C8051F120代替C8051F020的应用实现*

霍彩虹，徐芳萍

(河南 新乡 760厂，河南 新乡 453009)

C8051F［1］系列单片机是由 Silicon Laboratory 公司生产的具有CIP-51内核高性能微控制器。其CIP-51与MCS-51指令集完全兼容，具有标准的8052外设部件。CIP-51采用流水线结构，与标准的8051结构相比指令执行速度有很大的提高，具有JTAG接口，可在系统编程，程序调试与下载都非常方便。另外，C8051F是一种混合信号微控制器，片上不但具有SPI、I2C等接口，还集成了ADC和DAC，使用起来更加简便。这些优越的性能使C8051F系列单片机一经推出便迅速在国内得到普及。C8051F020［2］是其中最常用的一种，已被广泛应用到通信、电子及工业监控等领域。但是随着这些电子产品的不断智能化、复杂化，程序代码长度和数据空间越来越大，而C8051F020的存储空间只有64KB。如果产品需要升级增加新功能，面临的最大问题之一，则是64KB存储空间满足不了程序使用。

对于一个正在被使用的产品来说，通过改动硬件实现升级的方式显然是不太合适的。那么能否从C8051F系列单片机中找到一款存储空间大、引脚完全兼容的器件来代替C8051F020呢?C8051F120正是解决这一难题的理想选择。

1 C8051F120与C8051F020的区别

C8051F120［3］是一款与 C8051F020 引脚完全兼容，FLASH存储空间达到128KB，片上外部RAM达到8KB的单片机，其性能比 C8051F020更优越。C8051F120与C8051F020的主要区别如下:

1)C8051F120与C8051F020虽然引脚兼容但代码却不同，CIP-51实现了 SFR分页机制，C8051F120使用5个SFR页:0、1、2、3和F。使用特殊功能寄存器页选择寄存器SFRPAGE来选择SFR页。例如要访问异步串口0(UART0)的控制寄存器SCON0，首先需对SFRPAGE进行设置，使其位于第0页，即SFRPAGE=0，然后才能对SCON0进行访问。

2)C8051F120内部有一个精确的24.5MHz的内部振荡器，同时内部还有1个锁相环PLL，通过使用这个PLL，可使C8051F120工作频率高达100MHz。

3)C8051F120的FLASH存储器采用代码分页(Code Banking)，共4页，每页32KB。其FLASH分组结构如图1所示，在执行FLASH写、读、擦除操作时，PSBANK寄存器(见表1)中的COBANK位决定三个高地址FLASH块中的哪一个被映射到地址范围0x08000～0x0FFFF。

COBANK:常量操作存储块选择位，分别指向BANK 0－3;IFBANK:取指操作存储块选择位，分别指向BANK 0－3

4)C8051F120的外设在结构上与C8051F020也有部分区别，如UART0的波特率设置，通过对寄存器SSTA0的配置可选择定时器1、2、3或4作为波特率发生源，而URAT1具有增强型的波特率发生器，由定时器1作为其波特率发生源，因此在对原C8051F020的程序进行更改时应特别注意这些细节。

2 利用Keil C51工具实现大容量程序的存储

Keil C51［5］工具是目前各种51系列单片机最通用的编译工具软件，它支持代码分页，可以管理一个公共的区域和32个代码页，每个最大可达64KB，从而具备共2MB的代码切换空间。如果没有相应的代码分页设置，Keil C51将无法编辑超过64KB地址空间的程序。一般情况下，用户运行的程序都在FLASH的0X0000～0XFFFF地址空间中。Keil C5l代码分页使用的是Bank Switching技术。使用Bank Switching技术可生成代码长度和数据空间大于64 KB的目标程序，它的使用弥补了C8051F系列单片机在地址空间方面的不足，拓展了它的应用范围。

2.1 Bank Switching技术介绍

具体实现Bank Switching技术的是KeilC#5l中的分组连接定位器BL5l。Keil C5l语言源程序经过C5l编译器编译后，生成浮动地址的目标代码文件。这种浮动地址的目标代码必须经过连接定位器BL5l的连接和定位，生成具有绝对地址的目标代码，才能写入程序存储器正常运行。BL51支持分组连接定位，允许生成代码大于64 KB的目标程序，可以在具有适当硬件扩展逻辑的系统中进行代码组之间的切换，以达到正常运行的目的。目前版本的BL5l可以管理最多64个代码组，每个代码组最大为64KB。

2.2 Bank Switching技术在C8051F120中的应用

C8051F120的FLASH存储空间为128K，采用代码分页，共分为4页，每页32KB，把主程序放在公共代码区(Common Area)，复位和中断向量、代码常数、C51中断函数、组切跳转表、库函数这些代码必须安排在公共代码区域。用C8051F120代替C8051F020只需对程序进行修改，C8051F120采用了代码分页，因此必须将原来的程序进行重新划分，合理安排存储空间。由于笔者所设计的程序较为复杂，不易举例说明，下面给出一个结构简单的示例作说明，利用Keil C51进行程序编译的具体操作步骤如下［4］:

1)在菜单 Project选择中选择Option for Target“Target”选择项，按图2所示进行项目配置。

图2 Option for Target“Target”配置

由于C8051F120有4页分区，每页32KB，所以选择“Code Banking”，在 Banks中写入 4，在 Bank Area中写入地址范围为0x80000～0xffff。

2)新建工程项目，将文件 boot.c，function1.c，function2.c和function3.c依次加入到该工程中，其中boot.c文件，作为公用代码段程序，main函数是分别调用不同分页区的程序，程序代码如下:

下面，我们将这些文件指定到不同分区中。用右键点击树状列表中的 boot.c，选中 option for file“boot.c”，在 properties的 code bank选项中，选择 common项，如图3所示:此项表明boot.c将被编译到代码的公用代码段中，在所有分页代码的起始部分被复制。与此类似，我们将 function1.c，function2.c和 function3.c分别指定到bank1，bank2，和bank3中。

图3 code bank配置

将keilc51libl51_bank.a51复制到项目目录下，并加入项目中，在l51_bank.a51中，主要修改以下内容［3］:

3)在菜单 Project选择中选择 Option for Target“Output”选择项，按图4所示进行项目配置。

图4 Option for Target“Output”配置图

4)编译该项目，keil c编译器将生成1个project.M51文件，检查该文件可验证各个文件的BANK分配情况。同时，编译后会产生 project.H01、project.H02和project.H03这3个hex文件，通过下载器可将此3个文件按照指定的代码空间分别下载到C8051F120的各个BANK空间段中。

3 结语

采用Keil C51的代码分页技术——Bank Switching技术，可以有效地解决大容量程序代码和数据在C8051F120中的存储问题。当C8051F020系统中的Flash存储空间不能满足需要时，可以直接利用C8051F120来替代，这种解决方案改动简单、技术可行，是C8051F020升级使用最为有效的方法之一。同时Keil C51的代码分页技术也使得C8051F系列单片机的应用领域更为广阔。

［1］潘琢金，孙德龙，夏秀峰.C8051F单片机应用解析［M］.北京:北京航空航天大学出版社，2002.

［2］Silicon Laboratories.C8051F020/1/2/3 Mixed － Signal ISP FLASH MCU Family［EB/OL］.http://www.xhl.com.cn/sjsc/sjsc/sjscdetail:asp?sid=21，2005，11.

［3］Silicon Laboratories.C8051F120/1/2/3 High － Speed Mixed － Signal ISP FLASH MCU［EB/OL］.http://www.xhl.com.cn/sjsc/sjsc/sjscdetail:asp?sid=33，2005，11.

［4］Silicon Laboratories.CODE BANKING USING THE KEIL 8051 TOOLS［EB/OL］.http://www.xhl.com.cn/xhl/downfile/e_AN30.pdf，2005.11.

［5］Keil Software.Getting Started with μVision2［EB/OL］.2001.