 1uF TANT-A NET3 NET4 NET40 NET5 NET6 NET7 NET8 NET9 C9 1uF TANT-A UART U5 MAX232A C1+ V+ C1- C2+ C2- V- T2OUT R2IN SOP16/ VCC GND 15 T1OUT 14 R1IN 13 R1OUT T1IN T2IN 10 9 R2OUT DVDD NET12 NET13 CB8 0.1 uf R4 33 R6 33 UART_TXD UART_RXD EEPROM ADDRESS:0H UI2C1 I2C-EEPROM 1 2 A0 VCC 8 3 A1 WP 7 4 A2 SCL 6 GND SDA 5 24LC64 SOIC8\1.27\5.6MM I2C DVDD RI2C1 4.7K RI2C2 CB9 4.7K 0.1 uf SCL SDA Title Size M052_54 Application Circuit Document Number Rev Application.dsn 1.0 Date: Thursday, August 19, 2010 Sheet 1 of 版本 V1.01

57 8 电气特性 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 VDD VSS V 输入电压 VIN VSS-0.3 VDD+0.3 V 晶振频率 1/t CLCL 0 40 MHz 工作温度 TA C 贮存温度 TST C VDD 最大流入电流 ma VSS 最大流出电流 120 ma 单一管脚最大灌电流 35 ma 单一管脚最大流出电流 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 : 上表所列的条件中, 其极限值可能对设备的稳定有反作用. 文件更新日期 :: 4 月 10 日, 版本 V1.01

58 8.2 DC 电气特性 ( 在无特别说明的情况下,VDD-VSS=2.5V~5.5V, TA = 25 C, F OSC = 50Mhz.) 参数符号. 明细表 最小值典型值最大值 单位 测试条件 工作电压 V DD V VDD =2.5V ~ 5.5V, 最高可达 50 MHz LDO 输出电压 V LDO V V DD 2.5V 带隙电压 V BG -5% % V V DD =2.5V ~ 5.5V 模拟操作电压 AV DD 0 V DD V 模拟参考电压 Vref 0 AV DD V 50Mhz 22Mhz IDD ma IDD ma IDD ma IDD ma IDD5 6.2 ma IDD6 3.4 ma IDD7 6.1 ma IDD8 3.4 ma VDD= 5.5V@50 MHz, 使能所有的 IP 和 PLL XTAL=12 MHz VDD=5.5V@50 MHz, 禁用所有的 IP, 使能 PLL XTAL=12 MHz VDD = 3.3V@50 MHz, 使能所有的 IP 和 PLL XTAL=12 MHz VDD = 3.3V@50 MHz, 禁用所有的 IP, 使能 PLL XTAL=12 MHz VDD = 5.5V@ 22MHz, 使能所有的 IP 和内部 22M, 禁用 PLL VDD = 5.5V@22 MHz, 禁用所有的 IP 和 PLL, 使能内部 22M VDD = 3.3V@22 MHz, 使能所有的 IP 和内部 22M, 禁用 PLL VDD = 3.3V@22 MHz, 禁用所有的 IP 和 PLL, 使能 版本 V1.01

59 参数符号. 明细表 最小值典型值最大值 单位 测试条件 内部 22M 12Mhz 4Mhz 50Mhz IDD9 5.3 ma IDD ma IDD ma IDD ma IDD ma IDD ma IDD ma IDD ma IDD ua IDD ua IDD ua IDD ua IIDLE ma V DD = 5.5V@12MHz, 使能所有 IP, 关闭 PLL, XTAL=12MHz V DD = 5.5V@12MHz, 关闭所有 IP 和 PLL, XTAL=12MHz V DD = 3.3V@12MHz, 使能所有 IP, 关闭 PLL, XTAL=12MHz V DD = 3.3V@12MHz, 关闭所有 IP 和 PLL, XTAL=12MHz VDD = 5.5V@4 MHz, 使能所有的 IP, 禁用 PLL, XTAL=4MHz VDD = 5.5V@4 MHz, 禁用所有的 IP 和 PLL, XTAL=4MHz VDD = 3.3V@4 MHz, 使能所有的 IP, 禁用 PLL, XTAL=4MHz VDD = 3.3V@4 MHz, 禁用所有的 IP 和 PLL, XTAL=4 MHz V DD = 5.5V@10KHz, 使能所有的 IP 和内部 10K, 禁用 PLL V DD = 5.5V@10KHz, 禁用所有 IP 和 PLL, 使能内部 10K V DD = 3.3V@10KHz, 使能所有的 IP 和内部 10K, 禁用 PLL V DD = 3.3V@10KHz, 禁用所有 IP 和 PLL, 使能内部 10K VDD= 5.5V@50 MHz, 使能所有的 IP 和 PLL XTAL=12 MHz 文件更新日期 :: 4 月 10 日, 版本 V1.01

60 参数符号. 明细表 最小值典型值最大值 单位 测试条件 22Mhz IIDLE ma IIDLE ma IIDLE4 8.5 ma IIDLE5 4.3 ma IIDLE6 1.5 ma IIDLE7 4.2 ma IIDLE8 1.4 ma IIDLE9 4.3 ma IIDLE ma IIDLE ma IIDLE ma IIDLE ma IIDLE ma IIDLE ma VDD=5.5V@50 MHz, 禁用所有的 IP, 使能 PLL XTAL=12MHz VDD = 3V@50 MHz, 使能所有的 IP 和 PLL XTAL=12 MHz VDD = 3V@50 MHz, 禁用所有的 IP, 使能 PLL XTAL=12 MHz V DD = 5.5V@22MHz, enable all IP and IRC22M, disable PLL V DD =5.5V@22MHz, disable all IP and enable IRC22M, disable PLL V DD = 3.3V@22MHz, enable all IP and IRC22M, disable PLL V DD = 3.3V@22MHz, disable all IP and enable IRC22M, disable PLL VDD = 5.5V@12 MHz, 使能所有的 IP, 禁用 PLL, XTAL=12 MHz VDD = 5.5V@12 MHz, 禁用所有的 IP 和 PLL, XTAL=12 MHz VDD = 3V@12 MHz, 使能所有的 IP, 禁用 PLL, XTAL=12 MHz VDD = 3V@12 MHz, 禁用所有的 IP 和 PLL, XTAL=12 MHz VDD = 5.5V@4 MHz, 使能所有的 IP, 禁用 PLL, XTAL=4 MHz VDD = 5.5V@4MHz, 禁用所有的 IP 和 PLL, XTAL=4 MHz VDD = 3.3V@4 MHz, 使能所有的 IP, 禁用 PLL, 版本 V1.01

61 参数符号. 明细表 最小值典型值最大值 单位 测试条件 XTAL=4 MHz 掉电模式下待机电流 ( 深度睡眠模式 ) P0/1/2/3/4 输入电流 ( 准双向模式 ) IIDLE ma IIDLE ua IIDLE ua IIDLE ua IIDLE ua IPWD1 10 µa IPWD2 10 µa IIN µa VDD = 3.3V@4 MHz, 禁用所有的 IP 和 PLL, XTAL=4 MHz V DD = 5.5V@10KHz, 使能所有 IP 和内部 10K, 禁止 PLL V DD = 5.5V@10KHz, 关闭所有 IP, 使能内部 10K 晶振, 禁止 PLL V DD = 3.3V@10KHz, 使能所有 IP 和内部 10K, 禁止 PLL V DD = 3.3V@10KHz, 关闭所有 IP, 使能内部 10K 晶振, 禁止 PLL VDD = 5.5V, 禁用 BOV 功能 VDD = 3.0V, 禁用 BOV 功能 V DD = 5.5V, VIN = 0V or VIN= V DD P0/1/2/3/4 输入漏电流 ILK µa V DD = 5.5V, 0<VIN< V DD P0/1/2/3/4 输入低电压 VDD = 4.5V VIL1 V (TTL 输入 ) VDD = 2.5V P0/1/2/3/4 输入高电压 (TTL 输入 ) 输入低电压 XT1[*2] VIH1 VIL3 V DD VDD = 5.5V +0.2 V V DD VDD =3.0V V VDD = 4.5V VDD = 2.5V 输入高电压 XT1[*2] /RESET 脚负向门槛电压 (Schmitt 输入 ) VIH V DD +0.2 V DD +0.2 VILS V DD V V VDD = 5.5V VDD = 3.0V 文件更新日期 :: 4 月 10 日, 版本 V1.01

62 参数符号. 明细表 最小值典型值最大值 单位 测试条件 RESET 脚正向门槛电压 (Schmitt 输入 ) VIHS 0.7V DD - V DD+0.5 V /RST 脚内部上拉电阻 RRST KΩ P0/1/2/3/4 负向门槛电压 (Schmitt 输入 ) P0/1/2/3/4 正向门槛电压 (Schmitt 输入 ) VILS V DD V VIHS 0.7V DD - V DD +0.5 V P0/1/2/3/4 源电流 ( 准双向模式 ) P0/1/2/3/4 源电流 ( 推挽模式 ) ISR µa V DD = 4.5V, VS = 2.4V ISR µa V DD = 2.7V, VS = 2.2V ISR µa V DD = 2.5V, VS = 2.0V ISR ma V DD = 4.5V, VS = 2.4V ISR ma V DD = 2.7V, VS = 2.2V ISR ma V DD = 2.5V, VS = 2.0V P0/1/2/3/4 灌电流 ( 准双向模式和推挽模式 ) ISK ma V DD = 4.5V, VS = 0.45V ISK ma V DD = 2.7V, VS = 0.45V ISK ma V DD = 2.5V, VS = 0.45V 欠压电压 BOV_VL [1:0] =00b VBO V V DD =5.5V 欠压电压 BOV_VL [1:0] =01b VBO V V DD =5.5V 欠压电压 BOV_VL [1:0] =10b VBO V V DD =5.5V 欠压电压 BOV_VL [1:0] =11b VBO V V DD =5.5V BOD 电压迟滞范围 VBH mv V DD = 2.5V~5.5V 注意 : 1. /RST 脚为史密特触发输入. 2. XTAL1 为 CMOS 输入. 3. P0, P1, P2, P3 和 P4 管脚被外部由 1 驱动到 0 时, 可作来输出电流的源端, 在 V DD=5.5V 时, 当 Vin 接近 2V 时, 输出电流达到最大值, 版本 V1.01

63 8.3 AC 电气特性 外部高速晶振 t CLCL t CLCH t CLCX t CHCL t CHCX 注 : 占空比为 50%. 参数 符号 最小值 典型值 最大值 单位 条件 时钟高电平时间 t CHCX ns 时钟低电平时间 t CLCX ns 时钟上升沿时间 t CLCH ns 时钟下降沿时间 t CHCL ns 外部振荡器 参数 条件 最小值 典型值 最大值 单位 输入时钟频率 外部高速晶振 MHz 温度 VDD V 工作电流 12 MHz@ V DD = 5V ma 文件更新日期 :: 4 月 10 日, 版本 V1.01

64 8.3.3 外部高速晶振的典型应用电路 晶振 C1 C2 4 MHz ~ 24 MHz 可选 ( 取决于晶振规格 ) C1 XTAL1 C2 XTAL2 图 典型晶振应用电路 版本 V1.01

65 8.3.4 内部 MHz RC 振荡器 参数条件最小值典型值最大值单位 中心频率 MHz 校准之后 +25 C; V DD =5V % -40 C~+85 C; V DD=2.5V~5.5V % 工作电流 V DD =5V ua 内部 10kHz RC 振荡器 参数条件最小值典型值最大值单位 [1] 电压 V 中心频率 khz 校准之后 +25 C; V DD =5V % -40 C~+85 C; V DD=2.5V~5.5V % 注 : 工作电流 V DD =5V ua 1. 内部的工作电压来自 LDO. 文件更新日期 :: 4 月 10 日, 版本 V1.01

66 8.4 模拟量特性 bit SARADC 规格参数符号最小值典型值最大值单位 分辨率 Bit 非线性差分误差 DNL - ±1.2 - LSB 非线性整型误差 INL - ±1.2 - LSB 偏移误差 EO LSB 增益误差 ( 传输增益 ) EG 一致性 - 保证 - ADC 时钟频率 FADC MHz 转换时间 TADC Clock 采样率 FS K SPS 工作电压 工作电流 ( 平均 ) V LDO V VADD V IDD ma IDDA ma 输入电压范围 VIN 0 - AVDD V 电容 CIN pf 版本 V1.01

67 8.4.2 LDO 规格 & Power 管理 参数 最小值 典型值 最大值 单位 备注 输入电压 V V DD 输入电压 输出电压 -10% % V LDO 输出电压 温度 C - 1u - F Resr=1ohm 注 : 1 建议接一颗 100nF 旁路电容在 VDD 引脚与最近的 VSS 引脚之间. 2 为保证电源稳定, 要在 LDO 与最近的 VSS 之间接一颗 1uF 或更大的电容. 文件更新日期 :: 4 月 10 日, 版本 V1.01

68 8.4.3 低压复位规格 参数 条件 最小值 典型值 最大值 单位 操作电压 V 温度 静态电流 VDD5V=5.5V ua 温度 =25 C V 极限电压 温度 =-40 C V 温度 =85 C V 迟滞 V 欠压检测规格 参数 条件 最小值 典型值 最大值 单位 操作电压 V 静态电流 AVDD=5.5V μa 温度 BOV_VL[1:0]= V 欠压电压 BOV_VL [1:0]= V BOV_VL [1:0]= V BOV_VL [1:0]= V 迟滞 - 30m - 150m V 上电复位规格 (5V) 参数 条件 最小值 典型值 最大值 单位 温度 复位电压 V V 版本 V1.01

69 静态电流 Vin> 复位电压 na 温度传感器规格 参数条件最小值. 典型值. 最大值. 单位 [1] 工作电压 V 温度 增益 mv/ 偏移 Temp= mv Note[1]: Internal operation voltage comes from LDO 比较器规格 参数 条件 最小值. 典型值. 最大值. 单位 温度 V DD V V DD 电流 ua 输入偏移电压 mv 输出摆幅 V DD -0.1 V 输入范围 V DD -0.1 V DC 增益 db V and VDIFF=0.1 V ns V ~ V DD -0.2V - ±10 - mv V CINN=1.2 V us 文件更新日期 :: 4 月 10 日, 版本 V1.01

70 8.5 Flash DC 电器特性 符号参数条件最小值. 典型值. 最大值. 单位 N endu Endurance cycles [1] T ret 保存时间 Temp=85 10 year T erase 页擦除时间 ms T mess Mess erase time ms T prog 编程时间 us V DD 工作电压 V [2] I dd1 读电流 0.25 ma I dd2 编程 / 擦除电流 7 ma I pd 掉电模式电流 1 20 ua 1. 编程 / 擦除周期数. 2. V DD 是芯片 LDO 的输出电压源. 3. Guaranteed by design, not test in production 版本 V1.01

71 9 封装尺寸 9.1 LQFP-48 (7x7x1.4mm 2 Footprint 2.0mm) H D D A A2 A H E E e b 12 SEATING PLANE c Y L1 L θ Controlling dimension : Millimeters Symbol A A1 A2 b c D E e HD HE L L1 Y 0 Dimension in inch Dimension in mm Min Nom Max Min Nom Max 文件更新日期 :: 4 月 10 日, 版本 V1.01

72 9.2 QFN-33 (5X5 mm 2, Thickness 0.8mm, Pitch 0.5 mm) 版本 V1.01

73 10 版本历史 版本日期页描述 V 年 4 月 10 日, - 初次发行版本 文件更新日期 :: 4 月 10 日, 版本 V1.01

74 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 版本 V1.01