深入解析FlashFlex MCU SST89E54RD2A/RDA與SST89E58RD2A/RDA

一、產(chǎn)品概述

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，微控制器是眾多項(xiàng)目的核心組件。今天要介紹的FlashFlex MCU SST89E54RD2A/RDA和SST89E58RD2A/RDA，雖然不推薦用于新設(shè)計(jì)，但對(duì)于一些特定的應(yīng)用場(chǎng)景，它們依然有著獨(dú)特的價(jià)值。這兩款微控制器采用了SST專(zhuān)利和專(zhuān)有的SuperFlash CMOS半導(dǎo)體工藝技術(shù)，具有成本和可靠性方面的顯著優(yōu)勢(shì)，并且使用8051指令集，與標(biāo)準(zhǔn)8051微控制器設(shè)備引腳兼容。

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二、產(chǎn)品特性

（一）基本特性

1. 8位8051兼容：完全軟件兼容、開(kāi)發(fā)工具集兼容以及引腳封裝兼容，這使得開(kāi)發(fā)者可以方便地將現(xiàn)有的8051相關(guān)代碼和開(kāi)發(fā)工具應(yīng)用到這款MCU上。
2. 工作頻率：在5V電壓下，可在0 - 40 MHz的頻率范圍內(nèi)工作。
3. 內(nèi)部RAM：擁有1 KByte的內(nèi)部RAM，能滿(mǎn)足一些基本的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)需求。

（二）存儲(chǔ)特性

1. 雙塊SuperFlash EEPROM：
   • 主塊有16/32 KByte，次塊有8 KByte，塊大小為128字節(jié)。
   • 每個(gè)塊都有獨(dú)立的安全鎖，支持軟鎖功能。
   • 在應(yīng)用編程（IAP）期間可并發(fā)操作，并且在IAP期間支持中斷的內(nèi)存覆蓋。
2. 外部地址范圍：支持高達(dá)64 KByte的程序和數(shù)據(jù)內(nèi)存的外部地址范圍，為系統(tǒng)擴(kuò)展提供了可能。

（三）外設(shè)特性

1. 端口特性：有三個(gè)高電流驅(qū)動(dòng)端口（每個(gè)16 mA），四個(gè)8位I/O端口（共32個(gè)I/O引腳）和一個(gè)4位端口，能滿(mǎn)足不同的外設(shè)連接需求。
2. 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器：配備三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，可用于定時(shí)、計(jì)數(shù)等功能。
3. UART：全雙工、增強(qiáng)型UART，具備幀錯(cuò)誤檢測(cè)和自動(dòng)地址識(shí)別功能，方便進(jìn)行串口通信。
4. 中斷系統(tǒng)：有十個(gè)中斷源，分為四個(gè)優(yōu)先級(jí)級(jí)別，包括四個(gè)外部中斷輸入，能及時(shí)響應(yīng)各種外部事件。
5. 其他特性：可編程看門(mén)狗定時(shí)器（WDT）、可編程計(jì)數(shù)器陣列（PCA）、SPI串行接口等，豐富了MCU的功能。

（四）其他特性

1. 時(shí)鐘模式：標(biāo)準(zhǔn)為每個(gè)周期12個(gè)時(shí)鐘，也可選擇將速度加倍至每個(gè)周期6個(gè)時(shí)鐘。
2. 邏輯電平：支持TTL和CMOS兼容的邏輯電平。
3. 低功耗模式：包括帶外部中斷喚醒的掉電模式和空閑模式，適合對(duì)功耗有要求的應(yīng)用。
4. 溫度范圍：商業(yè)級(jí)溫度范圍為0°C至 +70°C。
5. 封裝形式：有44引腳PLCC、40引腳PDIP（端口4功能不可用）和44引腳TQFP等多種封裝可供選擇，且所有無(wú)鉛（無(wú)鉛）設(shè)備均符合RoHS標(biāo)準(zhǔn)。

三、功能模塊與引腳分配

（一）功能模塊

從功能模塊圖可以看出，該MCU包含了SuperFlash EEPROM主塊和次塊、I/O端口、看門(mén)狗定時(shí)器、中斷控制、8051 CPU核心、RAM等多個(gè)部分，各部分協(xié)同工作，實(shí)現(xiàn)了MCU的各種功能。

（二）引腳分配

不同的封裝形式有不同的引腳分配，如40引腳PDIP、44引腳TQFP和44引腳PLCC。每個(gè)引腳都有其特定的功能，例如P0端口是8位開(kāi)漏雙向I/O端口，P1端口有內(nèi)部上拉電阻，部分引腳還有特殊功能，如P1.0可作為定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的外部計(jì)數(shù)輸入或時(shí)鐘輸出等。在設(shè)計(jì)電路時(shí)，需要根據(jù)具體的應(yīng)用需求合理使用這些引腳。

四、內(nèi)存組織

（一）程序閃存內(nèi)存

MCU有兩個(gè)內(nèi)部閃存內(nèi)存塊，主閃存內(nèi)存塊（塊0）有16/32 KByte，次閃存內(nèi)存塊（塊1）有8 KByte。通過(guò)SFCF[1:0]位控制程序存儲(chǔ)體選擇，實(shí)現(xiàn)不同的程序內(nèi)存配置。

（二）數(shù)據(jù)RAM內(nèi)存

數(shù)據(jù)RAM有1024字節(jié)的內(nèi)部?jī)?nèi)存，外部數(shù)據(jù)內(nèi)存可尋址高達(dá)64KB。內(nèi)部數(shù)據(jù)內(nèi)存分為四個(gè)部分，不同部分的尋址方式有所不同，需要開(kāi)發(fā)者根據(jù)具體情況進(jìn)行操作。

（三）雙數(shù)據(jù)指針

該MCU有兩個(gè)16位數(shù)據(jù)指針，通過(guò)AUXR1中的DPS位選擇訪(fǎng)問(wèn)哪個(gè)數(shù)據(jù)指針，可通過(guò)單條INC指令快速切換。

五、特殊功能寄存器

大部分FlashFlex微控制器家族的獨(dú)特功能由特殊功能寄存器（SFR）中的位控制，包括CPU相關(guān)、閃存內(nèi)存編程、看門(mén)狗定時(shí)器、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、接口等多個(gè)方面的寄存器。每個(gè)寄存器都有其特定的功能和復(fù)位值，開(kāi)發(fā)者需要深入了解這些寄存器的使用方法，才能充分發(fā)揮MCU的性能。

六、閃存內(nèi)存編程

（一）產(chǎn)品識(shí)別

通過(guò)Read - ID命令可以訪(fǎng)問(wèn)識(shí)別設(shè)備和制造商的簽名字節(jié)，外部編程器主要使用這些簽名字節(jié)來(lái)選擇編程算法。

（二）應(yīng)用編程模式

MCU提供24/40 KByte的應(yīng)用可編程閃存內(nèi)存。在應(yīng)用編程期間，微控制器的CPU進(jìn)入IAP模式，兩個(gè)閃存內(nèi)存塊允許CPU從一個(gè)塊執(zhí)行用戶(hù)代碼，同時(shí)另一個(gè)塊進(jìn)行擦除或重新編程。通過(guò)特殊功能寄存器（SFR）中的郵箱寄存器（SFST、SFCM、SFAL、SFAH、SFDT和SFCF）控制和監(jiān)控設(shè)備的擦除和編程過(guò)程。

（三）編程命令

包括芯片擦除、塊擦除、扇區(qū)擦除、字節(jié)編程、字節(jié)驗(yàn)證等多種命令，每個(gè)命令都有其特定的操作步驟和寄存器設(shè)置。在使用這些命令時(shí)，需要注意安全鎖的狀態(tài)，避免對(duì)正在執(zhí)行代碼的塊進(jìn)行寫(xiě)操作，以免導(dǎo)致不可預(yù)測(cè)的程序行為和數(shù)據(jù)損壞。

七、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器

（一）定時(shí)器設(shè)置

MCU有三個(gè)16位寄存器可作為定時(shí)器或事件計(jì)數(shù)器，分別為定時(shí)器0（T0）、定時(shí)器1（T1）和定時(shí)器2（T2）。通過(guò)設(shè)置TMOD、TCON和T2CON寄存器來(lái)配置定時(shí)器的工作模式，不同的模式適用于不同的應(yīng)用場(chǎng)景。

（二）可編程時(shí)鐘輸出

P1.0引腳除了作為常規(guī)I/O引腳外，還可以配置為定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的外部時(shí)鐘輸入或輸出50%占空比的時(shí)鐘。通過(guò)設(shè)置相關(guān)寄存器，可以實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘輸出功能，其頻率取決于振蕩器頻率和定時(shí)器2捕獲寄存器的重載值。

八、串行I/O

（一）全雙工、增強(qiáng)型UART

MCU的串行I/O端口是全雙工端口，允許數(shù)據(jù)在硬件上同時(shí)進(jìn)行發(fā)送和接收。UART有四種操作模式，通過(guò)SCON寄存器的SM0和SM1位選擇。此外，還具備幀錯(cuò)誤檢測(cè)和自動(dòng)地址識(shí)別功能，提高了通信的可靠性和效率。

（二）串行外設(shè)接口（SPI）

SPI接口支持主或從操作，最高位頻率可達(dá)10 MHz，支持LSB或MSB優(yōu)先的數(shù)據(jù)傳輸，有四種可編程位速率，具備傳輸結(jié)束標(biāo)志（SPIF）和寫(xiě)沖突標(biāo)志保護(hù)（WCOL）等功能，可實(shí)現(xiàn)與外設(shè)或其他MCU的高速同步數(shù)據(jù)傳輸。

九、看門(mén)狗定時(shí)器

看門(mén)狗定時(shí)器（WDT）用于防止軟件死鎖和實(shí)現(xiàn)自動(dòng)恢復(fù)。用戶(hù)軟件必須在用戶(hù)定義的時(shí)間周期內(nèi)刷新WDT，否則如果WDT超時(shí)，將觸發(fā)內(nèi)部硬件復(fù)位。WDT使用系統(tǒng)時(shí)鐘（XTAL1）作為時(shí)間基準(zhǔn)，其超時(shí)周期可以通過(guò)WDTD寄存器設(shè)置。

十、可編程計(jì)數(shù)器陣列（PCA）

PCA是一個(gè)特殊的16位定時(shí)器，有五個(gè)16位捕獲/比較模塊，每個(gè)模塊可以編程為上升和/或下降沿捕獲、軟件定時(shí)器、高速輸出、脈沖寬度調(diào)制器或看門(mén)狗定時(shí)器（僅模塊4）等模式。PCA可以提供更多的定時(shí)功能，減少CPU的干預(yù)，提高系統(tǒng)的性能和準(zhǔn)確性。

十一、安全鎖

（一）類(lèi)型

MCU有硬鎖和軟鎖兩種安全鎖類(lèi)型。硬鎖激活后，從解鎖或軟鎖的程序地址空間執(zhí)行的MOVC或IAP指令無(wú)法讀取硬鎖內(nèi)存塊中的代碼字節(jié)；軟鎖允許在預(yù)定的安全環(huán)境下通過(guò)應(yīng)用編程模式更新軟鎖內(nèi)存塊中的程序代碼。

（二）狀態(tài)

通過(guò)SFST[7:5]的三個(gè)安全鎖位控制主塊和次塊的鎖定狀態(tài)，有四個(gè)不同的安全鎖級(jí)別，不同級(jí)別對(duì)內(nèi)存的讀寫(xiě)和編程操作有不同的限制。

十二、復(fù)位與中斷

（一）復(fù)位

系統(tǒng)復(fù)位通過(guò)RST引腳實(shí)現(xiàn)，需要在振蕩器穩(wěn)定后，將RST引腳置為高電平至少兩個(gè)機(jī)器周期。復(fù)位后，所有特殊功能寄存器（SFR）恢復(fù)到復(fù)位值，而1 KByte的片上RAM內(nèi)容在運(yùn)行時(shí)不受影響，但上電時(shí)其內(nèi)容不確定。

（二）中斷

MCU支持八個(gè)中斷源，采用四級(jí)優(yōu)先級(jí)方案。不同的中斷源有不同的中斷標(biāo)志、向量地址、中斷使能和優(yōu)先級(jí)設(shè)置，開(kāi)發(fā)者需要根據(jù)具體需求合理配置中斷，以確保系統(tǒng)能夠及時(shí)響應(yīng)各種事件。

十三、電源節(jié)省模式

（一）空閑模式

通過(guò)設(shè)置PCON寄存器中的IDL位進(jìn)入空閑模式，此時(shí)程序計(jì)數(shù)器（PC）停止，系統(tǒng)時(shí)鐘繼續(xù)運(yùn)行，所有中斷和外設(shè)保持活動(dòng)狀態(tài)，片上RAM和特殊功能寄存器保持?jǐn)?shù)據(jù)。可以通過(guò)系統(tǒng)中斷或硬件復(fù)位退出空閑模式。

（二）掉電模式

設(shè)置PCON寄存器中的PD位進(jìn)入掉電模式，此時(shí)時(shí)鐘停止，外部中斷僅對(duì)電平敏感中斷有效，SRAM內(nèi)容保留?？梢酝ㄟ^(guò)啟用的外部電平敏感中斷或硬件復(fù)位退出掉電模式。

十四、系統(tǒng)時(shí)鐘與時(shí)鐘選項(xiàng)

（一）時(shí)鐘輸入選項(xiàng)

MCU可以使用內(nèi)部反相放大器（XTAL1、XTAL2）配置為片上振蕩器，也可以使用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)。在使用外部時(shí)鐘源時(shí)，XTAL2應(yīng)斷開(kāi)，XTAL1由外部信號(hào)驅(qū)動(dòng)。

（二）時(shí)鐘加倍選項(xiàng)

默認(rèn)情況下，MCU以每個(gè)機(jī)器周期12個(gè)時(shí)鐘運(yùn)行，也可以通過(guò)外部主機(jī)模式或IAP模式啟用時(shí)鐘加倍選項(xiàng)，將速度提高到每個(gè)機(jī)器周期6個(gè)時(shí)鐘。但在訪(fǎng)問(wèn)外部?jī)?nèi)存和外設(shè)時(shí)，需要謹(jǐn)慎考慮。

十五、電氣規(guī)格

（一）絕對(duì)最大應(yīng)力額定值

包括環(huán)境溫度、存儲(chǔ)溫度、引腳電壓、輸出電流、功耗等方面的限制，在使用MCU時(shí)，必須確保工作條件在這些額定值范圍內(nèi)，以避免對(duì)設(shè)備造成永久性損壞。

（二）工作范圍

規(guī)定了環(huán)境溫度、電源電壓、振蕩器頻率等工作參數(shù)的范圍，開(kāi)發(fā)者需要根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需求選擇合適的工作條件。

（三）可靠性特性

包括閃存內(nèi)存的耐久性和數(shù)據(jù)保留時(shí)間等特性，這些特性對(duì)于保證系統(tǒng)的長(zhǎng)期穩(wěn)定性非常重要。

（四）AC和DC電氣特性

詳細(xì)規(guī)定了MCU在交流和直流條件下的各種電氣參數(shù)，如輸入輸出電壓、電流、脈沖寬度等，這些參數(shù)是電路設(shè)計(jì)和性能評(píng)估的重要依據(jù)。

十六、產(chǎn)品訂購(gòu)信息

產(chǎn)品訂購(gòu)信息包括產(chǎn)品型號(hào)、封裝類(lèi)型、操作溫度、工作頻率、電壓范圍等方面的信息。開(kāi)發(fā)者可以根據(jù)具體需求選擇合適的產(chǎn)品型號(hào)和封裝形式。

FlashFlex MCU SST89E54RD2A/RDA和SST89E58RD2A/RDA雖然不推薦用于新設(shè)計(jì)，但對(duì)于一些特定的應(yīng)用場(chǎng)景，它們依然有著豐富的功能和良好的性能。電子工程師在使用這款MCU時(shí)，需要深入了解其特性、功能模塊、內(nèi)存組織、編程方法等方面的知識(shí)，才能充分發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)，設(shè)計(jì)出穩(wěn)定可靠的電子系統(tǒng)。你在使用這款MCU的過(guò)程中遇到過(guò)哪些問(wèn)題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見(jiàn)解。