CA51F251L2

Built - in 12 Bit ADC / Touch Key / LCD Driver / 1T 8051 Flash MCU CA51F2 系列 MCU 中文用户手册 REV1.9 深圳市锦锐科技有限公司 电话：0755-83949938 传真：0755-83949977 http://www.cachip.com.cn 地址：中国广东省深圳市南山区沙河西路深圳湾科技生态园一区 2 栋 B 座 5 层 1 CA51F251/2/3 目录 1 概述 .................................................................................................................................................................... 7 2 基本特性 ............................................................................................................................................................ 7 3 芯片型号功能介绍 .............................................................................................................................................10 4 系统框图 ...........................................................................................................................................................11 5 引脚封装及其描述 .............................................................................................................................................12 5.1 封装定义.............................................................................................................................................................. 12 5.2 引脚描述.............................................................................................................................................................. 14 6 中央处理器（CPU） .........................................................................................................................................20 6.1 CPU 简介 ............................................................................................................................................................... 20 6.2 寄存器描述........................................................................................................................................................... 20 7 存储器系统 .......................................................................................................................................................24 7.1 随机数据存储器（RAM） .................................................................................................................................. 24 7.2 特殊功能寄存器（SFR） .................................................................................................................................... 24 7.3 Flash 存储器 ......................................................................................................................................................... 26 7.3.1 功能简介 ................................................................................................................................................................................................................. 26 7.3.2 Flash 存储器组织结构 ......................................................................................................................................................................................... 26 7.3.3 Flash 寄存器描述 .................................................................................................................................................................................................. 28 7.3.4 Flash 控制例程 ....................................................................................................................................................................................................... 31 7.4 外部 RAM 映射为程序空间 ................................................................................................................................ 34 8 中断系统 ..........................................................................................................................................................36 8.1 功能简介 ............................................................................................................................................................. 36 8.2 中断逻辑 ............................................................................................................................................................. 36 8.3 中断向量表.......................................................................................................................................................... 37 8.4 中断控制寄存器.................................................................................................................................................. 37 8.5 外部中断 ............................................................................................................................................................. 41 8.5.1 外部中断介绍......................................................................................................................................................................................................... 41 8.5.2 外部中断寄存器 .................................................................................................................................................................................................... 41 8.5.3 外部中断控制方法及例程 ................................................................................................................................................................................. 44 9 时钟系统 ..........................................................................................................................................................46 9.1 时钟系统介绍...................................................................................................................................................... 46 9.1.1 时钟专用名称定义 .............................................................................................................................................................................................. 46 9.1.2 内置 2 - 4MHz RC 振荡器（IRCH） ............................................................................................................................................................ 47 9.1.3 外部 32.768KHz 晶体谐振器（XOSCL） ................................................................................................................................................... 47 9.1.4 内置 131 KHz RC 振荡器（IRCL） .............................................................................................................................................................. 47 9.1.5 内置 4MHz RC 振荡器（TFRC） .................................................................................................................................................................. 47 9.1.6 PLL ............................................................................................................................................................................................................................. 48 9.1.7 外部高速晶体谐振器（XOSCH）和外部高速 RC 振荡器（ERC） ................................................................................................ 48 9.2 时钟控制寄存器描述.......................................................................................................................................... 48 9.3 系统时钟 ............................................................................................................................................................. 52 9.3.1 系统时钟结构图 ................................................................................................................................................................................................... 52 9.3.2 系统时钟控制寄存器描述 ................................................................................................................................................................................ 52 9.3.3 系统时钟控制方法及例程 ................................................................................................................................................................................ 54 2 CA51F251/2/3 9.4 内部 RC 振荡器校正 ........................................................................................................................................... 57 9.4.1 校正模块介绍 ....................................................................................................................................................................................................... 57 9.4.2 校正模块控制寄存器 ......................................................................................................................................................................................... 58 9.4.3 校正模块控制例程 .............................................................................................................................................................................................. 61 9.5 外部时钟监控...................................................................................................................................................... 63 9.5.1 功能描述 ................................................................................................................................................................................................................. 63 9.5.2 外部时钟监控控制寄存器 ................................................................................................................................................................................ 63 10 供电和复位系统..............................................................................................................................................65 10.1 供电系统 ........................................................................................................................................................... 65 10.1.1 LDO 功能简介..................................................................................................................................................................................................... 65 10.1.2 LDO 控制寄存器 ................................................................................................................................................................................................ 66 10.2 复位系统 ........................................................................................................................................................... 67 11 功耗管理.........................................................................................................................................................69 11.1 IDLE 模式 ............................................................................................................................................................ 69 11.2 STOP 模式 ........................................................................................................................................................... 69 11.3 低速运行模式.................................................................................................................................................... 70 11.4 低功耗相关寄存器描述.................................................................................................................................... 70 11.5 低功耗模式控制例程........................................................................................................................................ 72 12 通用定时器（定时器 0,定时器 1,定时器 2） ..................................................................................................74 12.1 定时器 0 ............................................................................................................................................................ 74 12.1.1 定时器 0 介绍 ..................................................................................................................................................................................................... 74 12.1.2 定时器 0 寄存器描述 ....................................................................................................................................................................................... 75 12.2 定时器 1 ............................................................................................................................................................ 77 12.2.1 定时器 1 介绍 ..................................................................................................................................................................................................... 77 12.2.2 定时器 1 寄存器描述 ....................................................................................................................................................................................... 78 12.3 定时器 2 ............................................................................................................................................................ 79 12.3.1 功能简介............................................................................................................................................................................................................... 79 12.3.2 定时器 2 寄存器描述 ....................................................................................................................................................................................... 80 13 看门狗定时器（WDT）...................................................................................................................................83 13.1 看门狗定时器(WDT)功能简介 ......................................................................................................................... 83 13.2 看门狗定时器(WDT)寄存器描述 ..................................................................................................................... 83 13.3 看门狗定时器控制例程.................................................................................................................................... 85 14 实时定时器（RTC） ........................................................................................................................................86 14.1 RTC 功能简介 ..................................................................................................................................................... 86 14.2 RTC 寄存器描述 ................................................................................................................................................. 87 14.3 RTC 控制例程 ..................................................................................................................................................... 91 15 通用输入输出口（GPIO）及复用定义 ............................................................................................................94 15.1 功能简介 ........................................................................................................................................................... 94 15.2 引脚寄存器描述................................................................................................................................................ 95 15.3 引脚控制例程.................................................................................................................................................. 107 16 采样计数器（SAMPLE） ............................................................................................................................... 109 16.1 功能简介 ......................................................................................................................................................... 109 16.2 SAMPLE 功能寄存器描述 ................................................................................................................................ 110 16.3 SAMPLE 控制例程 ............................................................................................................................................ 112 3 CA51F251/2/3 17 通用串行接口（UART）................................................................................................................................ 115 17.1 UART0 ................................................................................................................................................................ 115 17.1.1 功能简介.............................................................................................................................................................................................................115 17.1.2 寄存器描述 .........................................................................................................................................................................................................119 17.2 UART1 和 UART2 ............................................................................................................................................... 120 17.2.1 介绍 ......................................................................................................................................................................................................................120 17.2.2 UARTx 寄存器描述 .........................................................................................................................................................................................121 18 SPI 接口....................................................................................................................................................... 124 18.1 功能简介 ......................................................................................................................................................... 124 18.2 寄存器描述...................................................................................................................................................... 126 18.3 SPI 控制例程 ..................................................................................................................................................... 128 19 I²C 接口 ....................................................................................................................................................... 131 19.1 功能简介 ......................................................................................................................................................... 131 19.2 I2C 主要特点 ..................................................................................................................................................... 131 19.3 I2C 功能描述 ..................................................................................................................................................... 131 19.4 I2C 通信引脚的映射 ......................................................................................................................................... 133 19.5 寄存器描述...................................................................................................................................................... 133 19.6 I2C 控制例程 ..................................................................................................................................................... 136 20 LCD/LED 驱动 .............................................................................................................................................. 143 20.1 LCD 驱动 ........................................................................................................................................................ 143 20.1.1 功能简介.............................................................................................................................................................................................................143 20.1.2 LCD 偏压.............................................................................................................................................................................................................144 20.1.3 LCD 功能描述 ...................................................................................................................................................................................................145 20.2 LED 驱动 ........................................................................................................................................................ 146 20.2.1 功能简介.............................................................................................................................................................................................................146 20.2.2 LED 功能描述 ...................................................................................................................................................................................................147 20.3 LCD/LED 寄存器描述 ..................................................................................................................................... 147 20.4 LCD 驱动控制例程 ........................................................................................................................................ 151 20.5 LED 驱动控制例程 ........................................................................................................................................ 152 21 PWM ........................................................................................................................................................... 154 21.1 PWM 功能简介.............................................................................................................................................. 154 21.2 PWM 功能描述.............................................................................................................................................. 154 21.3 PWM 寄存器描述.......................................................................................................................................... 158 21.4 PWM 功能控制例程...................................................................................................................................... 163 22 模/数字转换器（ADC） ................................................................................................................................ 168 22.1 功能简介 ......................................................................................................................................................... 168 22.2 主要特性 ......................................................................................................................................................... 168 22.3 结构框图 ......................................................................................................................................................... 168 22.4 功能描述 ......................................................................................................................................................... 169 22.5 寄存器描述...................................................................................................................................................... 170 22.6 ADC 控制例程 ................................................................................................................................................... 173 23 模拟比较器和运放（OPCMP） ..................................................................................................................... 174 23.1 功能简介 ......................................................................................................................................................... 174 23.2 结构图 ............................................................................................................................................................. 174 4 CA51F251/2/3 23.3 功能描述 ......................................................................................................................................................... 175 23.3.1 运放 ......................................................................................................................................................................................................................175 23.3.2 比较器 .................................................................................................................................................................................................................175 23.3.3 捕获计数器 ........................................................................................................................................................................................................175 23.4 寄存器描述...................................................................................................................................................... 176 24 直流无刷电机驱动（MOTOR） ...................................................................................................................... 184 24.1 功能简介 ......................................................................................................................................................... 184 24.2 结构框图 ......................................................................................................................................................... 184 24.3 功能描述 ......................................................................................................................................................... 185 24.3.1 霍尔状态译码功能 ..........................................................................................................................................................................................185 24.3.2 手动模式.............................................................................................................................................................................................................185 24.3.3 MASK 功能 .........................................................................................................................................................................................................186 24.3.3 电机异常检测及保护 .....................................................................................................................................................................................188 24.4 电机控制寄存器描述....................................................................................................................................... 189 25 触摸按键（Touch Key） ................................................................................................................................ 197 25.1 功能简介 ......................................................................................................................................................... 197 25.2 主要特性 ......................................................................................................................................................... 197 25.3 结构图 ............................................................................................................................................................. 197 25.4 功能描述 ......................................................................................................................................................... 198 25.4.1 手动模式和自动模式 ......................................................................................................................................................................................198 25.4.2 触摸时钟预分频 ................................................................................................................................................................................................198 25.4.3 低功耗模式 .........................................................................................................................................................................................................198 25.5 寄存器描述...................................................................................................................................................... 198 25.6 触摸控制例程.................................................................................................................................................. 202 26 低电压检测（LVD） ...................................................................................................................................... 203 26.1 功能简介 ......................................................................................................................................................... 203 26.2 功能描述 ......................................................................................................................................................... 203 26.3 寄存器描述...................................................................................................................................................... 204 26.4 LVD 控制例程 ................................................................................................................................................... 205 27 乘除法器（MDU） ....................................................................................................................................... 206 27.1 功能简介 ......................................................................................................................................................... 206 27.2 结构图 ............................................................................................................................................................. 206 27.3 功能描述 ......................................................................................................................................................... 207 27.3.1 乘法器 .................................................................................................................................................................................................................207 27.3.2 除法器 .................................................................................................................................................................................................................207 27.3.3 移位运算.............................................................................................................................................................................................................207 27.4 寄存器描述...................................................................................................................................................... 208 27.5 MDU 控制例程 ................................................................................................................................................. 210 28 程序下载和仿真............................................................................................................................................ 214 28.1 程序下载 ......................................................................................................................................................... 214 28.2 在线仿真 ......................................................................................................................................................... 214 30 电气特性....................................................................................................................................................... 215 30.1 极限参数 ......................................................................................................................................................... 215 30.2 直流电气特性.................................................................................................................................................. 215 5 CA51F251/2/3 30.2 交流电气特性.................................................................................................................................................. 217 30.3 ADC 电气特性 ................................................................................................................................................... 217 30.4 内部高速 RC 温度特性 ................................................................................................................................... 218 30.5 内部低速 RC 温度特性 ................................................................................................................................... 219 31 封装类型....................................................................................................................................................... 220 32 典型应用参考电路 ......................................................................................................................................... 222 33 附录 ............................................................................................................................................................... 224 附录 1 指令集速查表 ............................................................................................................................................. 224 6 CA51F251/2/3 1 概述 CA51F2 系列芯片是基于 1T 8051 内核的 8 位微控制器，通常情况下，运行速度比传统的 8051 芯片快 10 倍， 性能更加优越。内置 Flash 程序存储器，可多次重复编程的特性，此系列芯片提供 8 / 16 / 32K 三种 Flash 容量供 客户按照产品需求选择，给用户开发带来了极大的方便。不仅保留了传统 8051 芯片的基本特性，还集成了 ADC、 LCD/LED 驱动、Touch Key、PWM、 UART、RTC、无刷直流电机驱动、乘除法器、低电压检测(LVD)等功能模块。 支持 IDLE、STOP 和低速运行三种省电模式以适应不同功耗要求的应用。强大的功能及优越的抗干扰性能使其可 广泛应用于各种车载音响、家用音响、小家电、蓝牙音箱、汽车电子、数码电机、运动器材、马达控制、医疗 保健、仪器仪表、安防、电源控制、工业控制及门铃产品中。 2 基本特性    内核  CPU：1T 8051, 最高速度比传统 8051 快 10 倍  兼容 8051 指令集, 双 DPTR 工作模式  CPU 频率：最高可支持 24MHz 存储器  Flash : 8 / 16 / 32K 字节，支持多次重复擦写  Flash 可划分为程序空间和数据空间，数据空间可用于存储掉电需要保存数据，可省略 EEPROM  RAM:256 字节内部 RAM，2K 字节外部 RAM 工作电压     工作电压：1.8 - 5.5V 宽电压工作范围 时钟系统  外部高速振荡器：1 - 24MHz  外部 RTC 振荡器：32.768KHz  内置低速 RC 振荡器：131KHz  内置 PLL：倍频倍数为 2 - 10 倍，参考时钟为 2 - 4MHz 内置 RC 振荡器  内置高速 RC 振荡器：2 - 4MHz，精度可达 1% (出厂初始频率为 3.6864MHz＠3.3V/25℃)  内嵌外部时钟监控模块，可有效监控外部各个时钟工作状态，避免因外部时钟停振而造成死机 RTC 功能  内置 RTC 模块可计时、分、秒、星期、天数，支持闹钟功能  支持毫秒、半秒中断 中断系统  15 个有效中断源  两级中断优先级，支持中断嵌套  10 个外部中断源，每个外部中断都可配置任意信号引脚作为中断输入脚 7 CA51F251/2/3  定时器          通用输入输出口（GPIO）  最多支持 62 个 GPIO 口，支持推挽、开漏、上拉、下拉、高阻模式  推挽输出时，单个 GPIO 推电流支持 20mA, 灌电流支持 40mA 触摸按键（Touch Key）  内置触摸感应控制器  最大支持 24 触摸通道  高抗干扰性能，符合 EMC(CS)标准  可在 STOP 模式下正常工作，支持 STOP 模式触摸唤醒 模/数转换器（ADC）  支持 8 通道 12 位 SAR ADC，内置运放和比较功能  支持 3 种基准电压源：VDD、内部基准、外部基准  选择内部电压为基准电压时可测量 VDD 电压  支持检测信号缩小和放大功能，缩放倍数可选 PWM  支持 8 通道 PWM，在 16 位范围内可任意配置周期和占空比  支持互补模式和死区控制，可用于驱动直流无刷电机  支持可设置边沿对齐和中心对齐模式  支持可直接输出内部时钟功能  支持 PWM 中断 LCD 驱动  最大可支持 8com x 32seg、7com x 33seg、6com x 34seg、5com x 35seg、4com x 36seg  可配置占空比：1/2、1/3、1/4、1/5、1/6、1/7、1/8 Duty  可配置偏压：1/2、1/3、1/4 Bias  支持 8 级对比度调整  支持 3 种等级驱动电流，用户可根据不同的 LCD 屏进行调整 LED 驱动  最大可支持 8com x 32seg  支持 8 级亮度调节 低电压检测（LVD）  可配置电压检测范围 1.8 - 4.8V  可设置低电压复位或中断 复位模式   3 个 16 位通用定时器: 定时器 0，定时器 1，定时器 2 芯片支持多种复位源：硬复位，软复位，看门狗复位，低电压检测复位，上电/掉电复位 看门狗  27 位看门狗定时器，16 位调节精度，可配置看门狗复位或中断 8 CA51F251/2/3  遥控接收功能    通用串行接口（UART）  最多支持 3 个 UART 接口  支持 1 字节接收缓存 SPI 接口        内置 1 个 4 线 SPI 接口，支持主从模式 2 I C 接口   内置采样计数器模块（SAMPLE），可通过硬件模块采样任意长度的脉宽，减少软件代码 内置 1 路 I2C 接口，支持主从模式，支持标准/快速/高速模式 运放和模拟比较器  支持 4 路模拟比较器、两个运算放大器和一个捕获计数器  模拟比较器参考电压可选择内部基准或外部输入基准  模拟比较器内置 15 位数字滤波器，支持比较器中断  运放可以和 ADC 和模拟比较器结合使用，扩展检测信号电压范围  捕获计数器和模拟比较器结合使用，可用于电机测速及堵转检测 无刷直流电机驱动  内置 60°霍尔和 120°霍尔译码模块  支持自动模式和手动模式，支持刹车功能  支持多种异常检测  结合模拟比较器可实现无霍直流电机驱动 乘除法器（MDU）  支持 1 个时钟周期 16 位 × 16 位乘法  支持 8 个时钟周期 32 位 ÷ 32 位除法  支持 1 个时钟周期 32 位数据左右移位操作 程序下载和仿真  支持 ISP 和 IAP  支持在线仿真功能 低功耗  STOP 模式，电流8); //设置扇区高位地址 PTSL = (unsigned char)(n*0x80); FSCMD = 3; //设置扇区低位地址 //设置擦除命令 LOCK = 0xAA; //FLASH 加锁 ---------------------------------------------------------------------------------------- 备注：扇区序号 n=0、1、2……。  数据空间写入数据 例如，往数据空间地址为 n~(n+100)写入数据 0xAA，程序如下： ---------------------------------------------------------------------------------------unsigned char i； FSCMD = 0; //设置 CMD 为 0 LOCK = 0x2A; //数据空间解锁 PTSH = (unsigned char)(n>>8); //设置数据首地址高 8 位 //设置数据首地址低 8 位 PTSL = (unsigned char)n; FSCMD = 2; //设置写命令 for(i=0;i>8); //设置数据首地址高 8 位 //设置数据首地址低 8 位 PTSL = (unsigned char)n; FSCMD = 1; //设置读命令 for(i=0;i>8); //设置扇区高位地址 PTSL = (unsigned char)(n*0x80); FSCMD = 7; //设置扇区低位地址 //设置擦除命令 LOCK = 0xAA; //FLASH 加锁 ---------------------------------------------------------------------------------------- 备注：扇区序号 n=0、1、2……。  程序空间写入数据 例如，往程序空间地址为 n~(n+100)写入数据 0xAA，程序如下： ---------------------------------------------------------------------------------------unsigned char i； FSCMD = 0; //设置 CMD 为 0 LOCK = 0x29; //程序空间解锁 PTSH = (unsigned char)(n>>8); //设置数据首地址高 8 位 //设置数据首地址低 8 位 PTSL = (unsigned char)n; FSCMD = 6; //设置写命令 for(i=0;i>8); //设置数据首地址高 8 位 PTSL = (unsigned char)n; FSCMD = 5; //设置数据首地址低 8 位 //设置读命令 for(i=0;i