DS80C320/DS80C323：高速低功耗微控制器的卓越之選

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，高性能、低功耗的微控制器一直是工程師們追求的目標(biāo)。DS80C320/DS80C323作為高速低功耗微控制器，為我們帶來了諸多出色的特性和功能。下面，我們就來詳細(xì)了解一下這兩款微控制器。

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一、產(chǎn)品概述

DS80C320/DS80C323是與80C32兼容的高速微控制器，通過重新設(shè)計(jì)處理器核心，去除了浪費(fèi)的時(shí)鐘和內(nèi)存周期，使得在相同晶體速度下，8051指令的執(zhí)行速度比原始的快1.5到3倍。DS80C320的最大晶體速率可達(dá)33MHz，相當(dāng)于82.5MHz的執(zhí)行速度（約2.5倍）；DS80C323則適用于對(duì)功耗要求嚴(yán)苛的應(yīng)用，工作電壓范圍為2.7V至5.5V。這兩款微控制器提供40引腳DIP、44引腳PLCC和44引腳TQFP三種封裝，方便不同的應(yīng)用需求。

二、核心特性

（一）高速架構(gòu)

DS80C320/DS80C323采用4時(shí)鐘/機(jī)器周期的高速架構(gòu)（8032為12時(shí)鐘/機(jī)器周期），DC至33MHz（DS80C320）和DC至18MHz（DS80C323）的工作頻率，單周期指令執(zhí)行時(shí)間僅121ns，在相同工作下功耗更低。其多數(shù)指令能實(shí)現(xiàn)3倍的速度提升，部分指令也有1.5 - 2.4倍的改善，平均速度提升約2.5倍。例如，在處理同樣的任務(wù)時(shí)，使用DS80C320能明顯縮短執(zhí)行時(shí)間，提高系統(tǒng)效率。

（二）指令集

所有指令功能與80C32相同，但執(zhí)行時(shí)間不同。計(jì)數(shù)器/定時(shí)器默認(rèn)以12時(shí)鐘/增量運(yùn)行，也可設(shè)置為4時(shí)鐘/增量以利用高速特性。不同指令的相對(duì)執(zhí)行時(shí)間也有所變化，例如“MOVX A, @DPTR”和“MOV direct, direct”在原架構(gòu)中時(shí)間相同，但在DS80C320/DS80C323中執(zhí)行時(shí)間不同。工程師在進(jìn)行精確程序設(shè)計(jì)時(shí)，需要仔細(xì)研究每個(gè)指令的執(zhí)行時(shí)間。

（三）內(nèi)存訪問

DS80C320/DS80C323沒有片上ROM，有256字節(jié)的暫存RAM，通過P0的復(fù)用地址/數(shù)據(jù)總線和P2的MSB地址訪問片外內(nèi)存。程序內(nèi)存（ROM）訪問速率由晶體頻率和指令決定，數(shù)據(jù)內(nèi)存（RAM）通過可變速度的MOVX指令訪問。

（四）可伸縮內(nèi)存周期

通過時(shí)鐘控制寄存器（SFR位置8Eh）可調(diào)整數(shù)據(jù)內(nèi)存訪問速度，拉伸值可在0到7之間選擇。拉伸值為0時(shí)，MOVX為兩個(gè)機(jī)器周期；拉伸值為7時(shí)，MOVX為九個(gè)機(jī)器周期。默認(rèn)拉伸值為1，即三個(gè)機(jī)器周期。這樣的設(shè)計(jì)使得不同速度的內(nèi)存和外設(shè)都能被有效訪問，無需額外的膠合邏輯。

（五）雙數(shù)據(jù)指針

DS80C320/DS80C323引入了雙數(shù)據(jù)指針（DPTR），標(biāo)準(zhǔn)的16位數(shù)據(jù)指針DPTR0位于SFR地址82h和83h，新的DPTR1位于SFR 84h和85h。通過DPTR選擇位（DPS，位于SFR位置86h的LSB）切換數(shù)據(jù)指針。使用雙數(shù)據(jù)指針可以節(jié)省代碼，提高數(shù)據(jù)塊移動(dòng)的效率。例如，在64字節(jié)的數(shù)據(jù)塊移動(dòng)中，使用雙數(shù)據(jù)指針比單數(shù)據(jù)指針節(jié)省772個(gè)機(jī)器周期和123.5μs的時(shí)間。

（六）外設(shè)功能

1. 串行端口：提供與80C32相同的串行端口（UART），并新增了一個(gè)全雙工硬件串行端口，可選P1.2（RXD1）和P1.3（TXD1）引腳。兩個(gè)串行端口可同時(shí)工作，且波特率可不同。
2. 定時(shí)器速率控制：定時(shí)器默認(rèn)以12時(shí)鐘/周期運(yùn)行，可通過時(shí)鐘控制寄存器（CKCON - 8Eh）設(shè)置為4時(shí)鐘/周期，以獲得更高的定時(shí)器速度或串行波特率。
3. 電源故障復(fù)位：內(nèi)置精密帶隙電壓參考，當(dāng)VCC超出容差時(shí)，能自動(dòng)產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)，無需外部組件。
4. 電源故障中斷：可選的早期預(yù)警電源故障中斷（PFI），優(yōu)先級(jí)最高。當(dāng)VCC下降到VPFW以下且PFI啟用時(shí)，處理器將跳轉(zhuǎn)到ROM地址0033h。
5. 看門狗定時(shí)器：可編程的看門狗定時(shí)器可防止軟件失控。用戶可選擇四個(gè)超時(shí)值之一，軟件需在超時(shí)前重置定時(shí)器，否則CPU將被復(fù)位?？撮T狗定時(shí)器還可在復(fù)位前512個(gè)時(shí)鐘產(chǎn)生中斷，可作為時(shí)間基準(zhǔn)發(fā)生器或喚醒處理器。

（七）中斷系統(tǒng)

提供13個(gè)中斷源，具有三個(gè)優(yōu)先級(jí)級(jí)別。電源故障中斷（PFI）若啟用則優(yōu)先級(jí)最高，其余中斷有用戶可選擇的高、低優(yōu)先級(jí)。當(dāng)相同優(yōu)先級(jí)的中斷同時(shí)發(fā)生時(shí)，按自然優(yōu)先級(jí)順序處理。

（八）電源管理

1. 空閑模式：通過設(shè)置電源控制寄存器（PCON - 87h）的LSB進(jìn)入空閑模式，內(nèi)部時(shí)鐘、串行端口和定時(shí)器繼續(xù)運(yùn)行，但不進(jìn)行內(nèi)存訪問，功耗大幅降低，約為運(yùn)行功率的一半?？赏ㄟ^任何中斷或復(fù)位退出空閑模式。
2. 掉電模式：設(shè)置PCON.1位進(jìn)入掉電模式，關(guān)閉所有內(nèi)部時(shí)鐘，功耗極低，標(biāo)準(zhǔn)掉電模式下ICC約為1μA。可通過外部中斷或復(fù)位條件退出掉電模式。
3. 空閑模式增強(qiáng)：看門狗定時(shí)器的中斷功能可作為周期性定時(shí)器，使微控制器定期退出空閑模式執(zhí)行操作，然后返回空閑模式，降低整體功耗。
4. 掉電模式增強(qiáng)：可選擇在掉電模式下啟用帶隙參考，使PFI和電源故障復(fù)位有效。啟用帶隙參考時(shí)，ICC約為50μA；關(guān)閉時(shí)為1μA。還可使用內(nèi)部環(huán)形振蕩器在退出掉電模式時(shí)立即啟動(dòng)，避免晶體啟動(dòng)時(shí)間過長(zhǎng)的問題。

（九）定時(shí)訪問保護(hù)

部分特殊功能寄存器（SFR）位通過定時(shí)訪問程序保護(hù)，防止意外寫入。寫入受保護(hù)位前，需先向定時(shí)訪問寄存器（位置C7h）寫入AAh和55h，打開三周期窗口，才能修改受保護(hù)位。

三、電氣特性

（一）絕對(duì)最大額定值

各引腳相對(duì)于地的電壓范圍為 -0.3V至（VCC + 0.5V），VCC相對(duì)于地的電壓范圍為 -0.3V至 +6.0V，工作溫度范圍為 -40°C至 +85°C，存儲(chǔ)溫度范圍為 -55°C至 +125°C。

（二）直流電氣特性

DS80C320工作電壓范圍為4.25V至5.5V，DS80C323為2.7V至5.5V。不同工作模式下的電源電流、輸入輸出電壓和電流等參數(shù)都有明確的規(guī)定，工程師在設(shè)計(jì)時(shí)需根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇。

（三）交流電氣特性

包括振蕩器頻率、ALE脈沖寬度、端口地址有效時(shí)間、PSEN脈沖寬度等參數(shù)，這些參數(shù)對(duì)于確保微控制器與外部設(shè)備的正確通信至關(guān)重要。

四、應(yīng)用建議

在使用DS80C320/DS80C323時(shí)，工程師需要根據(jù)具體的應(yīng)用需求選擇合適的型號(hào)和封裝。對(duì)于對(duì)速度要求較高的應(yīng)用，可選擇DS80C320；對(duì)于對(duì)功耗敏感的應(yīng)用，DS80C323是更好的選擇。同時(shí)，要注意內(nèi)存訪問速度的調(diào)整，合理設(shè)置拉伸值，以適應(yīng)不同速度的內(nèi)存和外設(shè)。在電源管理方面，可根據(jù)實(shí)際情況靈活運(yùn)用空閑模式和掉電模式，降低系統(tǒng)功耗。

DS80C320/DS80C323以其高速、低功耗和豐富的外設(shè)功能，為電子工程師提供了一個(gè)強(qiáng)大的設(shè)計(jì)平臺(tái)。通過合理利用其特性和功能，能夠設(shè)計(jì)出高性能、低功耗的電子系統(tǒng)。你在使用這兩款微控制器的過程中遇到過哪些問題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見解。