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高速SoC单片机C8051F美国Cygnal公司专门从事混合信号系统芯片(SoC)单片机的设计与制造。
公司更新了原51单片机结构,设计了具有自主产权的CIP-51内核,运行速度高达每秒25MIPS。
现已设计并为市场提供了29个品种的C8051F系列SoC单片机,预计今年年内还将完成20多个新的SoC单片机的设计。
C8051F系列是集成的混合信号系统芯片SoC单片机,具有与MCS-51内核及指令集完全兼容的微控制器,除了具有标准8051的数字外设部件之外,片内还集成了数据采集和控制系统中常用的模拟部件和其它数字外设及功能部件(参见图1)。
C8051F系列是真正能独立工作的SoC。
CPU有效地管理模拟和数字外设,可以关闭单个或全部外设以节省功耗。
FLASH存储器还具有在线重新编程的能力,即可用作程序存储器又可用于非易失性数据存储。
应用程序可以使用MOVC和MOVX指令对FLASH进行读或改写。
C8051F系统工作电压为2.7V~3.6V,典型值为3V。
I/O、RST、JTAG 引脚均允许5V电压输入。
CPU的独特之处与标准8051完全兼容C8051F系列单片机采用CIP－51内核,与MCS－51指令系统全兼容,可用标准的ASM－51、Keil C高级语言开发编译C8051F系列单片机的程序。
高速指令处理能力标准的8051一个机器周期要占用12个系统时钟周期,执行一条指令最少要一个机器周期。
C8051F系列单片机指令处理采用流水线结构,机器周期由标准的12个系统时钟周期降为1个系统时钟周期,指令处理能力比MCS－51大大提高。
CIP-51内核70%的指令执行是在一个或两个系统时钟周期内完成的,只有四条指令的执行需4个以上时钟周期。
CIP-51指令与MCS－51指令系统全兼容,共有111条指令。
增加了中断源标准的8051只有7个中断源。
C8051F系列单片机扩展了中断处理,这对于实时多任务系统的处理是很重要的。
MCS-51,C8051F,AVR,PIC,MSP-430单片机性能比较MCS-51的主要特性:单片机是单片微型计算机的简称，它是把中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、I/O接口电路以及定时器/计数器等计算机的主要功能部件集成在一块芯片上而构成的芯片级的微型计算机。
由于单片机的硬件结构与指令功能均是按工业控制要求设计的，常用于工业的检测、控制装置中，因而又称为微控制器(Microcontroller)。
8051是MCS-51系列单片机中的代表产品，它内部集成了功能强大的中央处理器，包含了硬件乘除法器、21个专用控制寄存器、4kB的程序存储器、128字节的数据存储器、4组8位的并行口、两个16位的可编程定时/计数器、一个全双工的串行口以及布尔处理器。
MCS-51具有比较大的寻址空间，地址线宽达16条，即外部数据存储器和程序存储器的寻址范围达216=64kB，这作为单片机控制来说已是比较大的，这同时具备对I/O口的访问能力。
此外，MCS-51采用模块化结构，可方便地增删一个模块就可引脚和指令兼容的新产品。
从而容易使产品形成系列化。
由于MCS-51集成了几乎完善的8位中央处理单元，处理功能强，中央处理单元中集成了方便灵活的专用寄存器，硬件的加、减、乘、除法器和布尔处理机及各种逻辑运算和转移指令，这给应用提供了极大的便利。
MCS-51的指令系统近乎完善，指令系统中包含了全面的数据传送指令、完善的算术和逻辑运算指令、方便的逻辑操作和控制指令、对于编程来说，是相当灵活和方便的。
MCS-51单片机的工作频率为2-12MHz，当振荡频率为12MHz时，一个机器周期为1us,这个速度应该说是比较快的。
8051中集成了完善的各种中断源，用户可十分方便地控制和使用其功能，使得它的应用范围加大，可以说它可以满足绝大部分的应用场合。
MCS-51把微型计算机的主要部件都集成在一块心片上，使得数据传送距离大大缩短，可靠性更高，运行速度更块。
MCS-51单片机、8051单片机、51单片机的区别
MCS-51单片机、8051单片机、51单片机的区别MCS-51单片机---是指美国INTEL公司生产的内核兼容的一系列单片机的总称。
“MCS-51”也代表这一系列单片机的内核。
这一系列单片机硬件结构和指令系统一致，包括8031、8051、8751、8032、8052、8752等基本型。
8051单片机---是MCS-51系列单片机中的一个基本型，是MCS-51系列中最早期、最典型、应用最广泛的产品，所以8051单片机也就成了MCS-51系列单片机的典型代表。
51单片机---51单片机是对目前所有兼容MCS-51指令系统的单片机的统称，包括INTEL MCS-51系列单片机、以及其他厂商生产的兼容MCS-51内核的增强型8051单片机。
只要和MCS-51内核兼容的单片机都叫做51单片机。
Intel生产出MCS-51系列单片机以后，上世纪90年代因致力于研制和生产微机CPU，而将MCS-51核心技术授权给了其它半导体器件公司，包括Philip、Atmel、Winbond、SST、Siemens、Temic、OKI、Dalas、AMD等公司。
后来，这些公司生产的单片机都普遍使用MCS-51内核，并在8051这个基本型的单片机基础上增加资源和功能改进，使其速度越来越快，功能越来越强大，片上资源越来越丰富，即所谓的“增强型51单片机”。
C8051F020与80C51单片机的异同点摘要：随着经济全球化的发展，带动着全球科技的不断进步，与此同时科技的进步也正在促进着经济的不断发展，现在市场上出现大量单片机的加工和制造厂商，这些生产厂商都希望能在市场经济中占据一席市场地位，想要占取市场首先就要有自己的研发团队，并掌握核心的科技，根据市场的供需情况生产大众消费所需要的单片机，目前在众多的单片机中80C51单片机的使用最为广泛，但是由于80C51单片机存在一些弊端，因此美国的Cygnsal公司在80C51单片机的基础上推出0C8051F020单片机，这种单片机的性能要更好一些。
本文分析80C51单片机和0C8051F020单片机的相关特性，并着重研究80C51单片机与80C51单片机的相同之处和不同之处。
关键词：80C51单片机；80C51单片机；异同点前言现阶段，市场经济的发展正在带动着单片机的不断发展，在单片机中，人们较为熟悉80C51单片机，因为80C51单片机的使用比较广阔。
这些80C51单片机被应用在多媒体教学当中和其他社会通信网络之中。
但是在80C51单片机在使用中，能耗较大，且速度较慢，这些存在的问题导致80C51单片机难以跟随时代发展的步伐，在此基础上0C8051F020单片机应运而生，0C8051F020单片机是80C51单片机升级版本，但是80C51单片机与0C8051F020单片机又存在着相同点和不同点，这些相同点和不同点注定两者在使用中的存在的自身独特性质而又具有相似的属性和功能。
1.0C8051F020单片机与80C51单片机的相同之处C8051F020单片机与80C51单片机在系统指令上存在一定的相同之处，习惯于用80C51单片机的用户也可使用C8051F020单片机，C8051F020单片机是在80C51单片机基础上研发而成的，是80C51单片机在技术上的改良，因此两者在相应的应用技术上还是存在这一定的相同之处。
8031,8051,89C51,89S51,MCS-51概念区别很多初学51单片机的网友会有这样的问题：AT89S51是什么?书上和网络教程上可都是8051，89C51等！没听说过有89S51 ？！这里，初学者要澄清单片机实际使用方面的一个产品概念，MCS-51单片机是美国INTE 公司于1980年推出的产品，典型产品有 8031（内部没有程序存储器，实际使用方面已经被市场淘汰）、8051（芯片采用HMOS，功耗是630mW，是89C51的5倍，实际使用方面已经被市场淘汰）和8751等通用产品，一直到现在， MCS-51内核系列兼容的单片机仍是应用的主流产品（比如目前流行的89S51、已经停产的89C51等），各高校及专业学校的培训教材仍与MCS-51单片机作为代表进行理论基础学习。
有些文献甚至也将8051泛指MCS-51系列单片机，8051是早期的最典型的代表作，由于MCS-51单片机影响极深远，许多公司都推出了兼容系列单片机，就是说MCS-51内核实际上已经成为一个8位单片机的标准。
在众多的51系列单片机中，要算 ATMEL 公司的AT89C51、AT89S51更实用，因他不但和8051指令、管脚完全兼容，而且其片内的4K程序存储器是FLASH工艺的，这种工艺的存储器用户可以用电的方式瞬间擦除、改写，一般专为 ATMEL AT89xx 做的编程器均带有这些功能。
显而易见，这种单片机对开发设备的要求很低，开发时间也大大缩短。
写入单片机内的程序还可以进行加密，这又很好地保护了你的劳动成果。
再着，AT89C51、AT89S51目前的售价比8031还低，市场供应也很充足。
AT89S51、52是2003年ATMEL推出的新型品种，除了完全兼容8051外，还多了ISP编程和看门狗功能。
ATMEL公司的51系列还有AT89C2051、AT89C1051等品种，这些芯片是在AT89C51的基础上将一些功能精简掉后形成的精简版。
单片机 8031生产厂家：Intel公司特性：8031单片机是Intel公司生产的MCS-51系列单片机中的一种，除无片内ROM外，其余特性与MCS-51单片机基本一样。
MCS-51单片机的引脚描述及片外总线结构一、芯片的引脚描述HMOS制造工艺的MCS-51单片机都采用40引脚的直插封装（DIP方式），制造工艺为CHMOS 的80C51/80C31芯片除采用DIP封装方式外，还采用方型封装工艺，引脚排列如图。
其中方型封装的CHMOS芯片有44只引脚，但其中4只引脚（标有NC的引脚1、12、23、34）是不使用的。
在以后的讨论中，除有特殊说明以外，所述内容皆适用于CHMOS芯片。
如图，是MCS-51的逻辑符号图。
在单片机的40条引脚中有2条专用于主电源的引脚，2条外接晶体的引脚，4条控制或与其它电源复用的引脚，32条输入/输出（I/O）引脚。
下面按其引脚功能分为四部分叙述这40条引脚的功能。
1、主电源引脚VCC和VSSVCC——（40脚）接+5V电压；VSS——（20脚）接地。
2、外接晶体引脚XTAL1和XTAL2XTAL1（19脚）接外部晶体的一个引脚。
在单片机内部，它是一个反相放大器的输入端，这个放大器构成了片内振荡器。
当采用外部振荡器时，对HMOS单片机，此引脚应接地；对CHMOS 单片机，此引脚作为驱动端。
XTAL2（18脚）接外晶体的另一端。
在单片机内部，接至上述振荡器的反相放大器的输出端。
采用外部振荡器时，对HMOS单片机，该引脚接外部振荡器的信号，即把外部振荡器的信号直接接到内部时钟发生器的输入端；对XHMOS，此引脚应悬浮。
3、控制或与其它电源复用引脚RST/VPD、ALE/PROG、PSEN和EA/VPP①RST/VPD（9脚）当振荡器运行时，在此脚上出现两个机器周期的高电平将使单片机复位。
推荐在此引脚与VSS引脚之间连接一个约8.2k的下拉电阻，与VCC引脚之间连接一个约10μF的电容，以保证可靠地复位。
C8051F020与80C51单片机的异同点
作者:佚名来源:不详录入:Admin更新时间：2008-8-19 13:36:06点击数：64
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1 引言
80C51系列单片机及其衍生产品在我国乃至全世界范围获得了非常广泛的应用。
单片机领域的大部分工作人员都熟悉80C51单片机，各大专院校都采用80C51系列单片机作为教学模型。
随着单片机的不断发展，市场上出现了很多高速、高性能的新型单片机，基于标准8051内核的单片机正面临着退出市场的境地。
为此，一些半导体公司开始对传统8051内核进行大的构造，主要是提高速度和增加片内模拟和数字外设，以期大幅度提高单片机的整体性能。
其中美国Cygnal公司推出的C8051F系列单片机把80C51系列单片机从MCU时代推向SoC时代，使得以8051为内核的单片机上了一个新的台阶。
C8051F系列单片机是完全集成的混合信号系统级芯片，具有与8051兼容的CIP-51微控制器内核，采用流水线结构，单周期指令运行速度是8051的12倍，全指令集运行速度是原来的9.5倍。
熟悉NCS-51系列单片机的工程技术人员可以很容易地掌握C8051F的应用技术并能进行软件的移植。
但是不能将8051的程序完全照搬的应用于
C8051F单片机中，这是因为两者的内部资源存在较大的差异，必须经过加工才能予以使用。
其中C8051F020以其功能较全面，应用较广泛的特点成为C8051F的代表性产品，其性能价格比在目前应用领域也极具竞争力。
C8051F020的内部电路包括CIP-51微控制器内核及RAM、ROM、I／O口、定时／计数器、ADC、DAC、PCA、SPI和SMBus 等部件，即把计算机的基本组成单元以及模拟和数字外设集成在一个芯片上，构成一个完整的片上系统(SoC)。
本文将介绍C8051F020单片机与80C51的异同点(主要是不同之处)及初学者编程时应该注意的问题，并给出经过Cygnal 开发工具IDE调试环境软件验证的源程序。
2 相同点
C8051F020单片机与80C51系列单片机的指令系统完全一样。
掌握80C51单片机的人员可以很容易地接受
C8051F020的应用技术并能完成相应软件的移植。
3 主要硬件不同点
3.1 运行速度
C8051F020的指令运行速度是一般80C51系列单片机的10倍以上。
因为其CIP-51中采用了流水线处理结构，已经没有了机器周期时序，指令执行的最小时序单位为系统时钟，大部分指令只要1～2个系统周期即可完成。
又由于其时钟系统比80C51的更加完善，有多个时钟源，且时钟源可编程，时钟频率范围为0～25 MHz，当CIP-5l工作在最大系统时钟频率25 MHz时，它的峰值速度可以达到25 MI／s，C8051F020已进入了8位高速单片机行列。
3.2 I／O端口的配置方式
C8051F020拥有8个8位的I／O端口，大量减少了外部连线和器件扩展，有利于提高可靠性和抗干扰能力。
其中低4个I／O端口除可作为一般的通用I／O端口外，还可作为其他功能模块的输入或输出引脚，它是通过交叉开关配置寄存器XBR0、XBR1、XBR2(各位名称及格式如表1所示)选择并控制的，它们控制优先权译码选择开关电路如图1所示，可将片内的计数器／定时器、串行总线、硬件中断、比较器输出及其它的数字信号配置为在端口I／O引脚出现，这样用户可以根据自己的特定需要选择所需的数字资源和通用I／O口。
数字交叉开关是一个比较大的数字开关网路，这在所有80C51系列单片机上是一个空白。
另外P1MDIN用于选择P1的输入方式是模拟输入还是数字输入，复位值为11111111B，即默认为数字输入方式。
而80C51单片机的I／O引脚是固定分配的，即占用引脚多，配置又不够灵活。
C8051F020通过优先权交叉开关译码器(如图2所示)控制数字开关网路，端口引脚的分配顺序是从P0.0开始一直到P3.7。
当交叉开关配置寄存器XBR0、XBR1和XBR2中外设的对应使能位被设置为逻辑“1”时，交叉开关将端口引脚分配给外设，例如，如果UARTOEN位(XBR0.2)被设置为逻辑“1”，则TX0和RX0引脚将分别被分配到P0.0和P0.1。
因为UART0有最高优先权，所以当UARTOEN位被设置为逻辑“1”时其引脚将总是被分配到P0.0和P0.1。
未被设置的交叉开关分配端口可作为通用I／O口。
注意：当选择了串行通信外设(即SMBus、SPI或UART)时，交叉开关将为所有相关功能分配引脚。
例如，不能为UART0功能只分配TX0引脚而不分配RX0引脚。
交叉开关寄存器
被正确配置后，通过将XBARE(XBR2.6)设置为逻辑“1”来使能交叉开关。
3.3 内部功能
C8051F020内部带有数据采集所需的ADC和DAC，其中ADC有两个，一个是8路12位逐次逼近型ADC，可编程转换速率，最大为100 kS／s．可通过多通道选择器配置为单端输入或差分输入。
内有可编程增益放大器PGA 用于将输入的信号放大，提高A／D的转换精度。
可编程增益为：0.5、1、2、4、8或16，复位时默认值为1。
另一个是8路8位ADC，可编程转换速率最大为500 kS／s，其可编程放大增益为0.5、1、2、4，复位时默认值为0.5。
有2个12位的DAC，用于将12位的数字量转换为电压量，可产生连续变化的波形，两路信号可同步输出。
3.4 外部接口
C8051F020外设还增添了三个串行口。
可同时与外界进行串行数据通信，SMBus兼容于I2C串行扩展总线；SPI 串行扩展接口；两个增强型UART串口。
C8051F020具有基于JTAG接口的在系统调试功能，片内的调试电路通过
JTAG接口可提供高速、方便的在系统调试。
4 软件编程举例
鉴于C8051F020在硬件方面与80C51的不同之处，故它们在软件编程时也会有所区别，这种区别主要体现在初始化程序上。
该程序是在Cygnal的开发工具即IDE调试环境中予以验证的。
例：利用定时器T0定时,在P1.2端输出一方波,方波周期为20 ms,已知晶振频率为12 MHz，采用中断的方式实现。
采用C8051F020单片机实现的程序如下：
从上面的程序中可以看出：在C8051F020软件编程中须首先设置看门狗定时器的工作状态，其次，要由内部振荡器控制寄存器OSCICN设置采用内部时钟还是外部时钟工作，若选择外部时钟可通过外部振荡器控制寄存器OSCXCN来选择适当的频率，本题目采用内部时钟，并通过时钟控制寄存器CKCON选择使用系统时钟的12分频。
再次，若选择的I／O口是低四个端口P0～P3作为工作口，需要设定寄存器XBR0、XBR1、XBR2(复位值为0)，在本设计中未用到数字资源，故XBR0、XBR1的值为复位值，只需设定XBR2的值为40H允许功能选择开关即可，若本设计中的P1.2换为P4.2，则无需设定寄存器XBR0、XBR1、XBR2，因为高端口P4～P7与交叉开关无关。
最后还要选择所用I／O口的输出方式，P0、P1、P2、P3口分别由POMDOUT、P1MDOUT、P2MDOUT、P3MDOUT端口输出方式寄存器来选择，寄存器中的某位置0为漏极开路输出方式，置1则为推拉输出方式。
另外，由于C8051F020的专用寄存器比一般51单片机多，而8051指令不能识别它增加的专用寄存器，公司提供了所有的专用寄存器及相应位的地址定义文件，用户只需加一条＄include(C8051F020.inc)指令即可。
