DS80C390双CAN高速微处理器：高性能与多功能的完美结合

在电子工程领域，微处理器的性能和功能直接影响着整个系统的表现。今天，我们要深入探讨的是Maxim Integrated推出的DS80C390双CAN高速微处理器，它以其卓越的性能和丰富的功能，为工业控制、医疗设备等众多领域带来了新的解决方案。

文件下载：DS80C390.pdf

一、产品概述

DS80C390是一款与8051兼容的快速微处理器，集成了双CAN 2.0B控制器。其重新设计的处理器内核在相同晶体速度下，执行8051指令的速度比原始版本快达3倍。它支持最高40MHz的晶体速度，相当于实现了100MHz的执行速度（约2.5倍）。此外，可选的内部频率倍增器允许微处理器以较低的晶体频率实现全速运行，从而降低了电磁干扰（EMI）。硬件数学加速器进一步提高了32位和16位乘法、除法运算以及高速移位、归一化和累加功能的速度。

二、产品特性

（一）兼容性与高性能

• 80C52兼容：与传统的80C52微处理器兼容，方便工程师进行代码移植和开发。
• 高速架构：4个时钟/机器周期（8051为12个），运行频率从DC到40MHz，单周期指令执行时间仅为100ns，大大提高了处理速度。
• 频率倍增器：可降低电磁干扰，同时允许使用较慢的晶体实现相同的性能水平，降低成本。

（二）丰富的内存资源

• 4kB内部SRAM：可作为程序、数据或堆栈内存使用，增强了系统的灵活性。
• 增强的内存架构：支持多达4MB的外部内存寻址，提供16位、22位分页和22位连续三种寻址模式，满足不同应用的需求。

（三）强大的通信功能

• 双CAN 2.0B控制器：每个控制器有15个消息中心，支持标准11位或扩展29位识别模式，可支持DeviceNet™、SDS等高层CAN协议。
• 两个全双工硬件串口：可同时进行数据传输，提高通信效率。
• 可编程IrDA时钟：支持红外通信，拓展了通信方式。

（四）其他特性

• 16个中断源，6个外部中断：提供丰富的中断处理能力，满足复杂系统的实时响应需求。
• 高集成度控制器：包含电源故障复位、早期预警电源故障中断、可编程看门狗定时器和振荡器故障检测等功能，提高了系统的可靠性。

三、电气特性

（一）绝对最大额定值

DS80C390的引脚电压范围为 -0.3V至(VCC + 0.5V)，VCC相对地的电压范围为 -0.3V至 +6.0V，工作温度范围为 -40°C至 +85°C，存储温度范围为 -55°C至 +125°C。

（二）直流电气特性

包括电源电压、功率故障警告电压、最小工作电压、不同模式下的电源电流等参数。例如，在活动模式下，电源电流为80 - 150mA；在空闲模式下，为40 - 75mA；在停止模式下，为1 - 120µA。

（三）交流电气特性

涵盖了振荡器频率、ALE脉冲宽度、端口地址和指令的时间参数等。这些参数对于设计与外部设备的接口非常重要，例如ALE脉冲宽度为0.375 tMcs - 5 ns（tMcs是机器周期时钟的函数）。

四、内存寻址与管理

（一）内部内存区域

• 256字节暂存RAM：用于临时数据存储。
• 4kB SRAM：可配置为MOVX数据内存、程序内存或可选的堆栈内存，具体配置由内存控制寄存器中的位控制。
• 512字节RAM：用于CAN消息中心。

（二）外部内存寻址

通过多路复用或非多路复用的20位地址总线/8位数据总线和四个芯片使能信号或四个外设使能信号，可寻址多达4MB的外部内存。支持三种不同的寻址模式，方便工程师根据实际需求进行选择。

（三）扩展堆栈指针

支持传统的8位和扩展的10位堆栈指针，提高了用高级语言编写的大型程序的性能。

（四）增强的双数据指针

包含DPTR0和DPTR1两个数据指针，可加快数据块移动速度，并且可以自动切换活动数据指针，减少软件开销。

五、时钟控制与电源管理

（一）系统时钟控制

通过CD1、CD0和4X/2X位选择内部系统时钟的来源，包括晶体振荡器或外部时钟源、除以256后的时钟源以及乘以2或4倍后的时钟源。系统时钟控制电路生成内部系统时钟和机器周期时钟，所有指令在1到5个机器周期内执行。

（二）振荡器故障检测

当振荡器频率低于40kHz时，振荡器故障检测电路会使处理器进入复位状态，确保系统的稳定性。

（三）电源管理模式（PMM）

PMM模式下的功耗低于空闲模式，且允许处理器以极低的速度继续执行指令，显著降低功耗。同时，还支持自动切换回标准速度的功能，方便实时应用。

（四）其他模式

• 空闲模式：内部时钟、串口和定时器继续运行，但不执行指令，功耗约为工作功耗的一半。由于PMM模式的功耗更低，空闲模式仅为向后软件兼容性而保留。
• 停止模式：关闭所有内部时钟，是除电源关闭外的最低功耗状态。可通过外部中断或复位条件退出停止模式。

六、外设功能

（一）串口

提供两个全双工硬件串口，一个与80C52相同，另一个是标准串口的完全复制。两个串口可以同时工作，且可以设置不同的波特率和模式。

（二）看门狗定时器

是一个自由运行的可编程定时器，可设置标志、产生中断和/或复位微处理器。软件可以选择四种超时值，确保系统在软件失控时能及时复位。

（三）电源故障复位和中断

内部精密带隙电压参考和比较器电路提供电源上电和电源故障复位功能，同时还能产生早期预警电源故障中断，提高系统的可靠性。

（四）外部复位引脚

RST输入和RSTOL输出引脚用于复位微处理器，RSTOL引脚在不同复位源下有不同的持续时间。

（五）中断

提供16个中断源，具有三个优先级级别，方便处理各种事件。

（六）CAN模块

集成两个完全符合CAN 2.0B规范的CAN控制器，支持11位标准或29位扩展接受标识符，每个控制器有15个消息中心，可实现复杂的网络通信。

七、总结

DS80C390双CAN高速微处理器以其高性能、丰富的功能和灵活的配置，为电子工程师提供了一个强大的解决方案。无论是工业控制、医疗设备还是其他领域，它都能满足各种复杂应用的需求。在设计过程中，工程师需要充分了解其电气特性、内存寻址和管理方式以及时钟控制与电源管理等方面的知识，以充分发挥其优势。你在使用DS80C390微处理器时遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。