基于半導體集成技術的突飛猛進的發(fā)展，各種類型的單片機正日新月異的涌向市場，為單片機技術的應用人員提供了極大的方便。 

INTEL公司在MCS-48系列的基礎上，推出高性能的MCS-51系列八位單片機，而今三十二位單片機又以其強大的片內功能提供給應用者。無論是那一種位數(shù)的單片機，也無論是一種系列的單片機，都為新產品的開發(fā)，應用系統(tǒng)的研制，智能控制器的研究，高新技術的應用，創(chuàng)造了極其有力的硬件環(huán)境。當前可以說，由于世界各生產廠家生產通用型以及衍生出的五花八門的系列及型號的單片機，使其單片機技術的應用已達到了無孔不入的地步。當初面向工業(yè)控制功能的單片機，現(xiàn)已遠遠超出了原設計者的想像。然而，占全球單片機銷量60%—65%左右的八位單片機，仍是當前應用的主流。就國內應用實踐而言，使用單片機數(shù)量最大的是八位單片機，應用范圍最廣的是八位單片機。八位單片機仍具有時代的魅力。 

INTEL公司推出的高性能MCS-51系列八位單片機，一投入市場里很快被使用者所歡迎。隨著時間的推移，世界各生產單片機的公司看好MCS-51系列八位單片機的強勁趨勢，在八位單片機的設計上紛紛向51系列八位單片機內核靠攏，PHILIPS公司首先購買了8051內核的使用權，并在此基礎上增加具有自身特點的IZC總線，PHILIPS公司并推出一系列高性能具有快閃存儲器的標準的80C51派生型八位機單片機，很方便的多次在線編程，為用戶帶來極大方便。ATMEL公司通過技術交換取得了80C31內核的使用權，生產出AT89C系列單片機。 

SIEMENS公司SAB-CS系列八位單片機CSOOCPU與80051完全兼容。臺灣WINBOND公司生產的W78系列八位單片機，南韓LG半導體公司生產GMS90/97系列八位單片機，也都與標準的8051兼容。由北京集成電路設計中心設計的BT/AT u89051，也與MCS-51系列八位單片機在指令系統(tǒng)和引腳上完全兼容。 

總部位于美國德克薩斯州的美國Cygnal公司，是1999年3月成立的一家新興的半導體公司，公司專業(yè)從事混合信號片上系統(tǒng)單片機的設計與制造。公司看好了八位單片機的市場前景，至目前更新了原51單片機結構，設計了具有自主產權的GP51內核，使得51單片機煥發(fā)了新的生命力，其運行速度高達每秒25M PS?，F(xiàn)已設計并為市場提供了29個品種的08051 F系列的片上系統(tǒng)單片機，預計今年年內還將完成20多個新的片上系統(tǒng)單片機的設計，經過3年的穩(wěn)步發(fā)展已成長為半導體業(yè)界一顆耀眼的新星。 

Cygnal C8051F系列單片機由沈陽新華龍電子有限公司于2001年引進中國大陸，并于11月“2001嵌入式系統(tǒng)及單片機國際學術交流會暨產品展示會”上首次亮相，受到與會者的極大關注。 

Cygnal C8051F系列單片機是集成的混合信號片上系統(tǒng)SOC(System on chip),具有與MCS-51內核及指令集完全兼容的微控制器，除了具有標準8051的數(shù)字外設部件之外，片內還集成了數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)中常用的模擬部件和其它數(shù)字外設及功能部件。(參看結構圖)

Cygnal C8051F系列單片機的功能部件包括模擬多路選擇器、可編程增益放大器、ADC, DAC、電壓比較器、電壓基準、溫度傳感器、SMBus/ IZC, DART, SPI、可編程計數(shù)器/定時器陣列(PCA)、定時器、數(shù)字I/O端口、電源監(jiān)視器、看門狗定時器(WDT)和時鐘振蕩器等。所有器件都有內置的FLASH存儲器和256字節(jié)的內部RAM，有些器件還可以訪問外部數(shù)據(jù)存儲器RAM ,即XRAM。 

Cygnal C8051F系列單片機是真正能獨立工作的片上系統(tǒng)SOC。CPU有效地管理模擬和數(shù)字外設，可以關閉單個或全部外設以節(jié)省功耗。FLASH存儲器還具有在系線重新編程的能力，即可用作程序存儲器又可用作于非易失性數(shù)據(jù)存儲。應用程序可以使用MOVC和MOVX指令對FLASH進行讀或改寫。 

一、Cygnal C8051F系列單片機特點:
  1、片內資源

• 8-12位多通道ADC

• 1~2路12位DAC

• 1~2路電壓比較器

• 內部或外部電壓基準

• 內置溫度傳感器(±3℃)

• 16位可編程定時/計數(shù)器陣列PCA可用于PWM等

• 3~5個通用16位定時器

• 8~64個通用I/O口

• 帶有I2C/SMBusSPI1~2個UART多類型串行總線

• 8~64K Flash存貯器

• 256~4K數(shù)據(jù)存貯器RAM

• 片內時鐘源內置電源監(jiān)測看門狗定時器

  2、主要特點

• 高速的(20MIPS~25MIPS)與8051全兼容的CIP-51內核

• 內部Flash存貯器可實現(xiàn)在系統(tǒng)編程，即可作程序存貯器也可作非易失性數(shù)據(jù)存貯

• 工作電壓為2.7V~3.6V，典型值為3V。I/O, RST, JTAG引腳均允許5V電壓輸入。

• 全系列均為工業(yè)級芯片(-45℃~ +85℃)

• 片內JTAG仿真電路，提供全速的電路內仿真，不占用片內用戶資源。支持斷點、單步、觀察點、運行和停止等調試命令，支持存貯器和寄存器校驗和修改。

二、有關08051F系列CPU
1、與標準8051完全兼容 
Cygnal 08051 F系列單片機采用CIP-51內核(Cygnal專利)，與MCS-51指令系統(tǒng)全兼容，可用標準的ASM-51 Kei C高級語言開發(fā)編譯08051 F系列單片機的程序。 

2、高速指令處理能力 
標準的8051一個機器周期要占用12個系統(tǒng)時鐘周期，執(zhí)行一條指令最少要一個機器周期。Cygnal C8051F系列單片機指令處理采用流水線結構，機器周期由標準的12個系統(tǒng)時鐘周期降為1個系統(tǒng)時鐘周期，指令處理能力比MCS-51大大提高。GP51內核700/d狗指令執(zhí)行是在一個或兩個系統(tǒng)時鐘周期內完成，只有四條指令的執(zhí)行需4個以上時鐘周期。CIP-51指令與MCS- 51指令系統(tǒng)全兼容，共有111條指令。

3、增加了中斷源 
標準的8051只有7個中斷源。Cygnal C8051F系列單片機擴展了中斷處理，這對于時實多任務系統(tǒng)的處理是很重要的。擴展的中斷系統(tǒng)向CIP-51提供22個中斷源，允許大量的模擬和數(shù)字外設中斷。一個中斷處理需要較少的CPU干預，卻有更高的執(zhí)行效率。 

4、增加了復位源 
標準的8051只有外部引腳復位。Cygnal C8051F系列單片機增加了7種復位源，使系統(tǒng)的可靠性大大提高。每個復位源都可以由用戶用軟件禁止。 
(1) 片內電源監(jiān)視 
(2) WDT(看門狗定時器)
(3) 時鐘丟失檢測器 
(4) 比較器0輸出電平檢測 
(5) 軟件強制復位 
(6) CNVSTR (AD轉換啟動)
(7) 外部引腳RST復位(可雙向復位)

5、提供內部時鐘源 
標準的8051只有外部時鐘。Cygnal C8051F系列單片機有內部獨立的時鐘源 (C8051F300/F302提供的內部時鐘誤差在2%以內)，在系統(tǒng)復位時默認內部時鐘。如果需要可接外部時鐘，并可在程序運行時實現(xiàn)內、外部時鐘的切換，外部時鐘可以是晶體，RC , C或外部時鐘。以上的功能在低功耗應用系統(tǒng)中非常有用。

三、Cygnal C8051F存儲器
1、數(shù)據(jù)存貯器 
CIP-51具有標準8051的程序和數(shù)據(jù)地址配置。它包括256字節(jié)的RAM，其中高128字節(jié)用戶只能用直接尋址訪問的SFR地址空間。低128字節(jié)用戶可用直接或間接尋址方式訪問。前32個字節(jié)為4個通用工作寄存器區(qū)，接下來的16字節(jié)既可以按字節(jié)尋址也可以按位尋址。 
另外C8051F02X系列除了內部有擴展4K數(shù)據(jù)RAM外，片外還可擴展至64K數(shù)據(jù)RAM。

2、程序存貯器 
C8051F系列單片機程序存儲器為8K-64K字節(jié)的Flash存貯器，該存貯器可按512字節(jié)為一扇區(qū)編程，可以在線編程，目_不需在片外提供編程電壓。該程序存貯器未用到的扇區(qū)均可由用戶按扇區(qū)作為非易失性數(shù)據(jù)存貯器使用。

四、可編程數(shù)字I/O和交叉開關
1、Cygnal C8051F系列單片機具有標準的8051 I/O口，除P0, P1, P2, P3之外還有更多的擴展的8位I/O口。每個端口I/O引腳都可以設置為推挽或漏極開路輸出。這為低功耗應用提供了進一步節(jié)電的能力。

2、最為獨特的是增加了(C8051F2XX除外)"Digtal crossbar"(數(shù)字交叉開關)。它可將內部數(shù)字系統(tǒng)資源定向到P0, P1和P2端口I/O引腳。并可將定時器，串行總線，外部中斷源，AD輸入轉換，比較器輸出，都可通過設置Crossbar開關控制寄存器定向到P0, P1, P2的I/O口。這就允許用戶根據(jù)自己的特定應用選擇通用I/O端口和所需數(shù)字資源的組合。

五、可編程計數(shù)器陣列 
除了通用計數(shù)器/定時器之外，C8051F00x/0lx/02x MCU還有一個片內可編程計數(shù)器/定時器陣列(PCA ) o PCA包括一個專用的16位計數(shù)器/定時器，5個可編程的捕捉/比較模塊。時間基準可以是下面的六個時鐘源之一：系統(tǒng)時鐘/12、系統(tǒng)時鐘/4、定時器0溢出、外部時鐘輸入(ECI、系統(tǒng)時鐘和外部振蕩源頻率/8 (C8051F00x/0lx沒有后兩個時鐘源)。 

每個捕捉/比較模塊都有4或6種工作方式：邊沿觸發(fā)捕捉、軟件定時器、高速輸出、8位脈沖寬度調制器、頻率輸出、16位脈沖寬度調制器(C8051F0x/0lx沒有后兩種工作方式)。PC A捕捉/比較模塊的I/O和外部時鐘輸入，可以通過數(shù)字交叉開關連到I/O端口引月去口。

六、多類型串行總線端口
C8051F系列內部有一個全雙工DART，SPI總線和SMBus/I2C總線。每種串行總線都完全用硬件實現(xiàn)，都能向CIP-51產生中斷。這些串行總線不“共享”定時器、中斷或I/O端口，所以可以使用任何一個或全部同時使用。 
C8051F02x系列MCU內部還有第二個DART，這是一個增強型全雙工DART，具有硬件地址識別和錯誤檢測功能。

七、模數(shù)/數(shù)模轉換器

1、模數(shù)轉換器 
C8051F系列內部都有一個ADC子系統(tǒng) (除C8051F230/1/6之外)，由逐次逼近型ADC、多通道模擬輸入選擇器和可編程增益放大器組成。ADC工作在100ksps的最大采樣速率時可提供真正的8位、10位或12位精度。ADC完全由CIP-51通過特殊功能寄存器控制，系統(tǒng)控制器還可以關斷ADC以節(jié)省功耗。 

C8051F00x/0lx/02x還有一個15ppm的基準電壓和內部溫度傳感器，并且8個外部輸入通道都可被配置為兩個單端輸入或一個差分輸入。 

可編程增益放大器增益可以用軟件設置，從0.5到16以2的整數(shù)次冪遞增。當不同ADC輸入電壓信號范圍差距較大或需要放大一個具有較大直流偏移的信號時，可編程 
增益放大器是非常有用的。 

A/D轉換可以有4種啟動方式:軟件命令、定時器2溢出、定時器3溢出或外部信號輸入。允許用軟件事件、硬件信號觸發(fā)轉換或進行連續(xù)轉換。一次轉換完成后產生一個中斷，或者用軟件查詢來判斷轉換結束。在轉換完成后，數(shù)據(jù)字被鎖存到特殊功能寄存器中。對于10位或12位ADC，可以用軟件控制數(shù)據(jù)字為左對齊或右對齊格式。 

除了12位的ADC子系統(tǒng)ADCO之外，C8051F02x還有一個8位ADC子系統(tǒng)，即ADC1，它有一個8通道輸入多路選擇器和可編程增益放大器。該ADC工作在500ksps的最大采樣速率時可提供真正的8位精度。ADC 1的基準電壓可以在模擬電源電壓(AV+)和外部V REF引腳之間選擇。用戶可以用軟件將ADC1置于關斷狀態(tài)以節(jié)省功耗。ADC1的可編程增益放大器的增益可以被編程為0.5,1,2或4。 ADC1也有靈活的轉換控制機制，允許用軟件命令、定時器溢出或外部信號輸入啟動ADC1轉換;用軟件可以使ADC 1與ADC0同步轉換。 
         
2、數(shù)模轉換器 
08051 F系列內有兩路12位DAC，2個電壓比較器。CPU通過SFRS控制數(shù)模轉換和比較器。CPU可以將任何一個DAC置于低功耗關斷方式。DAC為電壓輸出模式，與ADC共用參考電平。允許用軟件命令和定時器2、定時器3及定時器4的溢出信號更新DAC輸出。

八、全速的在線調試 
Cygnal C8051F系列單片機設計有片內調試電路與JTAG口，可以實現(xiàn)非侵入式“在片”調試。Cygnal提供基于Windows集成的在線開發(fā)調試環(huán)境，包括IDE軟件與串口適配器EC2、調試目標板，可實現(xiàn)存貯器和寄存器校驗和修改；設置斷點、觀察點、堆棧；程序可單步運行、全速運行、停止等。在調試時的所有的數(shù)字和模擬外設都能正常工作，實時反映真實情況。IDE調試環(huán)境可做Keil C源程序級別的調試。 

對于開發(fā)和調試嵌入式應用來說，與用傳統(tǒng)的專用仿真芯片、目標電纜及仿真頭的仿真器相比，更具優(yōu)越性能，更能真實“在片”仿真實時信息。Cygnal的調試環(huán)境既便于使用又能保證精確模擬外設的性能。Cygnal C8051F系列單片機開發(fā)工具即突破了昂貴開發(fā)系統(tǒng)舊模式，又創(chuàng)立了低價位仿真新思路。為應用技術的開發(fā)提供了極大的方便。