Winbond W78LE58/W78L058A 8位微控制器深度解析

在电子设备的设计中，微控制器扮演着至关重要的角色。今天我们要深入探讨的是华邦（Winbond）的 W78LE58/W78L058A 8位微控制器，这款产品在很多嵌入式系统中都有广泛应用。

文件下载：W78L058A24DL.pdf

一、概述

W78L058A 是一款 8 位微控制器，它带有可在系统编程的 Flash EPROM，方便进行固件更新。其指令集与标准 8052 完全兼容，包含 32K 字节的主 ROM 和 4K 字节的辅助 ROM，512 字节的片上 RAM，四个 8 位双向且可位寻址的 I/O 端口、一个额外的 4 位端口 P4、三个 16 位定时器/计数器以及一个串口，还具备八源两级中断能力。

二、产品特性

2.1 设计与存储特性

• 静态设计：采用全静态设计的 8 位 CMOS 微控制器，功耗低且稳定性好。
• 存储容量：拥有 32K 字节的系统内可编程 Flash EPROM 用于应用程序（APROM），4K 字节的辅助 ROM 用于加载程序（LDROM），还有 512 字节的片上 RAM，其中 256 字节的 AUX - RAM 可通过软件选择使用。
• 地址空间：具备 64K 字节的程序存储器地址空间和 64K 字节的数据存储器地址空间。

2.2 外设与功能特性

• I/O 端口：四个 8 位双向端口和一个 4 位多功能可编程端口，满足多样化的输入输出需求。
• 定时器与串口：三个 16 位定时器/计数器和一个全双工串口，可实现精确的定时和数据通信。
• 中断与电源管理：八源两级中断能力和内置电源管理，提高系统的响应速度和节能效果。
• 代码保护：支持代码保护，保障程序的安全性。
• 封装形式：提供无铅（RoHS）的 DIP 40、PLCC 44 和 PQFP 44 等多种封装选择。

三、引脚配置与说明

3.1 引脚配置

该微控制器有 40 - Pin DIP、44 - Pin PLCC 和 44 - Pin QFP 等不同的引脚封装形式。

3.2 引脚说明

SYMBOL	TYPE	DESCRIPTIONS
EA	I	外部访问使能，高电平时处理器执行外部 ROM 代码
PSEN	O H	程序存储使能，用于使能外部 ROM 数据
ALE	O H	地址锁存使能，用于分离地址和数据
RST	I L	复位引脚，高电平持续两个机器周期可复位设备
XTAL1	I	晶体振荡器输入，也可由外部时钟驱动
XTAL2	O	晶体振荡器输出，是 XTAL1 的反相
VSS	I	接地引脚
VDD	I	电源供应引脚
P0.0 - P0.7		功能与标准 8052 的端口 0 相同
P1.0 - P1.7		功能与标准 8052 的端口 1 相同
P2.0 - P2.7	I/O H	双向 I/O 端口，还提供外部存储器访问的高位地址
P3.0 - P3.7		功能与标准 8052 的端口 3 相同
P4.0 - P4.3		双向 I/O 端口，有多种操作模式

四、功能描述

4.1 RAM 结构

内部数据 RAM 为 512 字节，分为 256 字节的暂存 RAM 和 256 字节的 AUX - RAM。不同地址范围的 RAM 有不同的寻址方式，AUX - RAM 在复位后默认禁用，可通过设置 CHPCON 寄存器的第 4 位来启用。

4.2 定时器

定时器 0、1 和 2 各由两个 8 位数据寄存器组成。定时器 0 和 1 的操作与 W78C51 相同，定时器 2 是 16 位定时器/计数器，由 T2CON 寄存器配置和控制，有捕获、自动重载和波特率发生器三种操作模式。

4.3 时钟

可使用晶体振荡器或外部时钟，内部时钟默认二分频，对时钟占空比变化相对不敏感。

4.4 电源管理

• 空闲模式：设置 PCON 寄存器的 IDL 位进入空闲模式，此时处理器时钟停止，但外设和中断逻辑继续工作，可通过中断或复位退出。
• 掉电模式：设置 PCON 寄存器的 PD 位进入掉电模式，所有时钟停止，包括振荡器，可通过硬件复位或外部中断退出。

4.5 降低 EMI 发射

可通过编程清除安全寄存器的 B7 位来降低片上振荡器放大器的增益，但可能会影响高频下外部晶体的正常工作，需要调整 C1 和 C2 的值。

4.6 复位

外部 RESET 信号在 S5P2 采样，高电平持续至少两个机器周期可复位设备。复位时，端口初始化为 FFH，堆栈指针初始化为 07H，PCON（除第 4 位）初始化为 00H，其他特殊功能寄存器（除 SBUF）初始化为 00H。

4.7 特殊功能寄存器（SFRs）

特殊功能寄存器有特定的复位值，部分寄存器既可以按字节寻址也可以按位寻址，还有一些扩展功能寄存器。

4.8 端口 4

端口 4 是 4 位多功能可编程 I/O 端口，有四种操作模式，可作为双向 I/O 端口或读写选通信号，选通信号的地址范围取决于相关寄存器的内容。

4.9 外部中断

有两个额外的外部中断 INT2 和 INT3，其功能与标准 80C52 的外部中断 0 和 1 类似，由 XICON 寄存器控制。

4.10 系统内编程（ISP）模式

W78L058A 有 32K 字节的主 ROM 用于应用程序（APROM）和 4K 字节的辅助 ROM 用于加载程序（LDROM）。可通过设置 CHPCON 寄存器进入 ISP 模式，在空闲模式下完成编程、擦除、读取等操作。

五、安全特性

在片上 ROM 编程模式下，ROM 可反复编程和验证，确认代码无误后可进行保护。安全寄存器位于 LDROM 空间的 0FFFFH，其中的锁定位可保护用户程序代码，MOVC 禁止位可限制 MOVC 指令的访问区域，加密位可启用代码加密逻辑。

六、电气特性

6.1 绝对最大额定值

PARAMETER	SYMBOL	MIN.	MAX.	UNIT
DC 电源	VDD - VSS	-0.3	+6.0	V
输入电压	VIN	VSS - 0.3	VDD + 0.3	V
工作温度	TA	0	60	°C
存储温度	TST	-55	+150	°C

6.2 DC 特性

包括工作电压、工作电流、空闲电流、掉电电流、输入电流、输入低电压、输入高电压、输出低电压、灌电流、输出高电压和源电流等参数，不同条件下有不同的规格。

6.3 AC 特性

交流特性与制造工艺、I/O 缓冲器额定值、电容负载和内部布线电容有关，大部分规格可以用多个输入时钟周期（TCP）表示。

七、时序波形

文档中给出了程序取指周期、数据读取周期、数据写入周期和端口访问周期的时序波形，这些波形对于理解微控制器的工作时序非常重要。

八、典型应用电路

8.1 扩展外部程序存储器和晶体

提供了不同频率晶体对应的 C1、C2 和 R 的参考值，晶体布局应靠近 XTAL1 和 XTAL2 引脚。

8.2 扩展外部数据存储器和振荡器

给出了相应的电路图。

九、封装尺寸

提供了 40 - pin DIP、44 - pin PLCC 和 44 - pin PQFP 三种封装的详细尺寸信息。

十、应用示例

文档中给出了系统内编程的软件示例，包括 32K APROM 程序和 4K LDROM 程序，展示了如何进入 ISP 模式、擦除和编程 APROM 等操作。

总之，W78LE58/W78L058A 8 位微控制器具有丰富的功能和良好的性能，适用于多种嵌入式系统应用。在设计过程中，我们需要根据具体需求合理使用其各种特性，同时注意电气特性和时序要求，以确保系统的稳定运行。大家在使用过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享交流。