DS80C320/DS80C323：高速低功耗微控制器的卓越之選

在電子設(shè)計領(lǐng)域，高性能、低功耗的微控制器一直是工程師們追求的目標(biāo)。DS80C320/DS80C323作為高速低功耗微控制器，為我們帶來了諸多出色的特性和功能。下面，我們就來詳細了解一下這兩款微控制器。

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一、產(chǎn)品概述

DS80C320/DS80C323是與80C32兼容的高速微控制器，通過重新設(shè)計處理器核心，去除了浪費的時鐘和內(nèi)存周期，使得在相同晶體速度下，8051指令的執(zhí)行速度比原始的快1.5到3倍。DS80C320的最大晶體速率可達33MHz，相當(dāng)于82.5MHz的執(zhí)行速度（約2.5倍）；DS80C323則適用于對功耗要求嚴(yán)苛的應(yīng)用，工作電壓范圍為2.7V至5.5V。這兩款微控制器提供40引腳DIP、44引腳PLCC和44引腳TQFP三種封裝，方便不同的應(yīng)用需求。

二、核心特性

（一）高速架構(gòu)

DS80C320/DS80C323采用4時鐘/機器周期的高速架構(gòu)（8032為12時鐘/機器周期），DC至33MHz（DS80C320）和DC至18MHz（DS80C323）的工作頻率，單周期指令執(zhí)行時間僅121ns，在相同工作下功耗更低。其多數(shù)指令能實現(xiàn)3倍的速度提升，部分指令也有1.5 - 2.4倍的改善，平均速度提升約2.5倍。例如，在處理同樣的任務(wù)時，使用DS80C320能明顯縮短執(zhí)行時間，提高系統(tǒng)效率。

（二）指令集

所有指令功能與80C32相同，但執(zhí)行時間不同。計數(shù)器/定時器默認(rèn)以12時鐘/增量運行，也可設(shè)置為4時鐘/增量以利用高速特性。不同指令的相對執(zhí)行時間也有所變化，例如“MOVX A, @DPTR”和“MOV direct, direct”在原架構(gòu)中時間相同，但在DS80C320/DS80C323中執(zhí)行時間不同。工程師在進行精確程序設(shè)計時，需要仔細研究每個指令的執(zhí)行時間。

（三）內(nèi)存訪問

DS80C320/DS80C323沒有片上ROM，有256字節(jié)的暫存RAM，通過P0的復(fù)用地址/數(shù)據(jù)總線和P2的MSB地址訪問片外內(nèi)存。程序內(nèi)存（ROM）訪問速率由晶體頻率和指令決定，數(shù)據(jù)內(nèi)存（RAM）通過可變速度的MOVX指令訪問。

（四）可伸縮內(nèi)存周期

通過時鐘控制寄存器（SFR位置8Eh）可調(diào)整數(shù)據(jù)內(nèi)存訪問速度，拉伸值可在0到7之間選擇。拉伸值為0時，MOVX為兩個機器周期；拉伸值為7時，MOVX為九個機器周期。默認(rèn)拉伸值為1，即三個機器周期。這樣的設(shè)計使得不同速度的內(nèi)存和外設(shè)都能被有效訪問，無需額外的膠合邏輯。

（五）雙數(shù)據(jù)指針

DS80C320/DS80C323引入了雙數(shù)據(jù)指針（DPTR），標(biāo)準(zhǔn)的16位數(shù)據(jù)指針DPTR0位于SFR地址82h和83h，新的DPTR1位于SFR 84h和85h。通過DPTR選擇位（DPS，位于SFR位置86h的LSB）切換數(shù)據(jù)指針。使用雙數(shù)據(jù)指針可以節(jié)省代碼，提高數(shù)據(jù)塊移動的效率。例如，在64字節(jié)的數(shù)據(jù)塊移動中，使用雙數(shù)據(jù)指針比單數(shù)據(jù)指針節(jié)省772個機器周期和123.5μs的時間。

（六）外設(shè)功能

1. 串行端口：提供與80C32相同的串行端口（UART），并新增了一個全雙工硬件串行端口，可選P1.2（RXD1）和P1.3（TXD1）引腳。兩個串行端口可同時工作，且波特率可不同。
2. 定時器速率控制：定時器默認(rèn)以12時鐘/周期運行，可通過時鐘控制寄存器（CKCON - 8Eh）設(shè)置為4時鐘/周期，以獲得更高的定時器速度或串行波特率。
3. 電源故障復(fù)位：內(nèi)置精密帶隙電壓參考，當(dāng)VCC超出容差時，能自動產(chǎn)生復(fù)位信號，無需外部組件。
4. 電源故障中斷：可選的早期預(yù)警電源故障中斷（PFI），優(yōu)先級最高。當(dāng)VCC下降到VPFW以下且PFI啟用時，處理器將跳轉(zhuǎn)到ROM地址0033h。
5. 看門狗定時器：可編程的看門狗定時器可防止軟件失控。用戶可選擇四個超時值之一，軟件需在超時前重置定時器，否則CPU將被復(fù)位?？撮T狗定時器還可在復(fù)位前512個時鐘產(chǎn)生中斷，可作為時間基準(zhǔn)發(fā)生器或喚醒處理器。

（七）中斷系統(tǒng)

提供13個中斷源，具有三個優(yōu)先級級別。電源故障中斷（PFI）若啟用則優(yōu)先級最高，其余中斷有用戶可選擇的高、低優(yōu)先級。當(dāng)相同優(yōu)先級的中斷同時發(fā)生時，按自然優(yōu)先級順序處理。

（八）電源管理

1. 空閑模式：通過設(shè)置電源控制寄存器（PCON - 87h）的LSB進入空閑模式，內(nèi)部時鐘、串行端口和定時器繼續(xù)運行，但不進行內(nèi)存訪問，功耗大幅降低，約為運行功率的一半。可通過任何中斷或復(fù)位退出空閑模式。
2. 掉電模式：設(shè)置PCON.1位進入掉電模式，關(guān)閉所有內(nèi)部時鐘，功耗極低，標(biāo)準(zhǔn)掉電模式下ICC約為1μA。可通過外部中斷或復(fù)位條件退出掉電模式。
3. 空閑模式增強：看門狗定時器的中斷功能可作為周期性定時器，使微控制器定期退出空閑模式執(zhí)行操作，然后返回空閑模式，降低整體功耗。
4. 掉電模式增強：可選擇在掉電模式下啟用帶隙參考，使PFI和電源故障復(fù)位有效。啟用帶隙參考時，ICC約為50μA；關(guān)閉時為1μA。還可使用內(nèi)部環(huán)形振蕩器在退出掉電模式時立即啟動，避免晶體啟動時間過長的問題。

（九）定時訪問保護

部分特殊功能寄存器（SFR）位通過定時訪問程序保護，防止意外寫入。寫入受保護位前，需先向定時訪問寄存器（位置C7h）寫入AAh和55h，打開三周期窗口，才能修改受保護位。

三、電氣特性

（一）絕對最大額定值

各引腳相對于地的電壓范圍為 -0.3V至（VCC + 0.5V），VCC相對于地的電壓范圍為 -0.3V至 +6.0V，工作溫度范圍為 -40°C至 +85°C，存儲溫度范圍為 -55°C至 +125°C。

（二）直流電氣特性

DS80C320工作電壓范圍為4.25V至5.5V，DS80C323為2.7V至5.5V。不同工作模式下的電源電流、輸入輸出電壓和電流等參數(shù)都有明確的規(guī)定，工程師在設(shè)計時需根據(jù)實際情況進行選擇。

（三）交流電氣特性

包括振蕩器頻率、ALE脈沖寬度、端口地址有效時間、PSEN脈沖寬度等參數(shù)，這些參數(shù)對于確保微控制器與外部設(shè)備的正確通信至關(guān)重要。

四、應(yīng)用建議

在使用DS80C320/DS80C323時，工程師需要根據(jù)具體的應(yīng)用需求選擇合適的型號和封裝。對于對速度要求較高的應(yīng)用，可選擇DS80C320；對于對功耗敏感的應(yīng)用，DS80C323是更好的選擇。同時，要注意內(nèi)存訪問速度的調(diào)整，合理設(shè)置拉伸值，以適應(yīng)不同速度的內(nèi)存和外設(shè)。在電源管理方面，可根據(jù)實際情況靈活運用空閑模式和掉電模式，降低系統(tǒng)功耗。

DS80C320/DS80C323以其高速、低功耗和豐富的外設(shè)功能，為電子工程師提供了一個強大的設(shè)計平臺。通過合理利用其特性和功能，能夠設(shè)計出高性能、低功耗的電子系統(tǒng)。你在使用這兩款微控制器的過程中遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗和見解。