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C8051F5xx

来源：纷纭教育

C8051F50x-F51x 混合信号 ISP Flash 微控器

模拟外设

12位ADC · 可编程转换速率，最高200ksps； · 可多达32 个外部输入；可编程为单端输入； · VREF from on-chip VREF, external pin or VDD； · Internal or external start of conversion source； · 内置温度传感器；两个比较器 · 可编程回差电压和响应时间； · 可用于产生中断或复位；

· Low current 片内调试 · 片内调试电路提供全速、非侵入式的在系统调试（不需仿真器）； · 支持断点、单步、观察点/ 修改存储器和寄存器； · 比使用仿真芯片、目标仿真头和仿真插座的仿真系统有更好的性能； · 廉价、完全的开发套件；供电电压：1.8V~ 5.25V · 典型工作电流：19mA @ 50MHz； · Typical stop mode current: 2 µA； · 高速8051微控制器内核 · ·

流水线指令结构；70% 的指令的执行时间为一个或两个系统时钟周期；

速度可达50MIPS（Million Instructions Per Second每秒百万条指令）（时钟频率为50MHz时）（； · 扩展的中断系统；存储器 · 4352字节内部数据RAM（256+4096）； · or 32 KB 闪存，可在系统编程，扇区大小为512 字节；数字外设 · 40, 33, or 25个端口I/O ；耐5.25 V 电压； · CAN 2.0 Controller—no crystal required； · · · ·

LIN 2.1 Controller (Master and Slave capable); no crystal required；

可同时使用的硬件SMBusTM（I2C 兼容）、SPITM和UART串口； 4个通用16位计数器/ 定时器；

16位可编程计数器/ 定时器阵列（PCA ），有6个捕捉/ 比较模块和enhanced PWM functionality ；时钟源 · 内部振荡器：24MHz ，±0.5%精度accuracy for CAN and master L IN operation； · 外部振荡器：晶体、RC、C 、或clock (1 or 2 pin modes)；

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· 可在运行中切换时钟源；适于节电模式时使用封装 · 48-脚 QFP/QFN (C8051F500/1/4/5) · 40-脚 QFN (C8051F508/9-F510/1) · 32-脚 QFP/QFN (C8051F502/3/6/7) 汽车级资质 · 温度范围：–40 to +125°C · 符合 AEC-Q100标准；

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1系统概述

C8051F50x-F51x器件是完全集成的混合信号片上系统型MCU。下面列出了一些主要特性，有关某一产品的具体特性参见表2.1。

• 高速、流水线结构的8051 兼容的微控制器核（可达 50MIPS）； • 全速、非侵入式的在系统In-system调试接口（片内）。

• 集成CAN控制器（2.0B),带有32个消息对象，每个消息对象有的地址。

(C8051F500/2/4/6/8-F510)。

• LIN2.1外围设备（完全向后兼容，主从模式） (C8051F500/2/4/6/8-F510)。 • 真12 位200 ksps 的32 通道 ADC，带模拟多路器。 • 高精度可编程的24.MHz 内部振荡器，在整个工作范围和温度内，精确度等级± 0.5％，。 • 可达5MHz的片内时钟乘法器。

• 达 kB (C8051F500/1/2/3/8/9) 或 32 kB (C8051F504/5/6/7-F510/1) 的片内 FLASH存储

器。

• 4352字节片内 RAM。

• 硬件实现的SMBus/ I2C 、增强型UART和增强型SPI串行接口。 • 4 个通用的16 位定时器。

• 具有KB的外部数据存储器(C8051F500/1/4/5 and C8051F508/9-F510/1)。

• 具有6 个捕捉/ 比较模块和看门狗定时器功能的可编程计数器/ 定时器阵列（PCA ） • 片内电压比较器

• 片内上电复位、VDD监视器和温度传感器 • 40, 33, 或25 个端口 I/O (5 V 推挽式)

具有片内上电复位、VDD监视器、看门狗定时器和时钟振荡器的C8051F50x-F51x 器件是真正能工作的片上系统。FLASH存储器还具有在系统重新编程能力，可用于非易失性数据存储，并允许现场更新8051 固件。用户软件对所有外设具有完全的控制，可以关断任何一个或所有外设以节省功耗。

The on-chip Silicon Labs 2-Wire (C2) Development Interface allows non-intrusive (uses no on-chip resources), full speed, in-circuit debugging using the production MCU installed in the final application.

片内Silicon Labs二线（C2）开发接口允许使用安装在最终应用系统上的产品 MCU进行非侵入式（不占用片内资源）、全速、在系统调试。

This debug logic supports inspection and modification of memory and registers, setting breakpoints, single stepping, run and halt commands.

调试逻辑支持观察和修改存储器和寄存器，支持断点、单步、运行和停机命令。

The two C2 interface pins can be shared with user functions, allowing in-system debugging with-out occupying package pins.

在使用 C2进行调试时，所有的模拟和数字外设都可全功能运行。两个C2接口引脚可以与用户功能共享，使在系统调试功能不占用封装引脚。

每种器件都可在工业温度范围（-40 ℃到+125 ℃）内用 1.8V ~ 5.25V 的电压工作。

The Port I/O and RST pins can interface to 5 V logic by setting the VIO pin to 5 V.

端口I/O和RST 引脚都容许5V的输入信号电压。

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C8051F500/1/4/5 为 48脚 QFP 和 QFN 封装, C8051F508/9-F510/1 为 40脚 QFN 封装, C8051F502/3/6/7 为 32脚QFP and QFN 封装。

All package options are lead-free and RoHS compliant. 见图2.1框图。见框图1.1，1.2，1.3。

2、订购信息

此家族中所有的产品都具有如下共同的特性：

50 MHz 系统时钟和 50 MIPS 吞吐率 (峰值)；

4352 字节数据存储器 (256 字节内部数据存储器和 4096字节外部数据存储器)； SMBus/I2C, 增强型 SPI, 增强型 UART；四个定时器；

6个可编程计数器阵列通道；

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内置 24 MHz 振荡器，精确度等级±0.5% th at is accurate to within ±0.5% across operating temperature and voltage；

内置电压比较器Internal Voltage regulator； 12位, 200 ksps ADC；

内置电压基准和温度传感器Internal Voltage Reference and Temperature Sensor；两个模拟量比较器Two Analog Comparators；

名称 2.管脚定义针脚F500/1/4/5 (48-针) 4 6 5 7 3 2 针脚F508/9- F51 0/1(40-针) 4 6 5 7 3 2 针脚类型 F502/3/6/7 (32-针) 4 6 5 7 3 2 说明 VDD GND VDDA GNDA VREGIN VIO 数字电源电压。必须连接。数字地。必须接地。模拟电源。必须接。模拟地。必须接地。电压调节器输入端 I/O口电源电压。必须接。 - 6 -

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──────RST/ 12 10 10 C2CK C2D P4.0/ C2D P3.0/ C2D P0.0 11 —— —— 9 —— —— 数字 I/O 数字 I/O 数字 I/O 数字 I/O 或音频输入数字I/O 数字 I/O 或音频输入数字I/O 数字 I/O 或音频输入 D I/O or A In D I/O or A In D I/O or A In D I/O or A In D I/O or A In D I/O or A In D I/O or A In D I/O or A In D I/O or A In D I/O or A In D I/O or A In D I/O or A In —— —— 9 8 8 8 设备复位。内部 POR 或 VDD 监控器开路输出。外部信源可以通过使针脚降低至少 10 微秒来启动系统复位。 C2CK 数字 I/O C2 调试接口时钟信号。 C2 调试接口双向数据信号 Port 4.0. See SFR Definition 20.29 for a description. C2 调试接口双向数据信号。 Port 3.0. See SFR Definition 20.24 for a Description. C2 调试接口双向数据信号。 Port 0.0. See SFR Definition 20.12 for a description. 端口 0.1 端口 0.2 端口 0.3 端口 0.4 端口 0.5 端口 0.6 端口 0.7 Port 1.0. See SFR Definition 20.16 for a description. 端口 0.1 端口 0.2 端口 0.3 端口 0.4 P0.1 P0.2 P0.3 P0.4 P0.5 P0.6 P0.7 P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 1 48 47 46 45 44 43 42 41 40 39 38 1 40 39 38 37 36 35 34 33 32 31 30 1 32 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 - 7 -

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P1.5 P1.6 P1.7 ------- 4.

37 36 35 29 28 27 21 20 19 D I/O or A In D I/O or A In D I/O or A In 端口 0.5 端口 0.6 端口 0.7

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5、电气特性 5.1绝对值最大规格

表 5.1. 绝对值最大等级参数偏差内环境温度存储温度 VREGIN 上的 GND 电压 VDD 上的 GND 电压 VDDA上的 GND 电压 VIO 上的 GND 电压 ──────RST• 或任何端口 I/O 针脚上的 GND ──────条件最小值特有值 -55 —— -65 —— -0.3 —— -0.3 —— -0.3 —— -0.3 —— -0.3 —— —— —— —— —— 最大值 135 150 5.5 2.8 2.8 5.5 VIO + 0.3 500 100 单位 °C °C V V V V V mA mA 通过 VREGIN 及 GND 的最大总电流流入 RST• 或任何端口针脚的最大输出电流流出任何端口针脚的最大输出电流 —— —— 100 mA 附注：如使用负荷超过“ 绝对值最大等级” 所列数值，可能对设备造成永久损害。上表仅列出负荷等级，并未说明设备在上述或高于规格操作列表所指的任何其它条件下的功能性操作。如设备长期处于最大的等级条件下，则其可靠性可能受到损害。 5.2 电气特性

表5.2 全球电气特性

除非另有指明，否则，温度为 –40 至 +125°C ，系统时钟为 24 MHz 。参数条件最小特有值值供电电压（VREGIN） 1.8 —— 数字电源电压（VDD）系统时钟≤25MHz VRST1 —— 系统时钟>25MHz 2 模拟电源电压（VDDA）系统时钟≤25MHz VRST1 —— (必须连接到VDD) 系统时钟>25MHz 2 数字电源 RAM 数据保留电压 I/O电源电压（VIO） - 10 -

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SYSCLK（System 0 —— 50 MHz Clock）3 TSYSL（SYSCLK高时间） 9 —— —— ns TSYSL（SYSCLK低时间） 9 —— —— ns 指定操作温度范围 -40 —— +125 °C 数字电源电流——CPU 激活时（正常模式，访问FLASH） IDD4 VDD = 2.1 V, F = 200 kHz —— 95 —— μAVDD = 2.1 V, F = 1.5 MHz —— 700 —— μA VDD = 2.1 V, F = 25 MHz —— 10 11 mA VDD = 2.1 V, F = 50 MHz —— 19 21 mA 附注： 1、见P46表5.4； 2、VIO 电压高于 VDD ； 3、调试无故障，SYSCLK 必须至少32KHZ以上； 4、仅基于产品特性数据。没有经过产品验证；不包含振荡器电源电流。 5、IDD can be estimated for frequencies < 12.5 MHz by simply multiplying the frequency of interest by the frequency sensitivity number for that range. When using these numbers to estimate IDD for >12.5 MHz, the estimate should be the current at 50 MHz minus the difference in current indicated by the frequency sensitivity number. For example: VDD = 2.6 V; F = 20 MHz, IDD = 26 mA - (50 MHz - 20 MHz) * 0.48 mA/MHz = 11.6 mA. 6、Idle IDD can be estimated for frequencies < 1 MHz by simply multiplying the frequency of interest by the frequency sensitivity number for that range. When using these numbers to estimate Idle IDD for >1 MHz, the estimate should be the current at 50 MHz minus the difference in current indicated by the frequency sensitivity number. For example: VDD = 2.6 V; F = 5 MHz, Idle IDD = 21 mA – (50 MHz – 5 MHz) x 0.41 mA/MHz = 2.6 mA. 表5.2 全球电气特性(续）

除非另有指明，否则，温度为 –40 至 +125°C ，系统时钟为 24 MHz 。参数条件最小特有值值 IDD4 VDD = 2.6 V, F = 200 kHz —— 130 VDD = 2.6 V, F = 1.5 MHz —— 990 VDD = 2.6 V, F = 25 MHz —— 14 VDD = 2.6 V, F = 50 MHz —— 25 IDD电源灵敏度4 F=25MHz —— 68 F=1MHz —— 73 最大值 —— —— 21 33 —— —— 单位 μA μA mA mA %/V %/V - 11 -

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IDD频率灵敏度4.5 VDD = 2.1 V, F ≤ 12.5 MHz，T=25℃ VDD = 2.1 V, F > 12.5 MHz，T=25℃ VDD = 2.6 V, F ≤ 12.5 MHz，T=25℃ VDD = 2.6 V, F > 12.5 MHz，T=25℃ —— —— —— —— 0.46 0.36 0. 0.47 —— —— —— —— mA/MHz mA/MHz mA/MHz mA/MHz 附注： 1、见P46表5.4； 2、VIO 电压不低于 VDD ； 3、调试无故障，SYSCLK 必须至少32KHZ以上； 4、仅基于产品特性数据。没有经过产品验证；不包含振荡器电源电流。 5、IDD can be estimated for frequencies < 12.5 MHz by simply multiplying the frequency of interest by the frequency sensitivity number for that range. When using these numbers to estimate IDD for >12.5 MHz, the estimate should be the current at 50 MHz minus the difference in current indicated by the frequency sensitivity number. For example: VDD = 2.6 V; F = 20 MHz, IDD = 26 mA - (50 MHz - 20 MHz) * 0.48 mA/MHz = 11.6 mA. 6、Idle IDD can be estimated for frequencies < 1 MHz by simply multiplying the frequency of interest by the frequency sensitivity number for that range. When using these numbers to estimate Idle IDD for >1 MHz, the estimate should be the current at 50 MHz minus the difference in current indicated by the frequency sensitivity number. For example: VDD = 2.6 V; F = 5 MHz, Idle IDD = 21 mA – (50 MHz – 5 MHz) x 0.41 mA/MHz = 2.6 mA. 表5.2 全球电气特性(续）

除非另有指明，否则，温度为 –40 至 +125°C ，系统时钟为 24 MHz 。参数条件最小特有值值数字电源电流——CPU未激活时（空闲模式，不访问FLASH） IDD4 VDD = 2.1 V, F = 200 kHz —— 60 VDD = 2.1 V, F = 1.5 MHz —— 460 VDD = 2.1 V, F = 25 MHz —— 7.2 VDD = 2.1 V, F = 50 MHz —— 14 IDD4 VDD = 2.6 V, F = 200 kHz —— 75 VDD = 2.6 V, F = 1.5 MHz —— 600 VDD = 2.6 V, F = 25 MHz —— 9.3 VDD = 2.6 V, F = 50 MHz —— 19 IDD电源灵敏度4 F=25MHz —— 57 F=1MHz —— 56 最大值 —— —— 8.0 16 —— —— 15 25 —— —— 单位 μA μA mA mA μA μA mA mA %/V - 12 -

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IDD频率灵敏度4.6 VDD = 2.1 V, F ≤ 12.5 MHz，T=25℃ VDD = 2.1 V, F > 12.5 MHz，T=25℃ VDD = 2.6 V, F ≤ 12.5 MHz，T=25℃ VDD = 2.6 V, F > 12.5 MHz，T=25℃ —— —— —— —— —— —— —— 0.29 0.29 0.38 0.38 2 10 120 —— —— —— —— ———— —— mA/MHz mA/MHz mA/MHz mA/MHz 数字电源电流4（停止或振荡器未运行，VDD监视器关闭。暂停模式） Temp=25℃ Temp=60℃ Temp=125℃ μA 附注： 1、见P46表5.4； 2、VIO 电压不低于 VDD ； 3、调试无故障，SYSCLK 必须至少32KHZ以上； 4、仅基于产品特性数据。没有经过产品验证；不包含振荡器电源电流。 5、IDD can be estimated for frequencies < 12.5 MHz by simply multiplying the frequency of interest by the frequency sensitivity number for that range. When using these numbers to estimate IDD for >12.5 MHz, the estimate should be the current at 50 MHz minus the difference in current indicated by the frequency sensitivity number. For example: VDD = 2.6 V; F = 20 MHz, IDD = 26 mA - (50 MHz - 20 MHz) * 0.48 mA/MHz = 11.6 mA. 6、Idle IDD can be estimated for frequencies < 1 MHz by simply multiplying the frequency of interest by the frequency sensitivity number for that range. When using these numbers to estimate Idle IDD for >1 MHz, the estimate should be the current at 50 MHz minus the difference in current indicated by the frequency sensitivity number. For example: VDD = 2.6 V; F = 5 MHz, Idle IDD = 21 mA – (50 MHz – 5 MHz) x 0.41 mA/MHz = 2.6 mA. - 13 -

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图5.1最低VDD监控阈值与系统时钟频率

附录：

当系统时钟频率大于25MHz时，VDD监视器电压应该设置为高阀值（VDMLVL=1b SFR VDM0CN）以防止未定义的CPU操作。高阈值应只用于外部稳压器直接供电的VDD。推荐的电源连接见第85页上图10.2。

表5.3 端口 I/O DC 电气特性

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除非另有指明，否则VDD = 1.8 ~ 2.75V, –40 ~ +125 °C ；参数条件最小值输出高压 IOH =–3 mA，端口 I/O为推拉式 VIO –0.4 IOH =–3μA，端口 I/O为推拉式 VIO –0.02 IOH =–10 mA，端口 I/O为推拉式 —— 输出低压 VIO = 1.8 V： IOL = 70 µA —— IOL = 8.5 mA —— VIO = 2.7 V: IOL = 70 µA IOL = 8.5 mA VIO = 5.25 V: IOL = 70 µA IOL = 8.5 mA 输入高压 VREGIN = 5.25 V 输入低压 VREGIN = 2.7 V 输入泄露电流弱上拉关闭弱上拉开启， VIO =2.1V，VIN = 0 V, VDD = 1.8 V 弱上拉开启， VIO =2.6V，VIN = 0 V, VDD = 2.6 V 弱上拉开启， VIO =5.0V，VIN = 0 V, VDD = 2.6 V 表 5.4. 复位电气特性

除非另有指明，否则，温度为 –40 至 +125 °C 。参数条件最小值 ————类型 —— —— VIO –0.7 —— —— —— —— —— —— —— —— —— 6 15 47 最大值 —— —— —— 50 750 单位 V —— —— —— —— 0.7 x VIO —— —— —— —— —— mV 45 550 40 400 —— V 0.3 x IO V 2 9 22 115 μA 类型 —— —— —— 47 1.75 2.30 最大值 40 —— 0.3 xVIO 115 1.80 2.45 单位 mV V μA V V RST输出低压 RST输入高压 RST输入低压 RST输入上拉电流 VIO=5V；IOL=70μA —————— 0.7 x VIO —— —— 1.65 2.25 ————————————RST= 0.0 V, VIO = 5 V VDD RST阀值 (VRST-LOW) VDD RST阀值 (VRST-HIGH) - 15 -

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从最后一个系统时钟上升沿缺失时钟探测器超到产生复位的时间时 VDD = 2.1V； VDD = 2.5V 从退出任何复位源到开始执复位时间延迟行位于 0x0000 地址的代码之间的延时产生系统复位的最———— 小 RST低电平时间 VDD 监视器启动时间 VDD监视器电源电流表 5.5. 闪存电气特性

除非另有指明，否则，VDD= 1.8~2.75V，温度为 –40 ~ +125 °C 。参数闪存尺寸寿命条件 C8051F500/1/2/3/8/9 C8051F504/5/6/7-F510/1 20k 最小值类型 65536* 32768 150k —— —— 45 125 —— 最大值单位 Bytes Erase/Write Years ms μs V 200 200 —— 370 270 130 600 600 160 μs μs 6 —— —— —— 60 1 —— 100 2 μs μs μA 闪存寿命 85℃ 10 —— 擦除时间 25 MHz时钟 28 30 写入时间 25 MHz时钟 79 84 VDD 写入/擦除操作 VRST-HIGH2 —— 1、对于K闪存设备，在地址0xFC00 至 0xFFFF之间保留1024个字节。 2、VRST-HIGH 特性见表5.4. 表 5.6. 内部高频振荡器电气特性

除非另有指明，否则，VDD= 1.8~2.75V ；温度为 –40 至 +125 °C 。采用出厂校准的设置。最大参数条件最小值类型单位值 24+0.振荡器频率 IFCN = 111b; 24-0.5% 241 MHz 5% 振荡器电源电流（来自Internal Oscillator On —— 830 1300 μA VDD） OSCICN[7:6] = 11b - 16 -

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Internal Oscillator Suspend OSCICN[7:6] = 00b ZTCEN = 1 Wake-up Time From Suspend 电源电压灵敏度 Te m p = 2 5 ° C Te m p = 8 5 ° C Temp = 125 °C OSCICN[7:6] = 00b —— —— —— —— 66 110 190 1 —— —— —— —— —— —— —— μA μs %/V ppm/℃ ppm/℃2 恒温 —— 0.10 Constant Supply 温度灵敏度2 TC1 —— 5.0 TC2 —— -0.65 1、这是在工作温度范围内的平均温度。通过温度系数TC1和TC2可以计算出新的内部振荡器频率，计算公式如下： f(T) = f0 * (1 + TC1*(T - T0) + TC2*(T - T0)2) 其中，f0——25℃时的内部振荡器频率；T0=25℃；

图5.2 在工作温度范围内的内部高频振荡器典型值

表5.7 时钟乘法器电气特性

除非特别说明，否则，VDD = 1.8 ~ 2.75V, 温度为–40~ +125°C。

参数 - 17 -

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输入频率（Fcmin）输出频率电源电流 2 —— —— —— —— 1.1 —— 50 1.9 MHz MHz mA

表5.8 电压基准电气特性

除非另有指明，否则，VDD= 1.8~ 3.6 V ；温度为 –40 ~ +125 °C

参数输入电压范围（VREGIN)* 条件最大电流=50mA 2.1V工作时(REG0MD = 0) 2.6V工作时(REG0MD = 1) 相对于VDD 50 mA load with VREGIN = 2.4 V and VDD load capacitor of 4.8 µF 最小值 1.8* —— 2.0 2.5 —— -0.21 —— —— 类型 10 2.1 2.6 1 —— 0.11 450 最大值 5.25 —— 2.25 2.75 9 -0.02 —— —— 单位 V mV/mA V μA V mV/℃ μs 压差（VDO）输出电压（VDD）基本电流压差指标检测阀值Dropout Indicator Detection Threshold 输出电压温度系数 VREG 设置时间 *附录：最小输入电压为1.8 V或VDD+ VDO（最大负载），以较高者为准。表5.9 ADC0电气特性

除非另有说明，否则，VDDA = 1.8 ~ 2.75V, –40~ +125 °C, VREF = 1.5V

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(REFSL=0)。

参数 DC精度条件最小值类型最大值单位分辨率积分非线性微分非线性偏移误差1 满度误差偏差温度系数 12 bits 保证单调 —— —— -10 -20 —— ±0.5 ±0.5 -1.8 1.7 -2 ±1 ±1 10 20 —— LSB LSB LSB LSB ppm/℃ 动态性能（10 kHz 正弦波单端输入，满度值的 1dB 以下，200 ksps）信噪比加失真总谐波失真无失真动态范围转换速率 SAR 转换时钟多达 5 次谐波 63 —— —— 66 82 -84 —— —— —— dB dB dB —— 13 1.5 3.5 —— —— —— —— —— 3.6 —— —— 200 MHz clocks μs ksps 转换时间（SAR 时钟数）2 跟踪／保持捕获时间3 吞吐速率4 模拟输入 ADC 输入电压范围5 相对于GND的绝对引脚电压采样容量输入多路复用器电阻电源规格电源电流(VDDA 供给ADC0) Burst Mode (Idle)突发模式（空闲） - 19 - 操作模式，200 ksps 增益 = 1.0 (缺省值) 增益 = n VDDA≥2.0V VDDA＜2.0V VDDA≥2.0V 0 0 0 —— —— —— —— 32 3 VREF VREF/n V V pF VIO —— —— kΩ —— —— 1100 1100 1500 1500 μA μA Copyright © 2010 by Silicon Laboratories C8051F500/1/2/3/4/5/6/7/8/9-F510/1 C8051F50x-F51x 混合信号 ISP Flash 微控器

Power-On Time开机时间电源抑制比 5 —— —— -60 —— —— μs dB 附录： 1、上表代表标准偏差。通过校准可以消除偏差和满标度误差。 2、额外的2个FCLK周期用来开始和完成转换。An additional 2 FCLK cycles are requir ed to start and complete a conversion 3、根据连接到ADC输入输出阻抗，可能需要额外的跟踪时间。请参见第“6.2.1。设置时间的要求见第57页。 4、跟踪时间的增加，会降低ADC的吞吐量。 5、可选增益设置增益的详细信息见第58页6.3。

表5.10 温度传感器电气特性

除非另有说明，否则，VDDA = 1.8 ~2.75V, 温度为–40 ~ +125 °C 。

参数线性度斜率斜率误差* 偏移偏移误差* 电源电流追踪时间条件 Temp=0℃ Temp=0℃ 最小值 —— —— —— —— —— —— 12 类型 ±0.1 3.33 ±100 856 ±14 21 —— 最大值 —— —— —— —— —— —— —— 单位 ℃ mV/℃ μV/℃ mV mV μA μs *附录：代表偏离平均值一个标准差。表5.11 电压基准电气特性

除非另有说明，否则，VDDA = 1.8 ~ 2.75 V, –40 ~ +125 °C。

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参数内部基准 (REFBE = 1) 输出电压短路电流 VREF温度系数耗电量负载调整率 VREF开通时间1 VREF开通时间2 电源抑制比外部基准（REFBE = 0）输入电压范围输入电流电源规格参考偏压发生器 REFBE = 1 or TEMPE = 1 条件最小值类型最大值单位环境温度25℃(REFLV = 0) 环境温度25℃(REFLV = 1), VDD = 2.6V 内部负载=0〜200μA到AGND 4.7μF和0.1μF旁路 0.1μF旁路 1.45 2.15 —— —— —— —— —— —— —— 1.50 2.20 5 33 30 3 1.5 46 1.3 1.55 2.25 10 —— 50 —— —— —— —— V mA ppm/℃ μA μV/μA ms μs mV/V 采样率= 200 ksps; VREF = 1.5 V 1.5 —— —— 2.2 VDDA —— V μA —— 21 40 μA 表 5.12. 比较器0和比较器1电气特性

除非另有说明，否则VIO = 1.8 ~ 5.125V, 温度为–40 ~ +125 °C 。

参数条件最小值 —— —— —— —— —— —— —— —— —— -2 类型 310 340 410 510 480 620 1600 2600 1.7 0 最大值 —— —— —— —— —— —— —— —— 8.9 2 单位 ns ns ns ns ns ns ns ns mV/V 响应时间： CPn+ – CPn– = 100 mV 模式 0 ，Vcm* = 1.5 V CPn+ – CPn– = –100 mV 响应时间： CPn+ – CPn– = 100 mV 模式 1 ，Vcm* = 1.5 V CPn+ – CPn– = –100 mV 响应时间： CPn+ – CPn– = 100 mV 模式 2 ，Vcm* = 1.5 V CPn+ – CPn– = –100 mV 响应时间： CPn+ – CPn– = 100 mV 模式 3 ，Vcm* = 1.5 V CPn+ – CPn– = –100 mV 共模抑制比正向回差电压 1 - 21 -

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正向回差电压 2 正向回差电压 3 正向回差电压 4 负向回差电压 1 负向回差电压 2 负向回差电压 3 负向回差电压 4 反相或同相输入电压范围输入电容输入偏置电压供电电源电源抑制比上电时间电源电流 (DC) 模式0 模式1 模式2 模式3 *附录：Vcm 是 CP0+ 和 CP0– 上的共模电压。

—— —— —— —— —— —— 0.33 3 6.2 3.8 2.6 0.6 —— —— 20 10 7.5 3 mV/V μs μA μA μA μA CPnHYP1–0 = 01 CPnHYP1–0 = 10 CPnHYP1–0 = 11 CPnHYN1–0 = 00 CPnHYN1–0 = 01 CPnHYN1–0 = 10 CPnHYN1–0 = 11 2 5 13 -2 2 5 13 -0.25 —— -10 6 11 21 0 6 11 21 —— 8 —— 10 20 40 2 10 20 40 VIO + 0.25 —— +10 mV mV mV mV mV mV mV V pF mV 6. 12-位 ADC (ADC0)

C8051F50x-F51x 的ADC0集成了一个35/28 通道的模拟多路选择器（AMUX0）和一个200ksps 的12 位逐次逼近寄存器(SAR) 型 ADC，ADC中集成了跟踪保持电路、可编程窗口检测器，programmable attenuation (1:2), 可编程衰减器(1:2)和硬件累加器。ADC0 子系统有一种特殊的突发方式（Burst mode），该方式能自动使能 ADC0，采集和累加样本值，然后将ADC0 置于低功耗停机方式，而不需CPU 干预。AMUX0、数据转换方式及窗口检测器都可用软件通过特殊功能寄存器来配置（见框图 6.1）。ADC0 输入为单端方式，可以被配置为用于测量 P0.0 ~ P3.7 、温度传感器输出、VDD或GND（相对于GND）。ADC0的电压基准内容在第72页“7.温度传感器”中描述。只有当ADC0控制寄存器（ADC0CN）中的 AD0EN位被置逻辑1 或在突发方式执行转换时，ADC0子系统才被使能。当 AD0EN位为0 时或在突发方式下不进行转换时，ADC0 子系统处于低功耗关断方式。

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图6.1 ADC0 功能结构图

6.1. 工作模式

在一个典型系统中，用下面的步骤来配置ADC0：

1、如果增益调整是必需的，参考第58页“6.3.可选增益”。

2、选择转换启动源。

3、选择正常方式或突发方式。

4、如果使用突发方式，选择ADC0 空闲电源状态并设置上电时间。 5、选择跟踪方式。注意：预跟踪方式只能用于正常转换方式。

6、计算需要的建立时间，并用AD0TK位设置转换启动后的跟踪时间。 7、选择重复次数。

8、选择输出字对齐方式（右对齐或左对齐）。 9、使能或禁止转换结束及窗口比较中断。

6.1.1.转换启动方式

有4 种转换启动方式，由 ADC0CN中的ADC0 转换启动方式位（AD0CM1-0 ）的编程状态决定采用哪一种方式。转换可以由以下操作之一：

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1 ．写1 到ADC0CN的AD0BUSY 位； 2 ．CNVSTR 输入信号（P0.1 ）的上升沿； 3 ．定时器1 溢出（即定时连续转换）； 4 ．定时器2 溢出（即定时连续转换）。

向AD0BUSY 写1 方式提供了用软件控制ADC0 转换的能力。AD0BUSY 位在转换期间被置1 ，转换结束后复 0 。AD0BUSY 位的下降沿触发中断（当被允许时）并置位 ADC0CN中的中断标志（AD0INT）。注意：当工作在查询方式时，应使用 ADC0 中断标志（AD0INT）来查询ADC转换是否完成。当AD0INT 位为逻辑1 时，ADC0 数据寄存器（ADC0H:ADC0L ）中的转换结果有效。注意：当转换源是定时器2 溢出时，如果定时器2工作在8 位方式，使用定时器2的低字节溢出；如果定时器 2工作在16位方式，则使用定时器2的高字节溢出。有关定时器配置方面的信息见第265页“26. 定时器”。

关于使用CNVSTR的重要注意事项：CNVSTR 输入引脚还是端口引脚 P0.1 。当使用 CNVSTR 输入作为转换启动源时，P0.1 应被数字交叉开关跳过。为使交叉开关跳过 P0.1 ，应将寄存器 P0SKIP中的位1置1 。有关端口 I/O 配置的详细信息，见第177页“20. 端口输入/ 输出”。

6.1.2. 跟踪方式

每次ADC0 转换之前都必须有一个最小的跟踪时间，以保证转换结果准确。ADC0 有三种跟踪方式：预跟踪、后跟踪和双跟踪。预跟踪方式在转换启动信号有效前连续跟踪，提供最小的转换延时（转换启动信号有效到转换结束）。该方式需要软件管理，以保证满足最短跟踪时间要求。在后跟踪方式，在转换启动信号有效之后进行跟踪的时间长度是可编程的，并由硬件管理。双跟踪方式在转换启动信号有效之前和之后都跟踪，使跟踪时间最大化。图6.2给出了这三种跟踪方式的例子。

当AD0TM被设置为10b 时选择预跟踪方式。该方式在转换启动信号开始后立即启动转换。ADC0 在不转换时会一直跟踪。软件必须在每次转换结束和下一次转换启动信号之间保证最小的跟踪时间。在ADC0 被使能后的第一个转换启动信号之前也必须满足最小跟踪时间。

当AD0TM被设置为01b 时选择后跟踪方式。该方式在转换启动信号开始后立即启动跟踪，跟踪时间用AD0TK编程。在编程的跟踪时间结束后开始转换。转换结束后，ADC0 不再跟踪输入信号。但采样电容仍保持与输入断开的状态，使输入引脚呈现高阻抗，直到下一个转换启动信号有效。

当AD0TM被设置为 11b 时选择双跟踪方式。该方式在转换启动信号开始后立即启动跟踪，跟踪时间用AD0TK编程。在编程的跟踪时间结束后开始转换。转换结束后，ADC0 继续跟踪输入信号，直到下一次转换开始。

随着连接到ADC输入的信号不同，在改变MUX设置之后，实际需要的跟踪时间可能比表5.9给出的最小跟踪时间要长。对建立时间的要求见第57页“6.2.1 建立时间要求”。

图6.2 ADC0 跟踪方式

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6.1.3. 时序

表5.9给出了ADC0 的最大转换速度指标。ADC0 由ADC0 子系统时钟（FLCK ）定时。FCLK 的时钟源由BURSTEN 位选择。当 BURSTEN 为逻辑0 时，FCLK 源自当前的系统时钟；当 BURSTEN 为逻辑1 时，FCLK 源自突发方式振荡器，这是一个的时钟源，其最高频率为25 MHz。

当ADC0 执行一次转换时，它需要一个一般来说比 FCLK 慢的时钟。ADC0 SAR转换时钟（SAR 时钟）由FCLK 分频得到。分频系数用ADC0CF 寄存器中的AD0SC位控制。最大SAR 时钟频率列于表5.9。

在任一给定时刻，ADC0 处于这三种状态之一：跟踪、转换或空闲。跟踪时间取决于所选择的跟踪方式。对于前跟踪方式，跟踪时间由软件管理，ADC0 在转换启动信号开始后立即启动转换。对于后跟踪和双跟踪方式，转换启动信号有效后的跟踪时间等于由AD0TK决定的时间加上两个FLCK 周期。跟踪结束后立即开始转换。ADC0 转换时间（从转换开始带转换结束）总是为13 个SAR 时钟加上两个FCLK 周期。图6.3给出了前跟踪方式的一次转换和后跟踪或双跟踪方式跟踪加转换的时序图。在该例中，重复次数被设置为1 。

图6.3. 12位ADC跟踪方式示例

6.1.4. 突发模式

突发模式是一种节省功耗的功能特性，允许ADC0 在两次转换期间保持低功耗状态。当突发模式被使能时，ADC0 从低功耗状态被唤醒，用内部突发模式时钟（约 25 MHz）累加 1、4 、8 或16 个采样值，然后又重新进入低功耗状态。由于突发模式时钟于系统时钟，ADC0可以在一个系统时钟周期内完成多次转换并重新进入低功耗状态，即使系统时钟频率很低（如32.768 KHz ）或被挂起。

将BURSTEN 设置为逻辑1 即使能突发模式。当工作在突发模式时，AD0EN控制ADC0的空闲电源状态（即ADC0 不跟踪也不执行转换时进入的状态）。如果AD0EN被设置为逻辑0 ，ADC0 在每次突发转换后进入断电状态；如果 AD0EN被设置为逻辑1，ADC0 在每次突发转换后保持使能状态。每来一次转换启动信号，ADC0 被从其低功耗状态唤醒。如果ADC0被断电，它会自动上电并等待一个可编程的上电时间，该上电时间由AD0PWR位控制。否则，ADC0 会立即启动跟踪和转换。图 6.4 给出了使用慢速系统时钟且重复次数为 4 时的突发模式示例。

注意：当突发模式被使能时，只能使用后跟踪或双跟踪方式。

当突发模式被使能时，一次转换启动将进行多次转换，转换次数等于重复次数。当突发模式被禁

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止时，每次转换都需要有转换启动信号。在这两种情况下，在完成“重复次数”次转换和累加后，ADC0 转换结束中断会被置1 。类似地，在完成“重复次数”次转换和累加之前，窗口比较器不会将结果与“大于”或“小于”寄存器进行比较。

注：使用突发模式时必须谨慎，不能以高于SYSCLK 频率的1/4 发出转换启动信号，包括外部转换启动信号。

图6.4 12 位ADC突发模式示例（重复次数为4）

6.2. 输出转换码

寄存器ADC0H和ADC0L保存输出转换码的高字节和低字节。当重复次数被设置为1 时，转换码以12 位无符号整数形式表示，并且输出转换码在每次转换后被更新。输入测量范围为0 ~ VREF×4095/4095。数据可以是右对齐或左对齐，由 AD0LJST位（ADC0CN.2 ）的设置决定。ADC0H和ADC0L寄存器中未使用的位被清 0。下表给出了右对齐和左对齐的转换码示。

当ADC0 重复次数大于1 时，输出转换码代表所有转换值累加的结果，并在最后一次转换结束后被更新。可以将4 、8 或16个连续采样值累加并以无符号整数形式表示。重复次数用ADC0CF 寄存器中的AD0RPT 位选择。结果值必须是右对齐的（AD0LJST = 0）， ADC0H和ADC0L寄存器中未使用的位被清0 。下表给出了对应不同输入电压和重复次数大于1的右对齐结果示例。注意：当从ADC返回的所有采样结果都相同时，累加2n个采样值等价于左移n 位。

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6.2.1. 建立时间要求

在进行一次精确的转换之前需要有一个最小的跟踪时间。该跟踪时间由 AMUX0 的电阻、ADC0 采样电容、外部信号源阻抗及所要求的转换精度决定。

图6.5 给出了等效的ADC0 输入电路。对于一个给定的建立精度（SA），所需要的ADC0建立时间可以用方程6.1估算。当测量温度传感器的输出时，使用第50页的表5.10中所指明的稳定时间。当测量VDD（相对于GND）时，R TOTAL 减小到RMUX。表5.9给出了ADC0 的最小建立时间要求以及多路器阻抗和采样电容值。

方程6.1 ADC0 建立时间要求

其中：

SA是建立精度，用一个 LSB 的分数表示（例如，建立精度0.25 对应1/4 LSB）； t 为所需要的建立时间，以秒为单位；

R TOTAL 为AMUX0 电阻与外部信号源电阻之和； n 为ADC的分辨率，用比特表示（10 ）。

图6.5 ADC0 等效输入电路

6.3. 可选增益

C8051F50x-F51x系列器件的ADC0，实现了一个可选择的增益调整选项。

7. 温度传感器

C8051F50x-F51x上已配备一个片上温度传感器，可通过单端设置中的 ADC 多路复用器直接访问。

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要使用 ADC 测量温度传感器，ADC mux 通道应设为连接至温度传感器。温度传感器转移函数如图 7.1 所示。当 ADC0MX寄存器为AD0MX[4:0]位时，输出电压(VTEMP) 为正 ADC 输入。The output voltage (V TEMP) is the positive ADC input is selected by bits AD0MX[4:0] in register ADC0MX. 寄存器 REF0CN中的 TEMPE 位启用/ 禁用温度传感器，见SFR定义8.1 。当禁用时，温度传感器默认为高电阻状态，此时传感器执行的任何 ADC 测量均为无效数据。有关温度传感器的斜率和偏移参数，请参阅表5.10.

图7.1 温度传感器转移系数

8. 电压基准

C8051F50x-F51x上的电压基准多路复用器可设置为使用连接到外部电压基准、内部电压基准VREF或电源电压VDD（请参见图8.1）。基准控制寄存器 REF0CN 中的REFSL 位用于选择基准源。(For an external source or the on-chip reference, REFSL should be set to 0 to select the VREF pin.)选择使用外部或内部基准时，REFSL 位应被清0选择VREF引脚；选择VDD作为基准源时，REFSL 应被置1 。

REF0CN 中的BIASE 位控制内部偏置电压发生器。ADC、温度传感器和内部振荡器都要使用偏置电压发生器提供的偏置电压。当这些外设中的任何一个被使能时，BIASE 位被自动使能，它并不需要全线使能。也可以通过向 REF0CN 中的 BIASE 位写1 来使能偏置电压发生器。电压基准电路的电气特性见表5.11。

内部电压基准电路包含一个温度特性稳定的带隙电压基准发生器和一个两倍增益的输出缓冲放大器。可以选择1.5V 或2.25V 的输出电压。内部电压基准可以被驱动输出到VREF 引脚，这可通过将 REF0CN 寄存器中的REFBE位置 1 来实现。VREF 引脚对地的最大负载电流必须小于200 µA。建议VREF 和GND之间接0.1 µF和4.7 µF 的旁路电容。如果不使用内部基准，REFBE位应被清0 。内部电压基准电路的电气特性见表5.11。

有关 VREF 引脚的重要事项：当被用作外部电压基准或内部电压基准时，VREF引脚应被设置为模拟输入，并被跳过。有关 VREF引脚设置的所有详细信息，以及如何配置引脚处于模拟模式，跳过数字交叉开关。请参阅第177页“20.端口输入/输出 ”。

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图8.1 电压基准功能框图。

SFR 定义8.1 REF0CN: 电压基准控制寄存器位名称类型复位值 7 R 0 R 0 6 5 ZTCEN R 0 4 REFLV R 0 3 REFSL R/W 0 2 1 TEMPE BIASE R/W R/W 0 0 0 REFBE R/W 0 SFR 地址 = 0xD1; SFR Page = 0x00 名称功能 7：6 未使用读 = 00b ；写 = 无需在意。 ZTCEN 零温度系数偏置使能位 5 0 ：零温度系数偏置发生器在需要时被自动使能。 1 ：零温度系数偏置发生器被强制使能。 REFLV 电压基准输出电平选择 4 该位选择内部电压基准的输出电压。 0 ：内部电压基准设置为 1.5V 。 1 ：内部电压基准设置为 2.20V 。 REFSL 电压基准选择 3 该位选择ADCs电压基准源。 0 ：VREF 引脚作为电压基准。 1 ：VDD作为电压基准。 TEMPE 温度传感器使能位 2 0 ：内部温度传感器关闭。 1 ：内部温度传感器工作。 - 29 -

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1 BIASE 内部模拟偏压发生器使能位 0 ：内部偏压发生器关闭。 1 ：内部偏压发生器工作。 0 REFBE 内部基准缓冲器使能位 9. 比较器

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