深入解析FlashFlex MCU SST89E54RD2A/RDA與SST89E58RD2A/RDA

一、產(chǎn)品概述

在電子設計領域，微控制器是眾多項目的核心組件。今天要介紹的FlashFlex MCU SST89E54RD2A/RDA和SST89E58RD2A/RDA，雖然不推薦用于新設計，但對于一些特定的應用場景，它們依然有著獨特的價值。這兩款微控制器采用了SST專利和專有的SuperFlash CMOS半導體工藝技術，具有成本和可靠性方面的顯著優(yōu)勢，并且使用8051指令集，與標準8051微控制器設備引腳兼容。

文件下載：SST89E54RD2A-40-C-NJE.pdf

二、產(chǎn)品特性

（一）基本特性

1. 8位8051兼容：完全軟件兼容、開發(fā)工具集兼容以及引腳封裝兼容，這使得開發(fā)者可以方便地將現(xiàn)有的8051相關代碼和開發(fā)工具應用到這款MCU上。
2. 工作頻率：在5V電壓下，可在0 - 40 MHz的頻率范圍內(nèi)工作。
3. 內(nèi)部RAM：擁有1 KByte的內(nèi)部RAM，能滿足一些基本的數(shù)據(jù)存儲需求。

（二）存儲特性

1. 雙塊SuperFlash EEPROM：
   • 主塊有16/32 KByte，次塊有8 KByte，塊大小為128字節(jié)。
   • 每個塊都有獨立的安全鎖，支持軟鎖功能。
   • 在應用編程（IAP）期間可并發(fā)操作，并且在IAP期間支持中斷的內(nèi)存覆蓋。
2. 外部地址范圍：支持高達64 KByte的程序和數(shù)據(jù)內(nèi)存的外部地址范圍，為系統(tǒng)擴展提供了可能。

（三）外設特性

1. 端口特性：有三個高電流驅(qū)動端口（每個16 mA），四個8位I/O端口（共32個I/O引腳）和一個4位端口，能滿足不同的外設連接需求。
2. 定時器/計數(shù)器：配備三個16位定時器/計數(shù)器，可用于定時、計數(shù)等功能。
3. UART：全雙工、增強型UART，具備幀錯誤檢測和自動地址識別功能，方便進行串口通信。
4. 中斷系統(tǒng)：有十個中斷源，分為四個優(yōu)先級級別，包括四個外部中斷輸入，能及時響應各種外部事件。
5. 其他特性：可編程看門狗定時器（WDT）、可編程計數(shù)器陣列（PCA）、SPI串行接口等，豐富了MCU的功能。

（四）其他特性

1. 時鐘模式：標準為每個周期12個時鐘，也可選擇將速度加倍至每個周期6個時鐘。
2. 邏輯電平：支持TTL和CMOS兼容的邏輯電平。
3. 低功耗模式：包括帶外部中斷喚醒的掉電模式和空閑模式，適合對功耗有要求的應用。
4. 溫度范圍：商業(yè)級溫度范圍為0°C至 +70°C。
5. 封裝形式：有44引腳PLCC、40引腳PDIP（端口4功能不可用）和44引腳TQFP等多種封裝可供選擇，且所有無鉛（無鉛）設備均符合RoHS標準。

三、功能模塊與引腳分配

（一）功能模塊

從功能模塊圖可以看出，該MCU包含了SuperFlash EEPROM主塊和次塊、I/O端口、看門狗定時器、中斷控制、8051 CPU核心、RAM等多個部分，各部分協(xié)同工作，實現(xiàn)了MCU的各種功能。

（二）引腳分配

不同的封裝形式有不同的引腳分配，如40引腳PDIP、44引腳TQFP和44引腳PLCC。每個引腳都有其特定的功能，例如P0端口是8位開漏雙向I/O端口，P1端口有內(nèi)部上拉電阻，部分引腳還有特殊功能，如P1.0可作為定時器/計數(shù)器2的外部計數(shù)輸入或時鐘輸出等。在設計電路時，需要根據(jù)具體的應用需求合理使用這些引腳。

四、內(nèi)存組織

（一）程序閃存內(nèi)存

MCU有兩個內(nèi)部閃存內(nèi)存塊，主閃存內(nèi)存塊（塊0）有16/32 KByte，次閃存內(nèi)存塊（塊1）有8 KByte。通過SFCF[1:0]位控制程序存儲體選擇，實現(xiàn)不同的程序內(nèi)存配置。

（二）數(shù)據(jù)RAM內(nèi)存

數(shù)據(jù)RAM有1024字節(jié)的內(nèi)部內(nèi)存，外部數(shù)據(jù)內(nèi)存可尋址高達64KB。內(nèi)部數(shù)據(jù)內(nèi)存分為四個部分，不同部分的尋址方式有所不同，需要開發(fā)者根據(jù)具體情況進行操作。

（三）雙數(shù)據(jù)指針

該MCU有兩個16位數(shù)據(jù)指針，通過AUXR1中的DPS位選擇訪問哪個數(shù)據(jù)指針，可通過單條INC指令快速切換。

五、特殊功能寄存器

大部分FlashFlex微控制器家族的獨特功能由特殊功能寄存器（SFR）中的位控制，包括CPU相關、閃存內(nèi)存編程、看門狗定時器、定時器/計數(shù)器、接口等多個方面的寄存器。每個寄存器都有其特定的功能和復位值，開發(fā)者需要深入了解這些寄存器的使用方法，才能充分發(fā)揮MCU的性能。

六、閃存內(nèi)存編程

（一）產(chǎn)品識別

通過Read - ID命令可以訪問識別設備和制造商的簽名字節(jié)，外部編程器主要使用這些簽名字節(jié)來選擇編程算法。

（二）應用編程模式

MCU提供24/40 KByte的應用可編程閃存內(nèi)存。在應用編程期間，微控制器的CPU進入IAP模式，兩個閃存內(nèi)存塊允許CPU從一個塊執(zhí)行用戶代碼，同時另一個塊進行擦除或重新編程。通過特殊功能寄存器（SFR）中的郵箱寄存器（SFST、SFCM、SFAL、SFAH、SFDT和SFCF）控制和監(jiān)控設備的擦除和編程過程。

（三）編程命令

包括芯片擦除、塊擦除、扇區(qū)擦除、字節(jié)編程、字節(jié)驗證等多種命令，每個命令都有其特定的操作步驟和寄存器設置。在使用這些命令時，需要注意安全鎖的狀態(tài)，避免對正在執(zhí)行代碼的塊進行寫操作，以免導致不可預測的程序行為和數(shù)據(jù)損壞。

七、定時器/計數(shù)器

（一）定時器設置

MCU有三個16位寄存器可作為定時器或事件計數(shù)器，分別為定時器0（T0）、定時器1（T1）和定時器2（T2）。通過設置TMOD、TCON和T2CON寄存器來配置定時器的工作模式，不同的模式適用于不同的應用場景。

（二）可編程時鐘輸出

P1.0引腳除了作為常規(guī)I/O引腳外，還可以配置為定時器/計數(shù)器2的外部時鐘輸入或輸出50%占空比的時鐘。通過設置相關寄存器，可以實現(xiàn)時鐘輸出功能，其頻率取決于振蕩器頻率和定時器2捕獲寄存器的重載值。

八、串行I/O

（一）全雙工、增強型UART

MCU的串行I/O端口是全雙工端口，允許數(shù)據(jù)在硬件上同時進行發(fā)送和接收。UART有四種操作模式，通過SCON寄存器的SM0和SM1位選擇。此外，還具備幀錯誤檢測和自動地址識別功能，提高了通信的可靠性和效率。

（二）串行外設接口（SPI）

SPI接口支持主或從操作，最高位頻率可達10 MHz，支持LSB或MSB優(yōu)先的數(shù)據(jù)傳輸，有四種可編程位速率，具備傳輸結束標志（SPIF）和寫沖突標志保護（WCOL）等功能，可實現(xiàn)與外設或其他MCU的高速同步數(shù)據(jù)傳輸。

九、看門狗定時器

看門狗定時器（WDT）用于防止軟件死鎖和實現(xiàn)自動恢復。用戶軟件必須在用戶定義的時間周期內(nèi)刷新WDT，否則如果WDT超時，將觸發(fā)內(nèi)部硬件復位。WDT使用系統(tǒng)時鐘（XTAL1）作為時間基準，其超時周期可以通過WDTD寄存器設置。

十、可編程計數(shù)器陣列（PCA）

PCA是一個特殊的16位定時器，有五個16位捕獲/比較模塊，每個模塊可以編程為上升和/或下降沿捕獲、軟件定時器、高速輸出、脈沖寬度調(diào)制器或看門狗定時器（僅模塊4）等模式。PCA可以提供更多的定時功能，減少CPU的干預，提高系統(tǒng)的性能和準確性。

十一、安全鎖

（一）類型

MCU有硬鎖和軟鎖兩種安全鎖類型。硬鎖激活后，從解鎖或軟鎖的程序地址空間執(zhí)行的MOVC或IAP指令無法讀取硬鎖內(nèi)存塊中的代碼字節(jié)；軟鎖允許在預定的安全環(huán)境下通過應用編程模式更新軟鎖內(nèi)存塊中的程序代碼。

（二）狀態(tài)

通過SFST[7:5]的三個安全鎖位控制主塊和次塊的鎖定狀態(tài)，有四個不同的安全鎖級別，不同級別對內(nèi)存的讀寫和編程操作有不同的限制。

十二、復位與中斷

（一）復位

系統(tǒng)復位通過RST引腳實現(xiàn)，需要在振蕩器穩(wěn)定后，將RST引腳置為高電平至少兩個機器周期。復位后，所有特殊功能寄存器（SFR）恢復到復位值，而1 KByte的片上RAM內(nèi)容在運行時不受影響，但上電時其內(nèi)容不確定。

（二）中斷

MCU支持八個中斷源，采用四級優(yōu)先級方案。不同的中斷源有不同的中斷標志、向量地址、中斷使能和優(yōu)先級設置，開發(fā)者需要根據(jù)具體需求合理配置中斷，以確保系統(tǒng)能夠及時響應各種事件。

十三、電源節(jié)省模式

（一）空閑模式

通過設置PCON寄存器中的IDL位進入空閑模式，此時程序計數(shù)器（PC）停止，系統(tǒng)時鐘繼續(xù)運行，所有中斷和外設保持活動狀態(tài)，片上RAM和特殊功能寄存器保持數(shù)據(jù)?？梢酝ㄟ^系統(tǒng)中斷或硬件復位退出空閑模式。

（二）掉電模式

設置PCON寄存器中的PD位進入掉電模式，此時時鐘停止，外部中斷僅對電平敏感中斷有效，SRAM內(nèi)容保留?？梢酝ㄟ^啟用的外部電平敏感中斷或硬件復位退出掉電模式。

十四、系統(tǒng)時鐘與時鐘選項

（一）時鐘輸入選項

MCU可以使用內(nèi)部反相放大器（XTAL1、XTAL2）配置為片上振蕩器，也可以使用外部時鐘源驅(qū)動。在使用外部時鐘源時，XTAL2應斷開，XTAL1由外部信號驅(qū)動。

（二）時鐘加倍選項

默認情況下，MCU以每個機器周期12個時鐘運行，也可以通過外部主機模式或IAP模式啟用時鐘加倍選項，將速度提高到每個機器周期6個時鐘。但在訪問外部內(nèi)存和外設時，需要謹慎考慮。

十五、電氣規(guī)格

（一）絕對最大應力額定值

包括環(huán)境溫度、存儲溫度、引腳電壓、輸出電流、功耗等方面的限制，在使用MCU時，必須確保工作條件在這些額定值范圍內(nèi)，以避免對設備造成永久性損壞。

（二）工作范圍

規(guī)定了環(huán)境溫度、電源電壓、振蕩器頻率等工作參數(shù)的范圍，開發(fā)者需要根據(jù)實際應用需求選擇合適的工作條件。

（三）可靠性特性

包括閃存內(nèi)存的耐久性和數(shù)據(jù)保留時間等特性，這些特性對于保證系統(tǒng)的長期穩(wěn)定性非常重要。

（四）AC和DC電氣特性

詳細規(guī)定了MCU在交流和直流條件下的各種電氣參數(shù)，如輸入輸出電壓、電流、脈沖寬度等，這些參數(shù)是電路設計和性能評估的重要依據(jù)。

十六、產(chǎn)品訂購信息

產(chǎn)品訂購信息包括產(chǎn)品型號、封裝類型、操作溫度、工作頻率、電壓范圍等方面的信息。開發(fā)者可以根據(jù)具體需求選擇合適的產(chǎn)品型號和封裝形式。

FlashFlex MCU SST89E54RD2A/RDA和SST89E58RD2A/RDA雖然不推薦用于新設計，但對于一些特定的應用場景，它們依然有著豐富的功能和良好的性能。電子工程師在使用這款MCU時，需要深入了解其特性、功能模塊、內(nèi)存組織、編程方法等方面的知識，才能充分發(fā)揮其優(yōu)勢，設計出穩(wěn)定可靠的電子系統(tǒng)。你在使用這款MCU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。