Winbond W78LE58/W78L058A 8位微控制器深度解析

在電子設(shè)備的設(shè)計(jì)中，微控制器扮演著至關(guān)重要的角色。今天我們要深入探討的是華邦（Winbond）的 W78LE58/W78L058A 8位微控制器，這款產(chǎn)品在很多嵌入式系統(tǒng)中都有廣泛應(yīng)用。

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一、概述

W78L058A 是一款 8 位微控制器，它帶有可在系統(tǒng)編程的 Flash EPROM，方便進(jìn)行固件更新。其指令集與標(biāo)準(zhǔn) 8052 完全兼容，包含 32K 字節(jié)的主 ROM 和 4K 字節(jié)的輔助 ROM，512 字節(jié)的片上 RAM，四個(gè) 8 位雙向且可位尋址的 I/O 端口、一個(gè)額外的 4 位端口 P4、三個(gè) 16 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器以及一個(gè)串口，還具備八源兩級(jí)中斷能力。

二、產(chǎn)品特性

2.1 設(shè)計(jì)與存儲(chǔ)特性

• 靜態(tài)設(shè)計(jì)：采用全靜態(tài)設(shè)計(jì)的 8 位 CMOS 微控制器，功耗低且穩(wěn)定性好。
• 存儲(chǔ)容量：擁有 32K 字節(jié)的系統(tǒng)內(nèi)可編程 Flash EPROM 用于應(yīng)用程序（APROM），4K 字節(jié)的輔助 ROM 用于加載程序（LDROM），還有 512 字節(jié)的片上 RAM，其中 256 字節(jié)的 AUX - RAM 可通過(guò)軟件選擇使用。
• 地址空間：具備 64K 字節(jié)的程序存儲(chǔ)器地址空間和 64K 字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址空間。

2.2 外設(shè)與功能特性

• I/O 端口：四個(gè) 8 位雙向端口和一個(gè) 4 位多功能可編程端口，滿足多樣化的輸入輸出需求。
• 定時(shí)器與串口：三個(gè) 16 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器和一個(gè)全雙工串口，可實(shí)現(xiàn)精確的定時(shí)和數(shù)據(jù)通信。
• 中斷與電源管理：八源兩級(jí)中斷能力和內(nèi)置電源管理，提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度和節(jié)能效果。
• 代碼保護(hù)：支持代碼保護(hù)，保障程序的安全性。
• 封裝形式：提供無(wú)鉛（RoHS）的 DIP 40、PLCC 44 和 PQFP 44 等多種封裝選擇。

三、引腳配置與說(shuō)明

3.1 引腳配置

該微控制器有 40 - Pin DIP、44 - Pin PLCC 和 44 - Pin QFP 等不同的引腳封裝形式。

3.2 引腳說(shuō)明

四、功能描述

4.1 RAM 結(jié)構(gòu)

內(nèi)部數(shù)據(jù) RAM 為 512 字節(jié)，分為 256 字節(jié)的暫存 RAM 和 256 字節(jié)的 AUX - RAM。不同地址范圍的 RAM 有不同的尋址方式，AUX - RAM 在復(fù)位后默認(rèn)禁用，可通過(guò)設(shè)置 CHPCON 寄存器的第 4 位來(lái)啟用。

4.2 定時(shí)器

定時(shí)器 0、1 和 2 各由兩個(gè) 8 位數(shù)據(jù)寄存器組成。定時(shí)器 0 和 1 的操作與 W78C51 相同，定時(shí)器 2 是 16 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，由 T2CON 寄存器配置和控制，有捕獲、自動(dòng)重載和波特率發(fā)生器三種操作模式。

4.3 時(shí)鐘

可使用晶體振蕩器或外部時(shí)鐘，內(nèi)部時(shí)鐘默認(rèn)二分頻，對(duì)時(shí)鐘占空比變化相對(duì)不敏感。

4.4 電源管理

• 空閑模式：設(shè)置 PCON 寄存器的 IDL 位進(jìn)入空閑模式，此時(shí)處理器時(shí)鐘停止，但外設(shè)和中斷邏輯繼續(xù)工作，可通過(guò)中斷或復(fù)位退出。
• 掉電模式：設(shè)置 PCON 寄存器的 PD 位進(jìn)入掉電模式，所有時(shí)鐘停止，包括振蕩器，可通過(guò)硬件復(fù)位或外部中斷退出。

4.5 降低 EMI 發(fā)射

可通過(guò)編程清除安全寄存器的 B7 位來(lái)降低片上振蕩器放大器的增益，但可能會(huì)影響高頻下外部晶體的正常工作，需要調(diào)整 C1 和 C2 的值。

4.6 復(fù)位

外部 RESET 信號(hào)在 S5P2 采樣，高電平持續(xù)至少兩個(gè)機(jī)器周期可復(fù)位設(shè)備。復(fù)位時(shí)，端口初始化為 FFH，堆棧指針初始化為 07H，PCON（除第 4 位）初始化為 00H，其他特殊功能寄存器（除 SBUF）初始化為 00H。

4.7 特殊功能寄存器（SFRs）

特殊功能寄存器有特定的復(fù)位值，部分寄存器既可以按字節(jié)尋址也可以按位尋址，還有一些擴(kuò)展功能寄存器。

4.8 端口 4

端口 4 是 4 位多功能可編程 I/O 端口，有四種操作模式，可作為雙向 I/O 端口或讀寫(xiě)選通信號(hào)，選通信號(hào)的地址范圍取決于相關(guān)寄存器的內(nèi)容。

4.9 外部中斷

有兩個(gè)額外的外部中斷 INT2 和 INT3，其功能與標(biāo)準(zhǔn) 80C52 的外部中斷 0 和 1 類(lèi)似，由 XICON 寄存器控制。

4.10 系統(tǒng)內(nèi)編程（ISP）模式

W78L058A 有 32K 字節(jié)的主 ROM 用于應(yīng)用程序（APROM）和 4K 字節(jié)的輔助 ROM 用于加載程序（LDROM）?？赏ㄟ^(guò)設(shè)置 CHPCON 寄存器進(jìn)入 ISP 模式，在空閑模式下完成編程、擦除、讀取等操作。

五、安全特性

在片上 ROM 編程模式下，ROM 可反復(fù)編程和驗(yàn)證，確認(rèn)代碼無(wú)誤后可進(jìn)行保護(hù)。安全寄存器位于 LDROM 空間的 0FFFFH，其中的鎖定位可保護(hù)用戶程序代碼，MOVC 禁止位可限制 MOVC 指令的訪問(wèn)區(qū)域，加密位可啟用代碼加密邏輯。

六、電氣特性

6.1 絕對(duì)最大額定值

6.2 DC 特性

包括工作電壓、工作電流、空閑電流、掉電電流、輸入電流、輸入低電壓、輸入高電壓、輸出低電壓、灌電流、輸出高電壓和源電流等參數(shù)，不同條件下有不同的規(guī)格。

6.3 AC 特性

交流特性與制造工藝、I/O 緩沖器額定值、電容負(fù)載和內(nèi)部布線電容有關(guān)，大部分規(guī)格可以用多個(gè)輸入時(shí)鐘周期（TCP）表示。

七、時(shí)序波形

文檔中給出了程序取指周期、數(shù)據(jù)讀取周期、數(shù)據(jù)寫(xiě)入周期和端口訪問(wèn)周期的時(shí)序波形，這些波形對(duì)于理解微控制器的工作時(shí)序非常重要。

八、典型應(yīng)用電路

8.1 擴(kuò)展外部程序存儲(chǔ)器和晶體

提供了不同頻率晶體對(duì)應(yīng)的 C1、C2 和 R 的參考值，晶體布局應(yīng)靠近 XTAL1 和 XTAL2 引腳。

8.2 擴(kuò)展外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和振蕩器

給出了相應(yīng)的電路圖。

九、封裝尺寸

提供了 40 - pin DIP、44 - pin PLCC 和 44 - pin PQFP 三種封裝的詳細(xì)尺寸信息。

十、應(yīng)用示例

文檔中給出了系統(tǒng)內(nèi)編程的軟件示例，包括 32K APROM 程序和 4K LDROM 程序，展示了如何進(jìn)入 ISP 模式、擦除和編程 APROM 等操作。

總之，W78LE58/W78L058A 8 位微控制器具有豐富的功能和良好的性能，適用于多種嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們需要根據(jù)具體需求合理使用其各種特性，同時(shí)注意電氣特性和時(shí)序要求，以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。大家在使用過(guò)程中遇到過(guò)哪些問(wèn)題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流。